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原文传递沉管隧道接头耐火性能研究

论文题名：	沉管隧道接头耐火性能研究
关键词：	沉管隧道;管节接头;耐火性能;结构受损;有限元分析
摘要：	作为20世纪新发展起来的水下隧道形式，沉管隧道相对于其他形式的隧道有其独特的优势。近几年来，沉管隧道发展迅猛，全球范围的沉管隧道数目在逐年增加，且规模越来越大。但是，沉管隧道高速发展的背后也存在着诸多的安全隐患。一旦隧道内发生火灾，管段内空间狭小，温度将迅速上升，烟气也将在短时间内充满整个管段，而逃生途径单一。另外，隧道火灾的温度一般都超过1000℃，高温对沉管隧道将产生严重的破坏，严重时外部海水突进管内，可能造成隧道管段的无法修复。因此，研究沉管隧道结构在火灾下的力学以及热学行为，以此得出的结论作为日后沉管隧道防火设计的参考，保证结构的火灾安全性，具有十分现实的意义。　　本文参照港珠澳大桥沉管隧道，选取沉管隧道的薄弱环节—接头部位作为研究对象，做了以下几方面的工作：　　（1）综合分析各类案例，对隧道火灾的最高温度、升温速率以及持续时间进行归纳，结果用于火灾场景设计。试验火灾场景设计基于HC升温曲线，试验时间定为4h，考虑防火措施。　　（2）制作沉管隧道管节接头和节段接头局部1:1构件，分别置于火灾炉进行火灾试验，观察构件在火灾下的反应，采集构件内部各点的温度并进行分析，将构件所受的破坏形态展现出来。　　（3）采用ABAQUS有限元分析软件，对试验构件进行火灾数值模拟，分析过程不考虑爆裂影响，将分析结果与试验结果对比，将爆裂视作一个参数，分析其对结构内部升温的影响。　　（4）总结试验和有限元分析的结果，对实际工程中隧道防火设计提出几点建议。　　研究表明：　　（1）管节接头的止水带均未破坏，故而4h内的高温燃烧，接头密闭性尚能满足要求。节段接头的OMEGA止水带则在一开始便焚毁，但混凝土密闭性尚良好。所以，4h的高温燃烧还不至于使得沉管隧道接头发生渗水，可是也不能再继续承受高温。　　（2）相比接头部位，沉管隧道的主体结构受损较轻，最高温度也比接头部位低。节段接头与管节接头相比，受损也相对较小。故而在实际工程中要加大对接头的保护，尤其是管节接头。　　（3）对比模拟和试验可以发现，如果不存在爆裂，结构的温度上升会放缓许多，因此爆裂对于沉管隧道的火灾破坏具有十分重要的意义。实际工程虽然不能避免爆裂，但可以尽可能采取措施减少爆裂。
作者：	李志愿
专业：	土木工程
导师：	董毓利
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华侨大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文