原文传递
隧道火灾下衬砌结构安全性能研究
| 论文题名： | 隧道火灾下衬砌结构安全性能研究 |
| 关键词： | 隧道火灾事故;衬砌结构;安全性能;烟气分布;结构强度;非线性屈曲 |
| 摘要： | 由于隧道火灾事故的不可避免性和高危险性，隧道火灾研究已引起各方的高度重视。衬砌结构的安全性能是隧道防火的一个重要领域，因此对衬砌结构火灾下安全性能的评定己成为了重要课题。本文参照国内外的火灾案例及试验结果，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，对火灾下衬砌结构的安全性能进行了深入研究，自主建立了一套基于数值分析的评定体系。研究内容主要包括： (1)提出根据隧道火灾时的烟气分布规律拟定高温荷载曲线，运用地层结构法建立围岩与衬砌的整体模型，进行有限元求解。在温度场分析结果的基础上，计算温度最高截面的刚度折减，从而判明衬砌烧伤程度。工程实例分析表明拱顶的烧伤最为严重。 (2)应用了传统的温度-应力耦合理论，探索了火灾下衬砌结构强度评定的新思路：初始应力场分析→高温应力场分析→高温内力场分析→强度安全系数检算。初始应力场的分析是进行后续分析的基础，内力场可通过对高温应力场的积分获得，强度检算可根据受弯或偏心受压截面进行计算。工程实例分析表明，拱顶是受力最为薄弱的区域，可能出现较大的塑性区域。 (3)根据圆拱结构稳定理论，采用有限元法进行非线性屈曲分析。分析中对拱项截面可能出现的塑性铰区域采用添加一个单向铰模拟，衬砌断面根据等效抗火截面法进行折减。分析采用荷载逐步累加法，直至结构失稳，得出极限屈曲荷载，然后对比火灾下衬砌结构的内力值，判断其稳定性。 (4)借鉴一般地面建筑物安全性能的评定方法，提出了火灾下衬砌结构安全性能的评定流程体系，将其应用于苍岭隧道火灾后衬砌结构的安全性能评价中，从衬砌烧伤程度、结构强度、结构稳定性三方面给出了相应的评价结果，为日后该领域的工程咨询评估及科研工作的开展提供了参考。 |
| 作者： | 汪洋 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 赵望达 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
