地铁区间隧道受火场景及其管片温度场分析

发布时间：2018-01-05 18:33

本文关键词：地铁区间隧道受火场景及其管片温度场分析　出处：《南京大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着城市建设的不断加快,地铁已经成为解决城市交通压力的有效手段。同时,地铁火灾安全问题也日益引起人们的关注。由于地铁内人员流动大、空间封闭,一旦出现火情,将造成严重的人员伤亡和财产损失。地铁区间盾构隧道发生火灾时,不同的火灾场景会造成隧道管片结构温度场分布的差异,进而影响到管片结构的力学性能和损伤评估,以及周围工程地质条件的改变。如何建立适合于地铁区间隧道的火灾场景,对于隧道火灾温度分析、结构安全评估乃至区域环境影响等都有着实际的意义。本文主要研究内容包括3个方面,即：地铁区间隧道火灾场景设计和影响因素分析；管片温度场的分析理论和方法；管片结构受火力学性能分析。本文的研究方法包括：通过对各国地铁区间隧道火灾案例的调研,结合各标准温度曲线和相关基准曲线,提出了适合地铁区间隧道的火灾场景,并对各影响因素加以体现。通过管片结构热传导理论结合有限元-差分混合分析法,阐述了隧道管片截面瞬态温度场计算原理及计算方法。通过地铁盾构隧道管片1/3缩尺寸模型的火灾高温试验,分析了火灾中管片截面温度场的分布规律。通过材料热工参数的合理选择和边界条件的合理简化,并采用模型管片的对照验证,利用火灾模拟有限元分析软件SAFIR,实现了对隧道管片瞬态温度场的数值计算。通过计算,分析了不同火灾场景、管片厚度、降温速率、覆土层对于隧道管片温度场的影响,找出了隧道温度场分布影响的主要因素,即火灾的最高温度和火灾持续时间。通过数值分析与高温试验的对比参照,研究了隧道管片在不同温度-荷载工况下的力学性能变化。火灾高温时,由于管片截面的不均匀温度分布和混凝土材料的破坏,导致管片变形、挠度增大,应力等发生明显变化。本文采用数值模拟软件SAFIR与管片结构火灾试验相结合的方法,对地铁区间隧道的温度场与应力场分布规律进行了研究,将为进一步研究隧道管片结构性能以及隧道周围土体温度场分布提供研究依据。
[Abstract]:With the rapid development of city construction , the subway has become an effective means to solve the urban traffic pressure . At the same time , the problem of subway fire safety is attracting more and more attention . In the event of fire in the subway interval shield tunnel , different fire scenes will cause serious casualties and property damage . The main research contents include three aspects : the design of the fire scene and the influencing factors of the tunnel fire scene in the subway interval ; the theory and method of analyzing the temperature field of the tube sheet ; and the mechanical property analysis of the tube sheet structure . Based on the investigation of the fire case of subway interval tunnel , the paper puts forward the calculation principle and calculation method of the transient temperature field of tunnel segment by combining the standard temperature curve and the relevant reference curve . Through the calculation , the main factors of the transient temperature field in tunnel segment are analyzed . Through the comparison of the numerical analysis and the high temperature test , the temperature distribution and the damage of the tunnel tube sheet in different temperature - load conditions are analyzed . In this paper , the distribution law of temperature field and stress field in the subway interval tunnel is studied by means of the combination of the numerical simulation software SAFIR and the tube sheet structure fire test , which will provide the research basis for further research on the structure performance of the tunnel tube sheet and the distribution of the temperature field around the tunnel .

【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U458;U231.96

【参考文献】