沉管隧道接头温度场及力学性能模拟分析

发布时间：2020-10-24 07:41

　　 近年来,随着地下空间的进一步开发利用,地下空间结构得到了广泛的关注,一系列水下结构应运而生,其中最有代表性的当属沉管隧道。水下沉管隧道有着诸多的优势,但其空间封闭、逃生通道少等特点却成了其火灾灾害频发、救援困难的主要原因。隧道结构由于管节狭长、通风困难,只要发生一处起火,那么火势和温度都将迅速扩大,危及整个管道及人员安全。因此,在现阶段投入对隧道结构高温下变形和力学表现的研究是具有实际意义的,提供了类似结构后续预防和了解火灾灾害的重要信息。本文以港珠澳大桥沉管隧道为依托,利用通用有限元分析软件Abaqus对沉管隧道中最重要同时也是最薄弱的部位——接头处进行分析研究,得出了以下研究成果:(1)基于管节接头和节段接头的火灾试验~([1]),得出防火保护措施在1h左右失效,并将此作为后续研究的条件,分析不同防火保护对温度场的影响。(2)为了能够说明文章采取的模拟应用手段比较具有准确度,首先对上述试验过程进行全方位模拟分析并对比,进而能够证明本文所采用的模拟软件、形状参数、性能指标等符合实际情况。(3)通过不同工况火灾温度场的模拟,得出RABT曲线条件下温度能够传递的更远,并且防火板的耐火性能优于防火涂料,建议在后面的设计或者研究工作中合理选配两种材料。(4)沉管隧道静力及热力耦合模拟分析得出,接头构造在静力加载下不会产生过大应力和变形。但热力耦合状态下,节段接头产生的应力应变更大,比管节接头更容易发生破坏,且剪力键底部钢筋已基本丧失承载力。
【学位单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U459.5
【部分图文】：

管节接头（a）和节段接头（b）截面

图 1.2 隧道管段及接头连接情况从上图可以看出，管节接头从上部到下部主要由端钢壳、GINA 止水带、OMEGA 止水带、钢剪力键、接头防火材料（防火涂料或板材）等组成，其中两种止水带主要起到密封作用，防止上部海水的渗漏；而钢端壳主要是保护顶部混凝土以及固定两类止水带的作用，剪力键的作用后面项目介绍会有详细描述；最底部的防火材料，主要是考虑到火灾的危险，能够抵御一定温度的火灾，保护上部接头止水带等部位不受到高温影响。而节段接头由于本身密闭性比较良好，只需要整体吊装连接，所以构造要求相对简单，主要由橡胶密封条、聚乙烯泡沫塑料板、中埋式止水带、OMEGA止水带等组成。各部分作用同上述所示，需要注意的是节段接头并没有使用GINA 止水带，原因是密封要求不如管节接头严格，不需要双层密封保护。1.3.2 影响接头防火性能的主要因素正是由于沉管隧道的接头部位是最薄弱也是最重要的位置，所以一直以来对其防火性能方面的研究很多，同济大学地下建筑与工程系唐正伟、闫治国等

填土覆盖技术将整个隧道拼装完成。珠港澳大桥沉管隧道总共由 29+4 个管段构成，一部分是长管段为 180m，另一部分是较短管段为 112.5m，用来把首尾的人工岛与主体管段连接，在工程中最为重要也是最危险的部位就是接头处，由于一旦接头漏水将造成无法挽回的后果，根本无法恢复，这一大世界级工程就将毁之一旦。
【参考文献】

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本文编号：2854197