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。     

国内综合管廊燃气舱安全研究综述

从泄漏扩散、火灾消防、爆炸、监控、报警与通风等方面,综述综合管廊燃气舱安全的研究成果。根据燃气舱泄漏扩散研究,指出燃气舱中天然气管道泄漏研究不仅要考虑管道泄漏口的方位、大小、运行压力及可燃气体探测器报警时间等因素,还应考虑事故工况下通风变化和管道内压力变化;在大量泄漏时,仅依靠通风不能完全保证舱室安全,需要截断和放散措施相结合。根据受限空间气体爆炸现有研究成果,指出燃气舱爆炸事故的模拟研究中应考虑障碍物影响和舱室狭长结构的特点,否则模拟结果存在较大偏差;爆炸冲击波强度较高,必须采取措施防止或抑制爆炸。建议适当提高管道截断时对应的舱内甲烷体积分数设定值,在燃气少量泄漏但无爆炸风险时,管道可继续输气。     

多孔结构对地下综合管廊燃气爆炸的抑制效应

地下综合管廊应用广泛,燃气泄漏致爆的冲击荷载会对管廊结构内外造成严重破坏。为降低地下综合管廊燃气舱内的爆炸危害,利用Fluent软件对内置多孔结构燃气舱内甲烷/空气预混气体的爆炸过程进行模拟,从管廊内燃气舱结构抗爆角度研究孔隙率分别为40%、50%、60%时的爆炸传播规律、温度抑制效应及爆炸超压衰减效应。基于熄爆参数指标,从爆炸超压和火焰温度两方面综合评估多孔结构对爆炸的抑制效果。结果表明：当多孔结构的孔隙率大于58.4%时,其对爆炸传播的抑制机制占主导作用,能有效抑制爆炸的传播;抑制效果与孔隙率参数存在线性关系,内置孔隙率越大的多孔结构工况对爆炸扰动越显著,最大温度可抑制8%,最大超压可衰减38%,最大速度可降低33%。     

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...     

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。     

综合管廊通风方式研究

应用流体模拟软件Fluent,对综合管廊燃气舱燃气泄漏扩散进行数值模拟,讨论不同通风方式下对燃气扩散过程的影响。分析得出:管廊日常通风时,综合管廊各舱室应保持负压状态,自然进风、机械排风为合理的通风方式;管廊事故通风时,燃气舱一旦发生泄漏,需尽快排除有害气体,机械进风、机械排风为合理的通风方式;在进行模拟时,不同的通风方式,设置的边界条件不同,模拟结果也有所不同。     

双层多舱综合管廊适建性分析

双层多舱综合管廊适用于入廊管线种类及数量较多、建设用地空间紧张或道路通行要求较高的工程建设条件。结合管线属性及工程实际应用,总结得出,电力、燃气等管线必须布置于管廊上层舱室,排水管线更适用于下层舱室。对双层多舱综合管廊的空间利用特点、建设成本的相对增加进行了比较分析,可供设计人员参考。     

地下综合管廊燃气泄漏数值模拟研究

基于规范对管廊独立舱的要求,利用Fluent软件分析综合管廊内燃气泄漏扩散,研究泄漏孔径、通风条件及泄漏速度对燃气扩散的影响。结果表明:燃气在泄漏时会出现浓度分层分布现象;无通风时,舱内燃气呈对称分布,大部分区间内燃气扩散距离与时间呈正相关关系;有通风时,受空气中涡流移动的影响,扩散明显偏移,舱室左侧顶部空间燃气质量分数几乎为0,而右侧则趋于定值,且其甲烷质量分数与泄漏时间满足Boltzmann函数关系;燃气泄漏距离和浓度随泄漏孔径、泄漏速度的增大而增大。     

综合管廊在燃气仓内爆炸作用下的结构动力响应数值分析

利用LS-DYNA有限元软件,模拟了综合管廊燃气仓内爆炸的情况。通过改变炸药量,分析了城市综合管廊结构的破坏模式,超压与位移规律。结果表明,炸药量对燃气仓影响较大,对电力仓影响不大。随着炸药量的增大,综合管廊破坏越严重,且破坏处均为墙板交接处与混凝土板中间位置。综合管廊多数位置的超压时程曲线,位移时程曲线基本遵循随着炸药量的增加而增加,少数位置后半时程出现的差异与内爆过程中管廊墙板裂缝具有很大的关系。     

超浅埋垂直叠合大跨综合管廊隧道建造关键技术研究

北京新机场临空经济区市政交通配套工程中下穿G106国道的综合管廊具有多舱室、跨度大、覆土浅、周边环境复杂等特点。该管廊隧道包括主线管廊和下方的支线管廊接口段,支线管廊接口段零距离垂直下穿主线管廊隧道。因此分析了传统的多跨联拱结构在结构受力特点和防水等方面存在的问题,提出了管廊各舱室结构独立的管廊隧道布局,探讨了主线管廊多跨隧道建造方案。考虑到地面没有场地设置支线管廊隧道的施工竖井,提出了在主线管廊的水舱隧道内设置竖井进行下方支线管廊隧道的施工方案。     

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。     

综合管廊通风系统研究

针对综合管廊通风的特殊性,阐述了不同管线舱室与管廊的通风设计要求,并从管廊防火分区、地面风口位置、设备安装等方面,阐述了综合管廊通风系统的设计方法,在确保管廊安全的基础上,使通风设计方案达到技术可行、经济合理的目标。     

相邻舱室共用中隔墙综合管廊暗挖施工技术研究

以某相邻舱室共用中隔墙综合管廊暗挖施工项目为例,分析了相邻舱室共用中隔墙综合管廊暗挖施工技术可减小中隔墙厚度,使综合管廊暗挖段各舱室结构以及结构层尺寸与明挖段保持一致,便于综合管廊暗挖段与明挖段的连接。通过研究发现,两侧舱室独立的初期支护结构通过中舱室拱顶和底板初期支护结构连接,拆除相邻舱室间竖向初期支护结构,使暗挖综合管廊形成外包在二衬结构外的整体初期支护结构;将中舱室拱顶和底板二衬结构分别与两侧舱室拱顶以及底板二衬结构连接,实现了两侧舱室与中舱室共用竖向二衬结构,即相邻舱室共用综合管廊中隔墙。该施工技术为类似综合管廊暗挖施工项目提供了参考。     

综合管廊天然气监测预警系统的研究

本文将综合管廊天然气舱室作为主要研究对象,介绍了天然气的燃烧爆炸机理和爆炸可能产生的危害。通过分析国内外相关研究的基础上,结合综合管廊的工作环境和要求,对几种常用预测算法的分析,并通过Matlab软件进行结果仿真,选择卡尔曼滤波法作为监测系统的核心算法。最后本文对监测系统的整体结构和通信方式进行介绍。     

综合管廊电力舱室支架布置的研究与应用

在综合管廊内为110 kV及以上高压线路单独设立了电力舱室,但远距离输送高压电能仍存在线路拉力、接触电压、应变等问题。因此以某工程为例,在满足线路的力学性能、线路护层的允许弯曲次数及保证人身安全的前提下,提出确定综合管廊电力舱室的支架立柱间隔、支架托臂宽度、支架单位破坏受力的取值方法和电力舱室线路更换周期的确定方法,可为综合管廊电力舱室的支架设计和电力舱室线路更换提供参考。     

深圳前海合作区综合管廊自动灭火系统比选

《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838—2015)规定,"干线综合管廊中容纳电力电缆的舱室;支线管廊中容纳6根及以上电力电缆的舱室应设置自动灭火系统;其他容纳电力电缆的舱室宜设置自动灭火系统"。目前国内综合管廊设置的自动灭火方式有水喷雾、细水雾、超细干粉、气溶胶等多种方式,但各种方式都有其限制条件和优缺点,综合管廊内的自动灭火方式的选择是行业内争议较大的问题之一。在对几类自动灭火方式进行应用比较基础上,总结了各类自动灭火系统的设计要点,并结合深圳前海合作区综合管廊的实际情况,通过对比分析,认为全域采用高压细水雾自动灭火系统,在后期运营、使用性能及造价费用等方面更具有优势。     

事故通风状态管廊燃气管道泄漏扩散模拟研究

以海口市天翔路综合管廊燃气独立舱为研究对象,采用ANSYS ICEM CFD 15. 0软件在燃气管道上方建立二维物理模型,模型尺寸为200 m×2 m,泄漏孔为直径为5 mm的圆形小孔。燃气在独立舱室内的泄漏扩散满足三大守恒方程(质量守恒、动量守恒、能量守恒)、无化学反应的组分输运方程以及混合气体密度方程,采用Fluent 15. 0软件对燃气管道在事故通风状态下的泄漏扩散浓度分布规律及通风稀释效率的影响因素进行模拟研究。每种工况模拟开始时,将送风口风速设定为1. 87 m/s,即通风换气次数为6次/h,当位于下风向、距离泄漏孔15 m处的监测点报警后,暂停计算,重新设置边界条件,将送风口边界条件由正常通风换气次数调整为不同的事故通风换气次数,即改变送风口的风速,进行模拟研究。研究结果表明:当泄漏孔径不超过5 mm,管道压力不超过0. 4 MPa时,12次/h的最小事故通风可以满足综合管廊内燃气舱室的安全运行。当泄漏孔径为5 mm、管道压力为0. 8 MPa时,24次/h的换气次数基本满足燃气舱的通风换气需求。管道压力越大,泄漏量越大,燃气舱解除危险所需的通风换气量也越大,因此建议以管道压力及舱室燃气浓度为耦合函数,采用变频风机,实现事故状态下联动通风控制。燃气管道发生泄漏时,增加通风换气次数可以明显地稀释舱室内的燃气至报警浓度以下,但是通风口至防火墙之间的角落里容易积聚泄漏的天然气,因此,建议在燃气舱每个防火分区的排风口和舱室右侧防火墙之间的死角区域增加诱导风机。     

铁路地下段范围综合管廊关键节点设计方案探讨

根据铁路地下段范围情况,有针对性地对其范围内综合管廊关键节点设计方案进行探讨,全面论述了综合管廊的入廊管线、舱室布置、断面形式以及总体结构布置等内容.根据建设经验以及铁路运维管理要求,对铁路地下段范围综合管廊的连接通道、交叉节点、人员出入口、通风逃生吊装口等关键节点设计方案进行分析,统筹铁路及综合管廊建设要求,利用变换...     

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。     

综合管廊水气共舱情况下的燃气泄漏研究

将燃气管道敷设在综合管廊中可以有效避免第三方破坏和管道腐蚀穿孔导致的燃气泄漏事故,但燃气管道需要建造独立舱室,其经济性受到很大影响。根据早期的工程案例,提出了水气舱概念,将给水再生水管道与燃气管道共舱敷设。使用基于CFD原理的数值仿真软件Fluent,对管廊内燃气发生泄漏情况下的扩散规律进行了研究,得到了水气舱通风中断时甲烷气体的积聚规律,可为实际工程中事故抢修提供参考,并对目前单一燃气管道舱应急响应措施的标准进行了验证,该应急措施可以应用并能够保障水气舱的安全,研究结果有助于有关方面工程设计方案扩展和相关规范的完善。