阻塞比对地铁隧道烟气流速及温度分布的影响分析

采用FDS模拟技术研究地铁隧道截面阻塞比和隧道截面形状对临界通风速率、临界通风下顶棚最高温度分布及列车周围温度分布的影响。结果表明:阻塞比增加,圆形截面隧道的烟气流速增大,矩形隧道的先增大后减小,且圆形的大于矩形;阻塞比增加,临界通风速率减小,且当阻塞比相同时,圆形截面的临界通风速率大于矩形截面;在临界通风速率下,阻塞比对隧道顶棚温度的影响主要集中于列车着火位置上部,且随着阻塞比的增加,隧道顶棚最高温度升高。     

单洞双线隧道火灾疏散时临界风速实验研究

以青岛崂山隧道为研究对象,搭建中尺寸单洞双线隧道实验平台,研究了列车发生火灾时,不同纵向风速对烟气扩散和人员疏散的影响。实验结果表明,单洞双线隧道发生火灾时,火源上方隧道顶棚区域附近温度最高并向两侧呈递减分布;垂直方向,火源两侧的烟气温度从上至下呈递减分布;在隧道发生火灾时能实现列车人员安全疏散的临界纵向风速为3 m/s。     

海底公路隧道火灾数值模拟

利用FDS对某海底公路隧道进行研究,分析典型火灾条件下,纵向通风对热烟气逆流距离、隧道顶部温度以及隧道内横通道风流变化的影响。结果表明,在0.25 m/s的火灾初期通风条件下,热烟气逆流距离和火源附近拱顶温度超过安全临界温度的范围随火灾规模增大而增大;在3 m/s的灭火期通风条件下,两者随着纵向通风风速增加而减小;隧道内横通道风速先增大,后减小。     

超高层矩形钢管混凝土柱太阳辐射下截面温度场分析

超高层结构常采用矩形钢管混凝土柱,在超高层结构施工中,矩形钢管混凝土柱一般会受到太阳直晒,强太阳辐射下,钢管表面温度可达到50~70℃,由于截面尺寸通常较大,钢管壁的四面和核心混凝土温度极不均匀,会影响钢管混凝土柱的受力。为了明确太阳辐射下钢管混凝土柱的截面温度场分布,研究了超高层主体结构施工阶段,矩形钢管混凝土柱在太阳辐射作用下温度场分布、壁面和混凝土温度变化规律、温差变化规律。分析发现:核心混凝土与钢管四个壁面温度差最大可达35.6℃,东西面钢管壁温差最大达25.6℃,极值温度和温差随截面尺寸增加而增加,但是边长大于1 000 mm后,极值温度和截面温差增幅变缓。     

基于大涡模拟的地铁区间火灾横向温度分布研究

对不同纵向通风速率、火源功率以及截面形状下地铁隧道内横向温度分布特性进行模拟研究。结果表明:火源功率越大,升温速度越快,但烟气层以下的壁面温度分布大致不变;纵向通风对衬砌表面温度分布有明显影响,纵向风速较小时,衬砌顶部温度最高,中部次之,地面最低,而纵向风速达到3m/s时,由于火源被吹倾斜,导致火源下游附近衬砌顶部温度最高,地面次之,中部最低的分布特性。同时,研究了隧道截面形状与温度分布的关系。     

偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能有限元分析

为了研究偏压矩形钢管再生混凝土柱的抗火性能,建立了火灾下柱温度场和力学场分析的有限元模型,并利用已有试验结果验证了模型的有效性。研究了长细比、荷载比、截面周长以及偏心率对偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能的影响。结果表明:有限元模拟的温度场和力学场与实验结果总体符合。长细比、荷载比和截面周长是影响偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能的主要因素。长细比越大耐火极限越小而膨胀变形越大,荷载比越大耐火极限越小且膨胀变形越小,截面周长越大耐火极限越大且膨胀变形越大。偏心率对耐火极限和膨胀变形影响较小。     

地铁区间隧道火灾通风模式的数值模拟

针对列车中部着火且停靠在区间隧道中部的地铁隧道火灾情况,提出了一种改进的纵向通风模式,即疏散平台下先送风、再采用传统的纵向通风,并进行了数值模拟.模拟结果表明,时单线矩形区间隧道,在10 MW的火源强度下,当疏散平台下送风风口组间距为10m且隧道风机风量为50 m3/s时(或风口组间距不超过30 m且隧道风机风量为70m3/s时),可以满足安全消防的温度指标、能见度指标和CO浓度指标.同时模拟得出区间隧道两端纵向通风的临界风速在2.4～2.8 m/s之间.     

不同端部支撑钢管混凝土柱耐火性能试验研究

<正>葡萄牙研究人员对不同边界条件的钢管混凝土柱开展了耐火性能的试验研究。试验参数考虑了柱的截面尺寸、长细比、截面系数、边界条件、相邻结构刚度对热膨胀的约束的影响,主要测得了试验柱的耐火极限、温度和破坏模式。研究结果表明:与其他截面形状(方形、矩形、椭圆形)柱相比,圆形截面钢管混凝土柱具有更好的耐火性能,     

橡胶再生混凝土梁高温抗弯性能试验研究

采用30％的再生骨科替代率作为基准配合比,0％、3％和5％的橡胶颗粒替代率配制混凝土进行高温下抗弯试验,得到梁高温下的截面温度分布场、跨中挠度和极限耐火时间,将普通混凝土梁与其进行对比分析,得到通过温度场理论计算橡胶颗粒再生混凝土梁耐火极限的理论分析方法.结果表明,所有类型混凝土粱的截面温度上升曲线具有相同趋势,即上升、平稳、急剧上升,并且温度梯度场和结构构件受热部位有关,距离越近温度梯度越大,距离越远温度梯度越小;混凝土的极限耐火时间随着荷载比的增大而减小,同普通混凝土一样,随着保护层厚度的增大,耐火性也增大.     

中空夹层钢管再生混凝土柱抗火性能分析

选用考虑再生粗骨料取代率影响的再生混凝土热工参数和热-力本构关系,采用ABAQUS软件建立了ISO 834标准火灾作用下圆套圆中空夹层钢管再生混凝土柱有限元模型。基于此模型,对比了不同再生粗骨料取代率下截面温度场分布,并分析了取代率、荷载比、空心率、钢材强度、内钢管厚度和混凝土强度等参数对构件耐火极限的影响。研究结果表明:随着取代率增大,构件截面温度普遍下降,耐火极限先减小后增大;随着空心率増大,耐火极限増加;提高外钢管屈服强度,构件耐火极限下降显著;内钢管屈服强度、内钢管厚度和混凝土强度对构件的耐火极限没有明显影响。     

矩形钢管混凝土柱的耐火性能和抗火设计方法

进行了8个轴心受压或偏心受压矩形钢管混凝土柱,按ISO—834和GB/T9978—1999规定的标准升温曲线升温作用下耐火极限的实验研究。实验结果表明,截面尺寸和防火保护层厚度对构件耐火极限的影响较大,而荷载偏心率的影响则相对较小。分析结果还表明,国家规范GB50045—95中钢结构柱防火保护层厚度的确定方法不适合于矩形钢管混凝土柱。在大规模参数分析结果的基础上,提出了矩形钢管混凝土柱耐火极限及防火保护层厚度的简化计算公式,公式的计算结果与数值计算结果和实验结果均吻合较好,且总体上偏于安全。本文的研究成果可为有关矩形钢管混凝土工程进行抗火设计时提供参考。     

单洞双线隧道紧急救援站横通道风流分布研究

特长铁路隧道紧急救援站横通道内风流分布特性是救援站结构形式和防灾通风设计的基础和依据。本文针对某一单洞双线隧道平导救援站工程,深入研究紧急救援站横通道内风流分布规律,以及不同防灾通风系统和自然风对其的影响。研究结果表明,紧急救援站横通道内风速分布呈现出W型,中部和两端横通道内风速较大,沿两侧风速相对较小。自然风对横通道内风速分布有一定影响,靠近自然风入口一侧大部分横通道内风速显著增大。建议在满足人员安全疏散的基础上,可适当减小救援站中部和两侧横通道面积以及减少相应横通道内风机配置。     

典型受火方式下型钢混凝土异形柱耐火极限研究

应用有限元软件ABAQUS建立型钢混凝土柱数值模型,研究4种典型受火方式下SRC异形柱的耐火性能,探讨各因素对SRC异形柱耐火极限的影响。结果表明:矩形柱耐火性能优于异形柱;对于任意截面的SRC柱,耐火极限均随荷载比的增大而减小,且矩形和L形SRC柱在高荷载比时下降更多;荷载比较小时L形柱的耐火性能优于T形柱,荷载比较大时T形柱的耐火性能优于L形柱;实腹式配钢SRC柱的耐火性能优于空腹式。研究结果可为SRC异形柱的抗火设计提供依据和参考。     

隧道等截面通风系统均匀送风特性研究

针对地下建筑长大隧道均匀通风的工程需求,提出了一种基于通风均流器的等截面通风系统,为获得主风管风速、宽高比与通风系统送风均匀性的关系,采用CFD数值模拟分析方法对通风系统的送风均匀性和阻力性能进行了研究。研究发现,主风管风速为9.7 m/s时,各风口最低风速4.45 m/s,最高风速4.96 m/s,平均风速4.63 m/s,最大偏差7%,各风口风速标准差为0.16,等截面通风系统能实现均匀送风。通风均流器阀片角度恒定时,系统送风均匀性随着主风管风速的增大而小幅降低,各风口风速标准差范围为0.12～0.24;随着主风管宽高比的增加,各风口风速标准差波动范围为0.22～0.34,主风管风速、宽高比对系统送风均匀性影响较小。风速大于6.5 m/s时,通风均流器阻力系数ξ随着阀片角度β的增大而减小,与Re无关;阀片角度β一定时,通风均流器阻力系数ξ随主风管宽高比的增加而减小。     

钢筋混凝土T形截面连续梁耐火性能试验研究及有限元分析

通过4根钢筋混凝土T形截面连续梁在ISO 834标准升温曲线下耐火极限的试验研究,分析不同持荷水平下三面受火T形截面连续梁的耐火极限变化规律。结果表明:未受火对比试件和受火试件均发生弯曲破坏,但出铰次序不同;持荷比分别为0.3、0.5和0.7的T形截面连续梁的耐火极限分别为160、99、58 min,即随着持荷比的增大其耐火极限显著降低,且达到耐火极限时的跨中残余变形明显增大;T形截面梁翼缘内温度分布与单面受火板相似,腹板内温度分布与三面受火矩形梁相似;在受火过程中,梁截面刚度下降是引起内力重分布的主要原因;有限元模拟能准确预测钢筋混凝土T形截面连续梁在ISO 834标准升温曲线下的耐火极限、截面温度场分布和破坏过程。     

圆形和方形截面钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能对比分析

为研究圆钢管与方钢管约束钢筋混凝土柱火灾下力学性能的差异,采用ABAQUS软件建立圆形和方形截面钢管约束钢筋混凝土柱温度场和耐火极限的有限元分析模型,以截面尺寸、荷载比和长细比等为参数,分析了截面温度的分布规律以及不同参数对耐火极限的影响,比较了圆钢管和方钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能的差异。研究结果表明:相同截面形状系数(单位长度构件外表面直接受热面积与其体积的比值)下,方钢管与圆钢管约束钢筋混凝土柱的截面温度分布规律类似,方形截面内部混凝土的温度较圆形截面相同位置处的略低,前者的耐火极限高于后者,且构件长细比与荷载比越小,二者耐火极限差距越显著;当长细比为30时,对于荷载比不超过0.5且截面边长不小于600mm的方钢管约束钢筋混凝土柱,其耐火极限可达到或超过柱类构件一级耐火极限3h的要求,而对于圆钢管约束钢筋混凝土柱,仅当荷载比更小且截面直径更大时,才能满足这一要求。     

关中地区过渡季节教室夜间通风实验分析研究

对过渡季节关中地区教室利用夜间通风作用改善室内热环境进行了试验研究,实验期间连续测试了室内外空气温湿度、壁面温度、室内风速,分析测试结果发现两种工况下室内平均温度差值为0.3℃,壁面温度差值范围为0℃~2.7℃。同时根据Fanger的热舒适理论方法,计算得到夜间通风作用下两个教室的PMVPPD值,得知夜间通风教室的热舒适性要高于未通风的教室,夜间通风在关中地区过渡季节具有一定的使用性,但是受室外温湿度及建筑墙体蓄冷能力影响,夜间通风作用强度和时间具有局限性。     

纵向通风下隧道内重石脑油燃烧温度分布与火焰倾角研究

搭建了1:10的缩尺寸隧道模型,考虑不同火源功率和纵向风速开展了纵向通风下隧道内重石脑油燃烧的试验研究,测量了隧道内顶棚下方纵向温度分布,并量化了火焰的倾斜角度。结果表明：随着纵向通风风速的增加,隧道内温度整体呈降低趋势,顶棚下方最高温度逐渐减小,进而提出了纵向通风下隧道内重石脑油燃烧时顶棚下方最高温度的估算模型。火焰倾斜角度随纵向风速的增加而呈增加趋势。当纵向风速较低（小于1 m/s）时,随着纵向风速的增加火焰倾斜角度明显增大;当纵向风速较大（大于1 m/s）时,纵向风速对火焰倾斜角度的影响不明显。     

受约束预应力混凝土空心板整浇楼面耐火极限试验研究

为分析不同持荷水平下受约束预应力混凝土空心板整浇楼面的耐火极限变化规律,进行了3块受约束预应力混凝土空心板整浇楼面试件的耐火极限试验研究。结果表明:未受火对比试件与受火试件均发生弯曲破坏;持荷比分别为0.3和0.5的试件的耐火极限分别为132 min和73 min,即试件的耐火极限随着持荷比的增加而显著降低;试件内部温度升高存在明显的滞后,截面形成不均匀温度场,呈层状分布;预制空心板孔洞内的温度明显高于相同位置混凝土测点的温度。采用ABAQUS软件对受约束预制空心板整浇楼面试件的截面温度场和不同持荷比下耐火极限进行了数值模拟,结果表明提出的有限元模型能够较准确地预测试件的温度场分布和耐火极限。     

型钢-钢管混凝土柱耐火性能试验研究

通过8个组合柱短试件的温度场测试和10个组合柱长试件的耐火性能试验,研究了ISO 834标准升温曲线下型钢-钢管混凝土柱的温度场分布和耐火极限。试验参数包括截面形状、受火方式、轴压比和配骨指标。试验结果表明：配置型钢后钢管混凝土柱截面内升温速率会略有提高,内置型钢对截面温度场分布影响不大,但是钢管混凝土柱的耐火极限会大幅度提高;以四面受火的方形截面试件的耐火极限为参照,三面受火时耐火极限变化不大,两面受火和单面受火时耐火极限大幅度提高,圆形截面试件1/2表面受火时耐火极限亦明显提高;轴压比从0.3增大到0.4时,试件耐火极限显著降低。经过合理的设计,无防火保护的型钢 钢管混凝土柱可以达到3 h的一级耐火极限要求。