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原文传递海底沉管隧道管节及接头耐火保护技术研究

论文题名：	海底沉管隧道管节及接头耐火保护技术研究
关键词：	底沉管隧道;管节结构;接头设计;耐火保护技术
摘要：	沉管隧道自从1896年首次在美国建成，至今已有一百多年的历史。我国在沉管隧道技术研究方面起步较晚，从上个世纪60年代初才开始开展相关研究，现已陆续在香港、广州、上海、宁波、天津与台湾等地陆续建成十几座沉管隧道。　　沉管隧道在跨穿过大河、跨越深海给人们生活、生产带来便利的同时，火灾作为隧道的主要灾害也在频繁发生。并且沉管隧道由于其结构特点存在管节接头与节段接头，接头需具备水密性与柔韧性，一般采用橡胶材料，其正常使用温度范围有限，一旦发火灾引起隧道结构的破坏将会导致隧道无法修复的可能。　　港珠澳大桥工程作为沟通两岸三地的跨境工程，跨境车辆较多，车流量大且车型混杂。其沉管隧道作为离岸特长沉管隧道，埋深较深逃生救援的困难，一旦发生火灾，在造成严重的人员伤亡与巨大的经济损失的同时，也会造成巨大的社会影响。因此，研究如何为新建隧道从防火耐火角度提高其性能，保证隧道结构体系的火灾安全性，尤为重要。　　本文依托国家科技支撑计划子课题四“离岸特长沉管隧道建设防灾减灾关键技术”主要做了以下几方面工作: 　　(1)针对沉管隧道结构特点，对沉管隧道结构及接头的耐火性能进行了分别考虑，确定了海底沉管隧道耐火设计目标，即对于结构外部为火灾温度1200℃左右，混凝土底部及内部钢筋温度分布控制在380℃与250℃(HC升温曲线下)或380℃与300℃(RABT升温曲线下);对于接头除满足上述要求外尚需将止水带控制在70℃范围以内。　　(2)依据沉管隧道耐火设计目标，对国内外各种耐火保护技术进行了调研，并针对适用性进行了评价。　　(3)跟踪完成了高温试验平台建设，并依托试验平台进行了一些列不同构件不同耐火保护方案的高温烧蚀试验。最终据此确定了沉管隧道结构及接头的耐火保护建议方案，即对于结构采用双层1cm的防火板错缝布置，接头采用双层1cm防火整板(2×1cm)加1层防火棉再加4cm防火板作为防火隔断的耐火保护方案。　　(4)针对沉管隧道结构及接头进行了数值计算，实现了传热学的流固耦合计算。　　(5)最后综合耐火保护试验以及数值计算给出了海底沉管隧道耐火保护建议方案，同时进行了优化。　　研究表明: 　　(1)在HC或RABT升温曲线下，受火两个小时，结构采用双层1cm防火板错缝布置的耐火保护方案，接头采用双层1cm整板加1层防火棉再加上4×1cm防火板作为防火隔断的耐火保护方案基本可以满足耐火设计目标。　　(2)试验表明防火板在受火70min后性能有明显降低，因此在实际工程中防火板受火1h后应考虑是否及时更换。　　(3)火灾时火焰的热冲击力，会对接头处的防火板有很大影响，因此在接头处一定要用龙骨等做好加固，防止在火焰冲击力对防火板造成机械损伤而影响防火板的耐火性能。
作者：	张恩情
专业：	结构工程
导师：	蒋树屏;王晓雯
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文