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沉管隧道钢壳混凝土结构耐火构造下温度场研究
| 论文题名： | 沉管隧道钢壳混凝土结构耐火构造下温度场研究 |
| 关键词： | 沉管隧道;钢壳混凝土结构;耐火构造;温度分布规律 |
| 摘要： | 钢壳混凝土复合结构因其综合了钢材韧性高、抗弯能力强及混凝土抗压性能和耐久性能好等优势，使得沉管结构承载力得到显著提升，使其具有良好的延性、抗震性、防水性及安全性，是未来巨型沉管隧道的发展方向。然而，在火灾高温下，钢材传热迅速，显著影响钢壳混凝土组合结构的整体性能。因此，确保钢壳混凝土组合结构在受火后的稳定性对于保障隧道运营安全具有重要意义。 论文依托国家重点研发计划《涉水重大基础设施安全保障技术研究与工程示范》，以超大跨钢壳混凝土沉管隧道管节结构为研究对象，通过理论分析、局部全尺寸火灾试验与数值模拟相结合的方法，研究分析了火灾高温下管节结构采取不同耐火构造时的温度场分布，主要研究成果如下： （1）针对未采取隔热耐火措施下的钢壳混凝土沉管隧道管节结构，开展火灾试验，研究其结构内部的热量传递规律和结构破坏模式。试验结果表明，火灾下结构构件严重破坏，对钢壳混凝土结构表面采取耐火隔热措施很有必要。 （2）开展局部全尺寸构件试验以研究钢壳混凝土管节结构采取不同耐火构造时（包括防火板和防火涂料），其结构内部在火灾高温下的温度分布规律及热量衰减规律，并得到构件内部各测点最大温度与深度（距底板钢壳上表面深度）之间的拟合公式。此外，研究发现，在底部测点的温度时程曲线上，100℃附近存在明显的“温度平台”现象，其表征了防火板含水量与底部钢壳下表面达到最高温度之间的关系。 （3）建立钢壳混凝土结构构件的有限元模型，研究在火灾高温中不同耐火构造下管节结构内部温度分布规律和底部钢壳下表面温度变化状态，得到不同耐火构造下底部钢壳下表面温度最大值以及最大值出现的时间，并基于此对实际工程耐火措施的选择提出建议。 （4）通过对比分析数值模拟结果与试验结果，发现未采取耐火措施和采取防火板保护措施下，管节结构钢壳底板下表面测点试验和数值模拟温度最大值的误差率仅为?15.70%，最小为?0.07%，误差较小。此外，底部钢壳下表面测点实测温度值与数值模拟温度值升温趋势相同，数值模拟结果与试验结果吻合良好。 |
| 作者： | 李静 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 蒋树屏;徐湃 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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