燃气爆炸荷载作用下地下综合管廊动力响应

地下综合管廊在城市化建设中扮演着重要角色,其安全是城市正常运营的重要保障.依托工程实例,采用有限元软件ABAQUS建立管廊–土相互作用模型,分析管廊在燃气爆炸荷载作用下的动力响应和抗爆性能,进一步分析爆炸荷载的峰值和持时对地下管廊抗爆性能的影响.结果表明,燃气爆炸荷载作用下,管廊内墙的响应最大,且燃气爆炸荷载负压对管廊...     

综合管廊燃气舱燃气泄漏安全响应研究

通过 Fluent 数值模拟及实验结果验证的方法,对于管廊内燃气泄漏后的安全响应问题进行分析研究。结果表明：当管廊发生燃气泄漏,燃气报警器响应时,启动事故通风并降低管道压力至 0.4 MPa,通风 150 s 后可进行在线修补;设定管道的切断浓度为爆炸下限的 45%,若报警器处浓度低于切断浓度,则继续进行事故通风并降低管道压力至 0.08 MPa,150 s 后可进行在线修补;若报警器处浓度高于切断浓度,则紧急切断,通风 310 s 后可进行管道修补。     

燃气爆炸荷载作用下综合管廊破坏历程研究

采用ANSYS/LS-DYNA软件,结合MAT_72R3和HJC两种混凝土本构模型,建立地下综合管廊(有3个舱,电力舱靠左侧,综合舱居中,燃气舱靠右侧)三维模型,对燃气爆炸荷载作用下管廊损伤破坏历程和周围土体动力响应进行了数值模拟。研究结果表明:地下综合管廊结构的损伤破坏历程是由燃气舱局部损伤破坏逐渐扩展至综合舱和电力舱,燃气舱主要向四周扩张;管廊各测点在爆炸荷载作用下产生的最大水平位移均大于最大竖向位移;在爆炸荷载作用下,管廊燃气舱顶板的振动现象明显且速度呈现周期性衰减变化;由于燃气舱直接承受爆炸荷载作用,最大速度发生在燃气舱右侧壁测点。建议工程实践中在燃气舱和其他舱室之间设置一定的缝隙,以阻碍爆炸应力波向其他舱室扩展,从而避免其他舱室进一步发生破坏。在实际设计管廊时,应增强管廊的抗滑移能力。     

地下综合管廊燃气泄漏爆炸后温度场及压力场影响研究

利用ANSYS Fluent软件建立内置障碍物综合管廊燃气仓模型,并使用均相湍流燃烧时均方程组、k-ε湍流模型和EBU-Arrhenius燃烧模型对管廊内甲烷空气预混气体爆炸过程进行模拟,探讨管廊内不同火源位置对内置障碍物综合管廊燃气仓内爆燃过程的影响。结果表明,在管廊竖向方向,当点火源高度相对于障碍物高度越高,受障碍物扰动越小,火焰传播进程越快。在水平方向,点火源与障碍物间距越小,管廊内压力上升越缓慢,管廊内火焰传播速度越慢。     

城市地下综合管廊燃气泄漏效应模拟仿真分析

我国城市地下综合管廊建设已步入了一个快速发展的时期,针对综合管廊燃气内爆威胁,对地下综合管廊燃气泄漏效应进行仿真分析,确定其极限状态,进而指导其抗爆单元划分。     

综合管廊水气共舱情况下燃气爆炸对同舱管道影响的研究

综合管廊“水气共舱”情况下,若燃气管道泄漏引发爆炸,可能导致同舱给水管道失效破坏。为研究燃气爆炸对同舱管道的影响,采用由非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA定义甲烷-空气混合气体的方法,通过数值模拟研究燃气爆炸作用下同舱管道应变、应力、振动速度及位移变化情况,依据椭圆化失效判定标准,对管道壁厚、内压、弹性模量和屈服强度等4类影响因素进行定量分析。结果表明：燃气爆炸作用下,同舱管道椭圆度与管道壁厚、内压、弹性模量和屈服强度整体均呈现负相关,屈服强度对同舱管道椭圆度影响最小,均低于临界无量纲椭圆度3%;当影响因素变化率由2.5%增加至15%时,管道壁厚与弹性模量对同舱管道椭圆度影响程度较高,管道内压与屈服强度对同舱管道椭圆度影响程度较低。研究结论可为综合管廊“水气共舱”规划设计和相关规范完善提供参考。     

地下综合管廊抗震措施研究

地下综合管廊在地震作用下,最易发生破坏的部位通常在角部且整体性也会受到一定程度的影响.实际工程中通常采用加腋和加减震层来提高管廊的抗震性能.基于ANSYS建立了三维有限元模型,系统论述了3种不同的管廊接头在设置加腋和减震层的情况下,地下综合管廊的动力响应.研究表明,适当的加腋高度能有效地解决管廊接头四壁的应力集中,而加腋和减震层的设置能有效降低管廊整体的应力水平.     

综合管廊燃气舱燃气泄漏模型实验研究

通过搭建管廊燃气泄漏实验台进行实验和数值模拟验证,对燃气在综合管廊内的泄漏扩散规律和燃气在管廊夹层中的积聚问题进行了分析研究。分析得出:用氖气代替燃气在空气中进行管廊燃气泄漏实验是可行的;泄漏的燃气在综合管廊内以波峰、波谷的方式向泄漏口两侧对称扩散;综合管廊在通风情况下,泄漏口至排风井处的燃气浓度先维持不变,之后随着时间的推移逐步降低;综合管廊通风时,管廊夹层不会出现燃气积聚的现象。     

爆炸地震波与空气冲击波联合作用下网架结构动力响应

利用ABAQUS有限元软件对某网架结构分别在爆炸地震波单独作用、空气冲击波单独作用和两者联合作用下的动力响应进行数值模拟,分析这三种荷载工况对网架结构动力响应的影响,并进行爆炸地震波的频谱特性分析和网架结构的自振特性分析。结果表明:爆炸地震波具有频带宽和高频成分丰富的特点;爆炸地震波单独作用对网架支承柱和网架杆件的内力影响显著;爆炸地震波和空气冲击波联合作用下,结构的动力响应并不是两者单独作用下动力响应幅值的简单累加,其中空气冲击波对结构动力响应的影响占主导地位,但是爆炸地震对结构动力响应的贡献不可忽略。     

综合管廊燃气舱管道压力对泄漏的影响

针对长×宽×高为200 m×1. 8 m×2. 2 m的燃气舱(舱内布置DN 150 mm燃气管,泄漏孔直径为10 mm,方向竖直向上),在换气次数为6 h~(-1)条件下,对不同管道压力条件(管道压力1:4. 0 MPa,管道压力2:1. 6 MPa,管道压力3:0. 4 MPa,管道压力4:0. 01 MPa)下天然气的泄漏进行数值模拟。天然气的泄漏与管道压力关系密切,管道压力越高,相同泄漏时间内影响范围越大。泄漏发生后,4种管道压力条件下,泄漏孔正上方燃气舱顶部天然气体积分数迅速升高,且在1s内就达到1%。管道压力1条件下,该位置天然气体积分数3 s达到5%。管道压力2条件下,该位置天然气体积分数5 s达到5%。管道压力3条件下,该位置天然气体积分数15 s达到5%。管道压力4条件下,该位置天然气体积分数不会达到5%,基本维持在3%左右。     

综合管廊地基基底反力分布特征

通过建立不同工况下单仓综合管廊的有限元模型,分析得到不同土质、不同管廊侧高、不同管廊底板厚度下综合管廊地基基底反力的分布特征:在软弱和较坚硬的天然地基中,基底反力均呈抛物线形,地基越坚硬基底反力差值越大;在经加固处理的地基中,基底反力呈折线形;底板厚度在软弱地基中的影响程度低于较为坚硬地基;管廊侧高在较为坚硬地基中的影...     

基于FLAC2D的岩质单面边坡爆破响应规律研究

基于FLAC2D程序,建立了二维岩质单面边坡在爆破荷载作用下的数值模型,并对模型建模中发现的一些问题进行讨论,揭示了边坡的自振频率随着坡高的变大而减小的趋势。在此基础上,通过改变边坡的坡高和坡角,以系统的速度峰值为边坡动力响应评判标准,验证了在动荷载作用下,边坡不但会出现边坡放大效应,而且随着坡高的增大,速度值有先增大,后减小的趋势。当边坡坡角为同一角度时,随着坡高的逐渐增大,质点的最大速度极值存在逐渐变大的趋势。     

节段预制拼装技术在综合管廊工程中的应用研究

在建筑装配工业化发展的背景下,预制拼装综合管廊技术得到越来越高的重视,而在目前的工程实践中,预制拼装技术在综合管廊建设工程中的应用率不高.本文从预制构件与管廊标准横断面关系的角度,将工程中常见的预制拼装综合管廊分为节段预制、分块预制、叠合预制和组合预制等类型;分析了预制拼装综合管廊技术在应用中存在的问题;结合工程实践总...     

隧道压力拱动态演变机制及规律分析

隧道开挖后形成的压力拱是随着围岩的渐进性破坏而动态发展的。以毛洞情况下隧道的最终状态为依据将动态压力拱分为稳定无塌落拱、稳定有塌落拱和不稳定无塌落拱三类,将围岩压力拱的动态发展分为原始应力状态、雏形压力拱状态、初始压力拱状态、塌落压力拱状态4个典型的时间段,从而对动态压力拱理论进行了完善。对初始压力拱和塌落压力拱的拱体厚度进行了理论推导,从理论上揭示了围岩压力拱动态发展的影响因素。通过实例计算得到了隧道埋深、侧向土压力系数与初始压力拱拱体厚度的关系以及塌落压力拱随塌落高度发展的动态演化规律。结果表明:初始压力拱拱体厚度与侧压力系数呈线性负相关,与隧道埋深呈正相关;侧压力系数对初始压力拱拱体厚度的影响随隧道埋深的增加而增大;随着塌落高度的增加,围岩压力拱范围先增大后逐渐趋于稳定,而拱体厚度则先增大后减小;若塌方在拱体厚度达到最大时仍无法稳定,则最终会发展为塌穿型塌方。     

岩土中隧道抗偶然性内爆炸特性分析

针对偶然性爆炸对隧道的破坏问题,分析了某重要的软土中隧道在不同装药量和位置内爆炸情况下的动力反应和破坏机理;通过对比研究,分析了围岩等级对隧道抗内爆炸特性的影响;给出了隧道遭受内爆炸情况下围岩受到明显影响的范围.分析结果表明:当比例距离较小时,装药爆炸会对衬砌结构产生十分严重的局部破坏,在装药偏离隧道中心的内爆炸冲击波...     

综合管廊兼顾人防工程建设研究及应用进展

综合管廊兼顾人防工程具有巨大的经济效益和社会效益.近年来,综合管廊兼顾人防需要的研究持续推进,一些地方相继推出了相关的标准、导则,相关案例也逐渐出现.本文从建筑、结构、通风、给水排水、电气、管线防护、平战转换等几方面对各地方标准、导则进行了对比分析,并结合广州、金华、聊城、石家庄等地工程案例进行了总结.综合管廊作为百年...     

考虑成层土体的地铁隧道地震动力响应分析

考虑了土体的粘弹性,采用非均质土-结的计算模型,结合动力学理论,分析了结构的本构模型、人工边界条件以及土-结的接触问题,主要探讨了地震作用下地铁隧道的动力响应特征。依托实际工程,在ANSYS中建立数值模型并输入实际材料参数,施加粘弹性人工边界,参考武汉地区抗震设防的要求,垂直入射天津波。通过该模型的模态分析、时程分析表明：结构在地震作用下的响应与衬砌混凝土等级、衬砌厚度有关,并且土体加固后对结构抗震性能有很大影响。最后,对衬砌在地震作用下的安全性进行了分析,为地铁隧道的抗震设计提供了依据。     

高铁隧道衬砌拱顶空洞对列车荷载响应研究

以某高速铁路某一隧道存在拱顶空洞为工程背景,基于高速列车振动荷载实测数据和列车振动理论,利用ABAQUS有限元软件,建立隧道衬砌拱顶不含空洞与含有不同深度空洞的隧道结构有限元模型,施加相应的约束及边界条件,对隧道结构在列车振动荷载作用下的动力响应行为进行数值仿真分析。研究结果表明,随空洞深度的增加,拱顶含空洞的衬砌结构将会使原有衬砌受力状态发生改变,空洞深度越大,围岩塑性区改变越明显,衬砌整体受力越不利;不含空洞的隧道衬砌关键点与轨道距离越近振动响应越明显,拱顶响应最弱;衬砌拱顶空洞深度对列车振动响应明显,随深度的加大,其响应越剧烈,使衬砌围岩塑性区发生进一步扩展并最终影响到隧道结构的整体稳定性,对列车运营安全造成威胁。研究结果对于进一步探索含缺陷隧道衬砌结构的劣化动力学行为奠定了基础。     

地裂缝和地震耦合作用下地下综合管廊的三维动力分析

以西安幸福林带地下综合管廊项目为例,运用有限元软件Abaqus建立了管廊结构三维模型,并找出了地下综合管廊结构在地裂缝活动和地震耦合作用下的变形和应力分布规律。结果表明:在地裂缝活动较弱或无活动时,跨地裂缝管廊结构底板的加速度响应更显著,但随着沉降量的增大,结构的峰值加速度最大值出现位置由底板转向顶板;空间较大的舱室更易发生破坏,且中间位置(地裂缝附近处)的应力集中现象更加明显,逐渐向两端衰减;当地裂缝活动较大时,整体结构出现应力重分布,应力集中的位置发生转移。