隧道衬砌结构火灾安全及高温力学行为研究

国内外大量的火灾案例表明,隧道内一旦发生火灾,除了会对隧道内的人员、设备造成损害外,也会对衬砌结构产生不同程度的损伤,进而影响衬砌结构的力学性能,严重降低衬砌结构的安全性。借助缩尺及足尺火灾试验、理论分析等手段,对衬砌结构防火涉及到的火灾场景、衬砌结构高温力学行为及安全性评估方法开展了研究,系统得到了衬砌结构管片、接头及衬砌环在火灾高温时(高温后)的力学行为,并建立了能全面反映温度随时间、空间变化的火灾场景及其设计方法与衬砌结构火灾安全性的模糊综合评估方法。     

不同火灾升温曲线下隧道内温度场分布规律研究

基于升温曲线确定隧道火灾场景的描述方法,可以用隧道标准火灾曲线或基准曲线对火灾情况进行描述。确定火灾情况下隧道温度计算方法,结合衬砌材料在高温时的热工参数,根据有限单元法计算了隧道衬砌在5种标准火灾曲线和三种不同最高温度的基准曲线下的温度分布,给出了火灾高温下衬砌结构内部的温度场分布情况,总结出影响隧道衬砌结构温度分布的最主要因素为火灾的最高温度和持续时间;并给出了典型HC曲线下隧道衬砌内部的温度场拟合公式,为后续的衬砌结构热力耦合分析提供了依据。     

火灾下隧道衬砌的安全设计

在考虑衬砌混凝土和钢筋在高温下的非线性以及非线性温度荷载曲线的基础上,有限元数值模拟计算可获得衬砌在火灾发生前后的内部荷载,并且由温度传播分析和非线性结构分析模型计算得到火灾中衬砌的承载能力.该计算模型考虑衬砌材料力学性能随温度升高而降低的应力释放系数以及围岩与隧道衬砌之间的相互作用.此计算与时间增量历史有关,即考虑不同燃烧时间段材料力学参数的改变.除给出此项目在奥地利境内火灾下一个隧道截面安全设计计算结果外,还在计算中考虑高温荷载以及由高温荷载产生的影响.计算结果可以更好地帮助理解隧道衬砌在高温下的力学行为,便于对隧道结构设计进行火灾条件下的设计校核以及制定隧道衬砌结构火灾安全设计规范,为隧道结构火灾安全方面的设计计算和研究提供参考.     

火灾下盾构隧道衬砌管片结构变形理论分析

火灾高温会使盾构隧道管片衬砌的力学性能产生劣化,其受力变形也较常态下更为复杂。考虑到火灾下衬砌截面温度场的真实分布情况以及管片材料高温下力学性能的非线性,建立了高温下圆形衬砌变形的理论计算模型;针对盾构隧道管片衬砌,基于自由变形理论,得到了其高温下变形的解析解;根据具体算例得到了发生火灾时管片变形规律,为管片火灾下的防火设计提供了理论依据,并将计算结果与设计规范相对比,对灾后隧道内人员财产救援进行的时机给出了建议。     

火灾下大直径盾构隧道结构力学特性有限元分析

对大直径盾构隧道火灾下的力学计算模型进行了分析,提出了隧道火情、衬砌结构接缝、衬砌结构爆裂的数值模拟方法,并根据热力耦合的计算方法计对衬砌结构的火灾力学特性展开了计算。根据计算结果得到了火灾高温作用下大直径盾构隧道衬砌结构力学特性。衬砌结构力学性能受高温影响严重,在火灾高温作用区域,衬砌结构的应力状态发生了明显的改变,衬砌结构中的热膨胀效应明显;衬砌结构内侧由热膨胀导致的应力水平有明显的增加,衬砌结构的弯矩和轴力也都有不同的增大,其中衬砌结构的拱顶截面弯矩和轴力增加最大,拱底截面则增加最小;在火灾下衬砌结构的接缝有明显的张开,张开量随着火灾作用时间有明显的变化。     

火灾下盾构隧道衬砌拼接接头力学行为试验研究

盾构隧道管片接头是隧道结构的薄弱部位,针对盾构隧道管片接头的抗火性能研究显得尤为重要,该文以存在安装误差的缩尺衬砌结构接头试件进行火灾试验,以管片的表观特征、温度场分布及变形响应等特征,研究火灾高温作用下盾构隧道衬砌结构接头的力学性能.研究结果表明:无初始缺陷的衬砌管片爆裂面积大且深度浅,具有初始缺陷的衬砌管片剥落深度...     

火灾下隧道混凝土高温损伤现场试验研究

为研究火灾高温作用对隧道衬砌混凝土损伤的影响程度,在某公路隧道一横通道内开展现场火灾试验,测量内容包括火灾下隧道内烟气温度、结构内部温度以及火灾前后衬砌表面回弹值。通过对比火灾前后衬砌结构表面回弹值分析火灾损伤范围,并对综合考虑了结构受火面升温速率、最高温度及其持续时间的温度效应与其高温损伤程度间的相关性进行研究。研究结果表明:火灾下隧道拱顶处温度最高,并沿拱腰、边墙逐渐降低,且温度在结构径向方向传递具有一定滞后性;火源正上方拱顶位置处结构损伤最为严重,回弹值降低率达22.9%;隧道混凝土高温损伤程度随其所受温度效应值的增大而愈加严重。     

火灾对隧道衬砌结构的损害及防范措施研究

由于隧道火灾温度高,升温速度快,会对衬砌结构造成严重的损坏,并影响衬砌结构体系的可靠性。文章以上海某地铁隧道火灾为背景,在对国内外隧道火灾案例调研的基础上,分析了火灾高温对衬砌结构的损害形式,指出了提高衬砌结构耐火性能的必要性和紧迫性,并初步给出了提高隧道衬砌结构耐火性能的思路和方法,可供类似研究参考。     

火灾引起混凝土爆裂的敏感性评价方法

<正>意大利研究人员采用多尺度的试验方法,对火灾引起的混凝土爆裂性能进行了研究,目的在于为隧道衬砌筛选不同的混凝土。火灾引起的混凝土爆裂对高温下钢筋混凝土结构的力学性能可能产生较大影响,可以通过结构设计阶段的测试爆裂敏感关键点来进行混凝土的筛选。通过多尺度方法,采用了3种不同的试验程序,分析含有不     

长隧道火灾中拱顶温度场的数值模拟

采用考虑了湍流效应和辐射传热的扩散燃烧模型,对某长隧道在不同火灾规模和通风条件下的拱顶温度场进行模拟.通过计算分析了隧道火灾中混凝土拱顶衬砌温度的分布规律以及火灾规模、通风条件对其影响.结果表明,以混凝土拱顶衬砌不超过300 ℃为安全临界温度,低于10 MW规模的隧道火灾基本不会造成拱顶衬砌结构发生破坏;对于20、50 MW规模的隧道火灾,需要分别保持2.0、4.0 m/s的通风速度,才能使拱顶衬砌结构不受损坏.加大通风在改善隧道散热条件的同时也加强了高温烟气的对流,扩大了隧道拱顶升温的范围,从而在火灾发展到一定时间后,可能会引起更大范围的拱顶衬砌结构破坏.     

高地温热害对隧道及围岩影响的研究进展

高温地质热害对隧道衬砌及其围岩力学行为具有重要影响,为此,对高温热害对隧道衬砌及隧道围岩环境的影响进行了研究.研究结果表明:高地温引起的隧道内部热应力容易导致衬砌发生破坏,且会导致混凝土水化不完全,使得混凝土后期强度降低;同时,高地温还会引起岩土微观结构改变、孔隙率增大及围岩物理力学性质的改变.研究结论可为高地温地质条...     

隧道内发生火灾时的温度分布规律初探

本文通过国内外隧道火灾案例的高温对隧道衬砌损伤的分析和隧道火灾模拟试验研究 ,探讨隧道内发生火灾时的温度分布规律 ,提出隧道消防设计的几点建议     

隧道火灾场景设计及衬砌结构防火研究

本文介绍了国内外隧道火灾研究的现状及进展.同时,基于火灾案例调研及火灾物理模型试验,对隧道火灾场景的设计方法、火灾场景关键参数的确定、火灾高温时(高温后)衬砌结构的力学行为进行了研究.     

隧道火灾场景设计及衬砌结构防火研究

本文介绍了国内外隧道火灾研究的现状及进展.同时,基于火灾案例调研及火灾物理模型试验,对隧道火灾场景的设计方法、火灾场景关键参数的确定、火灾高温时(高温后)衬砌结构的力学行为进行了研究.     

火灾作用下钢筋混凝土结构工作性状研究概述

介绍了火灾的危害,研究了建筑结构的抗火设计措施、火灾升温过程、钢筋混凝土材料、结构和构件在高温下与高温后的力学性能,提出了火灾后钢筋混凝土结构的检测与评估方法,从而为建筑物的抗火设计提供依据。     

钢筋混凝土结构在火灾环境下的性能探讨

火灾是导致建筑结构失效的主要不可控的风险之一。不论哪种火灾形势对建筑结构造成的影响都是不可逆转的损伤。近年来,国内外大量学者进行了火灾对建筑结构的各项性能指标研究,建立了系列的理论体系。相关学者也进行了钢筋混凝土结构在高温下的热参数及力学性能研究,建立了钢筋混凝土的力学性能等与火灾温度的关系。这对于钢筋混凝土结构整体质量安全的保证是很有意义的。当然也有必要在以后工作中得到我们的进一步研究探讨。基于此,本文将着重分析探讨钢筋混凝土结构在火灾环境下的性能。     

火灾后混凝土结构检测与加固技术研究

钢筋混凝土结构在遭受火灾后,由于高温的影响,混凝土材料会发生化学变化,强度和延性降低,导致整个结构和构件的物理力学性能降低而产生损伤。根据一栋遭受火灾的住宅工程实例,介绍了火灾后钢筋混凝土结构的检测以及钢筋网复合砂浆加固受火灾结构的加固方案,重点探讨了钢筋网复合砂浆加固该结构梁、板的施工工艺。     

大跨隧道衬砌结构耐久性寿命预测

隧道属于地下结构,所在的地质环境复杂,因而影响其耐久性寿命的因素很多,但可从钢筋混凝土的一般性进行考虑,结合龙头山隧道的特殊性进行寿命预测,首先认为隧道具有钢筋混凝土结构的耐久性损伤性,然后考虑隧道所处的地下环境对其耐久性寿命的影响,最后分析大跨断面对衬砌结构耐久性的影响,建立龙头山隧道衬砌结构寿命预测准则,利用隧道所处环境对隧道进行寿命预测。     

隧道衬砌混凝土高温后力学性能试验研究

对三种隧道衬砌混凝土材料,即C50普通混凝土、CF50钢纤维混凝土和PC50聚丙烯纤维混凝土经历不同高温后的力学性能进行了试验研究,探讨了三者高温后的主要力学指标-峰值应力、峰值应变和弹性模量的变化规律,给出了相应的回归公式,同时还通过对比分析,总结了升温速率和冷却方式对三者的影响.这些结论为隧道衬砌结构抗火分析、设计以及火灾后的评价等提供了理论依据.     

高温下钢筋混凝土构件失稳研究

简要介绍了建筑火灾导致坍塌事故的类型.从室内火灾温度的发展过程对钢筋混凝土建筑承重构件的影响出发,初步分析了钢筋混凝土建筑承重构件内部不均匀温度场的形成及其各项性能指标的变化情况;介绍了高温下钢筋、普通混凝土及钢筋混凝土构件的力学性能;利用温度场计算图表推算出不同截面钢筋混凝土在不同受火时间每隔1cm的内部平均温差,并进一步计算得到钢筋混凝土构件在高温下的失稳临界点.