大直径原型三环盾构管片衬砌结构火灾条件下试验研究

发布时间：2017-09-04 18:35

  本文关键词：大直径原型三环盾构管片衬砌结构火灾条件下试验研究

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【摘要】：随着盾构法施工的普及及大力推广应用下,盾构衬砌的防火成为了隧道内火灾的重要关注部分,随着国内外地铁隧道火灾的频繁发生,衬砌结构遭到不同程度的损害,由于地铁盾构隧道发生火灾时,高温会使衬砌结构材料的强度显著降低,导致结构变形增大,承载力下降。在目前试验中,对结构衬砌的火灾研究尤其是大盾构环境下的研究,尤为重要。本文结合大直径三环原型管片水平村砌过火压载试验,详细介绍了大直径盾构实验三环拼装的试验方案,通过在管片试验中进行温度荷载的施加,分析了管片衬砌的结构变形和加载力的分析,然后对管片温度的变化进行总结和现象解释,得出以下成果：(1)通过火灾模拟试验,得到管片衬砌体系在高温作用下温度变化分布现象。在此次试验3小时火灾情况下,最高达到100℃左右,其中当管片破裂时,最高温度可达到140℃以上;(2)在三环火灾实验条件下村砌结构的损伤规律,管片接头随着受火最高温变大,持续时间变长,接头张开越大,进而接头抗变形能力越弱。抗变形能力减弱,使得管片在外力作用下,接头不安全性增加；(3)通过试验,得到3环管片衬砌体系的整体变形。通过变形可以看出,管片衬砌体系整体变形性能较小；管片村砌体系破坏时,拱顶内测受拉,外侧受压,拱腰相反,内测受压,外侧受拉,从管片接缝的张开量及张开角清晰可见。同时测得管片张开量和张开角,与管片环变形一致；(4)通过此次的大直径三环原型管片水平衬砌过火压载试验,在3小时火灾高温作用下,直接受火位置处管片有严重爆裂现象,非直接受火位置处管片由于烟雾气流的影响造成局部有混凝土开裂脱落现象。通过对衬砌结构受火的规律分析,从而为评估盾构隧道在火灾作用下的安全评估提供理论依据。提出提高管片衬砌结构强度和防火性能的合理保护措施,为城市地下道路的安全运营提供有力的保障。
【关键词】：盾构衬砌 隧道火灾 过火压载 温度变化 衬砌变形 保护措施
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.43;U458
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究的背景及意义11-12
• 1.2 隧道研究现状及动态12-16
• 1.3 整环试验工程环境介绍16
• 1.4 本文主要工作16-19
• 第2章 隧道管片衬砌结构火灾场景设计19-25
• 2.1 地铁隧道火灾发生的原因19
• 2.2 火灾对隧道衬砌结构的破坏19-20
• 2.3 火灾场景定义20
• 2.4 研究思路及方法20
• 2.5 标准火灾曲线20-23
• 2.6 本章小结23-25
• 第3章 大直径原型三环管片衬砌结构火灾试验方案25-59
• 3.1 试验管片概况25-26
• 3.2 三环管片拼装26-32
• 3.3 试验系统32-42
• 3.4 试验场景布置及升温体系42-48
• 3.5 加载方案确定48-57
• 3.6 试验工况57
• 3.7 本章小结57-59
• 第4章 大直径原型三环管片衬砌结构体系变形分析59-79
• 4.1 三环管片加载力的变化59-67
• 4.2 管片衬砌体系变形67-72
• 4.3 管片衬砌体系平面变形72-76
• 4.4 管片张开角、张开量变化76-78
• 4.5 本章小结78-79
• 第5章 大直径原型三环管片衬砌结构体系温度分布情况79-99
• 5.1 试验中三环管片各环温度79-83
• 5.2 高温下试验中管片的实验现象83-84
• 5.3 管片环截面温度随时间变化84-90
• 5.4 衬砌管片3环温度分析90
• 5.5 管片衬砌体系高温试验后现象分析90-96
• 5.6 本章小结96-99
• 第6章 大直径原型三环管片衬砌结构灾后分析、防火措施及三环试验总结应用99-107
• 6.1 大直径原型三环管片衬砌结构火灾损伤规律99-100
• 6.2 原型三环管片衬砌结构体系安全建议性评级100-102
• 6.3 应对火灾条件管片衬砌结构合理保护措施研究102-103
• 6.4 大直径原型三环管片试验总结应用103-107
• 第7章 结论创新性及展望107-111
• 7.1 研究结论107-108
• 7.2 主要创新点108
• 7.3 展望108-111
• 参考文献111-115
• 作者简历115-119
• 学位论文数据集119

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本文编号：793186