城市地下综合管廊燃气爆炸防护措施设计研究
发布时间：2022-02-27 09:06
随着城市地下综合管廊的大规模建设以及燃气入廊的推广,燃气爆炸对整个结构的影响必须受到高度的重视。每年全世界燃气爆炸事故频发,尤其浅埋的管廊遇到地震后更容易发生燃气泄漏的次生灾害,一旦燃气爆炸后,整个管廊结构的健康状况评估或者安全评价难度非常大,修复或者加固设计难度也非常大。目前,国内针对地下大空间如综合管廊内燃气爆炸的研究还较少。本文基于ANSYS/LS-DYNA大型有限元软件,对燃气爆炸冲击波传播规律及管廊动力响应进行了数值模拟,主要研究内容如下:（1）利用ANSYS/LSDYNA软件,建立了三维燃气-空气模型,分别模拟了甲烷和乙炔两种燃气爆炸后,综合管廊燃气舱内燃气爆炸冲击波传播云图及燃气舱中轴线上不同位置处的超压衰减曲线,并在此基础上分析了爆炸冲击波衰减规律,证明了乙炔-空气混合气体最大超压大于甲烷-空气混合气体最大超压,爆炸荷载与冲击波传播速度均随着燃气量的增大而增大;利用工况四爆炸中心单元的超压-时间曲线,在曲线上取8个点作为简化的爆炸荷载曲线。（2）建立了综合管廊-土体三维有限元模型,根据相应公式计算得出等效单元的各项参数,在土体边界添加粘弹性边界;在燃气舱四周的管廊壁上加...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各国综合管廊截面图
- 16图 3-1 ANSYS/LS-DYNA 计算流程图元基本算法YNA 中的单元有三种基本的算法，Lagrange、Euler 和 ALECTION_SOLID 中的 ELFORM 控制。(1)Lagrange 算法单，随着材料的流动而变形。但如果材料变形过大，会造成困难；(2)Euler 算法是材料在固定的网格中流动，这样网格总大变形问题；(3)ALE 算法是先执行一个或几个 Lagrange 时格随材料流动而产生变形，然后执行 ALE 时步计算，将变(密度、能量、应力张量等)和节点速度矢量输运到重分后的新固耦合方法
以不需要*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID 关键字定义流体和固体的耦合。实际上该种方法相当于施加了一个固体边界条件，不能处理相互作用问题，一般不太使用。另一种方法就是使用*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID 关键字把流体与固体单元耦合在一起，这种方法能够实现单元之间能量的传递，研究流体与结构之间的相互作用[58]。3.3 有限元模型及其参数本节研究燃气爆炸在燃气舱内的传播规律，在钢筋混凝土结构未破坏情况下，其变形对爆炸冲击波传播影响不大，因此可以将混凝土结构简化为刚性，即把空气边界设置为固定边界[59]。本模型包含空气和燃气两部分，燃气舱截面尺寸为 1.8 m×3.5 m(见图 3-2)，模拟四种工况下的燃气爆炸传播规律。为减少单元数量以节省计算时间，沿 Z 轴负方向建立 1/2 模型，在 Z=0 处建立对称边界，Z=-20 m 处建立无反射边界条件。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国城市综合管廊建设发展现状与未来发展趋势[J]. 油新华. 隧道建设(中英文). 2018(10)
[2]试论燃气管线入廊的利与弊[J]. 徐斌. 城市燃气. 2018(06)
[3]城市地下综合管廊的现状及发展探索[J]. 贾志恒,陈战利,李雯琳. 江西建材. 2016(22)
[4]我国智慧城市地下空间综合利用探索[J]. 王梦恕,王永红,谭忠盛,黄明利,王秀英,余童真,周振梁,张志恩,陈雪莹. 北京交通大学学报. 2016(04)
[5]国内外城市地下综合管廊的发展历程及现状[J]. 于晨龙,张作慧. 建设科技. 2015(17)
[6]受限空间内天然气爆炸反应过程模拟分析[J]. 左哲,姚志强,高进东,马世海,石杰红. 天然气工业. 2015(06)
[7]燃气爆炸冲击加载试验研究与数值模拟[J]. 张秀华,段忠东,李玉顺. 振动与冲击. 2015(10)
[8]基于LS-DYNA的方孔网格型防爆网防爆性能研究[J]. 王书鹏. 工程爆破. 2014(06)
[9]基于爆能等效原理大型模爆器燃气爆炸冲击加载的数值模拟[J]. 张秀华,张春巍,段忠东. 爆炸与冲击. 2014(01)
[10]城市地下综合管廊发展现状与对策[J]. 陈馈,蔡建林. 建筑机械化. 2012(10)
博士论文
[1]典型地铁结构内爆炸流场分布及动力反应研究[D]. 闫秋实.清华大学 2011
[2]城市环境中建筑爆炸荷载模拟及钢筋混凝土构件抗爆性能分析[D]. 都浩.天津大学 2009
[3]受限空间气体爆炸传播及其动力学过程研究[D]. 王志荣.南京工业大学 2005
硕士论文
[1]钢筋混凝土加固柱爆炸效应及抗爆机理研究[D]. 张玉堂.北京建筑大学 2018
[2]高强钢绞线—聚合物砂浆加固钢筋混凝土构件抗爆性能研究[D]. 申双俊.北京建筑大学 2016
[3]带防爆墙网壳的抗爆性能与爆炸响应简化计算方法研究[D]. 苏倩倩.哈尔滨工业大学 2016
[4]爆炸荷载作用下CFRP方钢管混凝土柱动力响应研究[D]. 杜文超.长安大学 2016
[5]等离子喷涂高温防护涂层的热腐蚀、高温氧化及抗热震性能研究[D]. 王磊.兰州理工大学 2016
[6]碳纤维复合材料防护门抗冲击性能研究[D]. 岳金.武汉理工大学 2015
[7]气云爆炸场的数值模拟及结构响应分析[D]. 余波.南京理工大学 2015
[8]重要建筑结构抗爆设计安全规划与荷载模型[D]. 任其武.天津大学 2014
[9]燃气爆炸荷载下框架结构的动力响应研究[D]. 陈泷.内蒙古科技大学 2014
[10]燃气爆炸荷载下砖砌墙体的动力响应研究[D]. 韩笑.长安大学 2012
本文编号：3645166
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各国综合管廊截面图
- 16图 3-1 ANSYS/LS-DYNA 计算流程图元基本算法YNA 中的单元有三种基本的算法，Lagrange、Euler 和 ALECTION_SOLID 中的 ELFORM 控制。(1)Lagrange 算法单，随着材料的流动而变形。但如果材料变形过大，会造成困难；(2)Euler 算法是材料在固定的网格中流动，这样网格总大变形问题；(3)ALE 算法是先执行一个或几个 Lagrange 时格随材料流动而产生变形，然后执行 ALE 时步计算，将变(密度、能量、应力张量等)和节点速度矢量输运到重分后的新固耦合方法
以不需要*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID 关键字定义流体和固体的耦合。实际上该种方法相当于施加了一个固体边界条件，不能处理相互作用问题，一般不太使用。另一种方法就是使用*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID 关键字把流体与固体单元耦合在一起，这种方法能够实现单元之间能量的传递，研究流体与结构之间的相互作用[58]。3.3 有限元模型及其参数本节研究燃气爆炸在燃气舱内的传播规律，在钢筋混凝土结构未破坏情况下，其变形对爆炸冲击波传播影响不大，因此可以将混凝土结构简化为刚性，即把空气边界设置为固定边界[59]。本模型包含空气和燃气两部分，燃气舱截面尺寸为 1.8 m×3.5 m(见图 3-2)，模拟四种工况下的燃气爆炸传播规律。为减少单元数量以节省计算时间，沿 Z 轴负方向建立 1/2 模型，在 Z=0 处建立对称边界，Z=-20 m 处建立无反射边界条件。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国城市综合管廊建设发展现状与未来发展趋势[J]. 油新华. 隧道建设(中英文). 2018(10)
[2]试论燃气管线入廊的利与弊[J]. 徐斌. 城市燃气. 2018(06)
[3]城市地下综合管廊的现状及发展探索[J]. 贾志恒,陈战利,李雯琳. 江西建材. 2016(22)
[4]我国智慧城市地下空间综合利用探索[J]. 王梦恕,王永红,谭忠盛,黄明利,王秀英,余童真,周振梁,张志恩,陈雪莹. 北京交通大学学报. 2016(04)
[5]国内外城市地下综合管廊的发展历程及现状[J]. 于晨龙,张作慧. 建设科技. 2015(17)
[6]受限空间内天然气爆炸反应过程模拟分析[J]. 左哲,姚志强,高进东,马世海,石杰红. 天然气工业. 2015(06)
[7]燃气爆炸冲击加载试验研究与数值模拟[J]. 张秀华,段忠东,李玉顺. 振动与冲击. 2015(10)
[8]基于LS-DYNA的方孔网格型防爆网防爆性能研究[J]. 王书鹏. 工程爆破. 2014(06)
[9]基于爆能等效原理大型模爆器燃气爆炸冲击加载的数值模拟[J]. 张秀华,张春巍,段忠东. 爆炸与冲击. 2014(01)
[10]城市地下综合管廊发展现状与对策[J]. 陈馈,蔡建林. 建筑机械化. 2012(10)
博士论文
[1]典型地铁结构内爆炸流场分布及动力反应研究[D]. 闫秋实.清华大学 2011
[2]城市环境中建筑爆炸荷载模拟及钢筋混凝土构件抗爆性能分析[D]. 都浩.天津大学 2009
[3]受限空间气体爆炸传播及其动力学过程研究[D]. 王志荣.南京工业大学 2005
硕士论文
[1]钢筋混凝土加固柱爆炸效应及抗爆机理研究[D]. 张玉堂.北京建筑大学 2018
[2]高强钢绞线—聚合物砂浆加固钢筋混凝土构件抗爆性能研究[D]. 申双俊.北京建筑大学 2016
[3]带防爆墙网壳的抗爆性能与爆炸响应简化计算方法研究[D]. 苏倩倩.哈尔滨工业大学 2016
[4]爆炸荷载作用下CFRP方钢管混凝土柱动力响应研究[D]. 杜文超.长安大学 2016
[5]等离子喷涂高温防护涂层的热腐蚀、高温氧化及抗热震性能研究[D]. 王磊.兰州理工大学 2016
[6]碳纤维复合材料防护门抗冲击性能研究[D]. 岳金.武汉理工大学 2015
[7]气云爆炸场的数值模拟及结构响应分析[D]. 余波.南京理工大学 2015
[8]重要建筑结构抗爆设计安全规划与荷载模型[D]. 任其武.天津大学 2014
[9]燃气爆炸荷载下框架结构的动力响应研究[D]. 陈泷.内蒙古科技大学 2014
[10]燃气爆炸荷载下砖砌墙体的动力响应研究[D]. 韩笑.长安大学 2012
本文编号：3645166
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