本文關(guān)鍵詞：LNG工藝隧道結(jié)構(gòu)災(zāi)害力學(xué)行為研究

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【摘要】：LNG工藝隧道受其自身結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)的要求,在運(yùn)營(yíng)期間可能受到泄漏及火災(zāi)災(zāi)害的影響。本文以深圳LNG工藝隧道為例,參考國內(nèi)外混凝土性能高低溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用有限元的方法模擬了LNG發(fā)生泄漏及火災(zāi)時(shí)隧道溫度場(chǎng)、襯砌溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng),分析了襯砌低溫及高溫?fù)p傷規(guī)律。采用了理論分析的方法提出了災(zāi)害下的結(jié)構(gòu)重建模型,驗(yàn)算了襯砌結(jié)構(gòu)災(zāi)后承載能力,提出了襯砌結(jié)構(gòu)相關(guān)防災(zāi)措施。具體工作包括：(1)采用FLUENT流體計(jì)算軟件分析了不同泄漏口直徑和空氣入口條件下隧道內(nèi)溫度場(chǎng)及甲烷濃度；根據(jù)不同泄漏工況下甲烷濃度分析了火災(zāi)工況下隧道溫度場(chǎng)。(2)根據(jù)求得的隧道溫度場(chǎng),采用ANSYS分析了襯砌結(jié)構(gòu)在受災(zāi)及恢復(fù)常溫階段的溫度場(chǎng)變化,并通過擬合的手段得到了襯砌溫度場(chǎng)變化的擬合公式。(3)采用間接溫度-應(yīng)力耦合法分析了隧道襯砌結(jié)構(gòu)在拱腰等五個(gè)受力最大位置壓應(yīng)力及剪應(yīng)力變化趨勢(shì),溫度應(yīng)力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損傷規(guī)律,得到了損傷深度與受災(zāi)時(shí)長(zhǎng)關(guān)系的擬合公式。(4)根據(jù)災(zāi)害下隧道襯砌結(jié)構(gòu)截面及材料性能折減方法,重建了結(jié)構(gòu)驗(yàn)算模型,采用荷載-結(jié)構(gòu)法驗(yàn)算了災(zāi)后結(jié)構(gòu)安全系數(shù)及計(jì)算配筋量,結(jié)合本文研究成果及LNG工藝隧道特點(diǎn)提出了襯砌結(jié)構(gòu)相關(guān)防災(zāi)措施。
【關(guān)鍵詞】：LNG工藝隧道 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 溫度-應(yīng)力耦合 應(yīng)力損傷 承載力驗(yàn)算
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U458
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.1.1 LNG發(fā)展概述12
• 1.1.2 LNG泄漏危害12-13
• 1.1.3 研究意義13
• 1.2 LNG工藝隧道研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國內(nèi)外LNG工藝隧道概況13-14
• 1.2.2 LNG災(zāi)害情況下溫度場(chǎng)14-15
• 1.3 隧道襯砌結(jié)構(gòu)高低溫?fù)p傷15-16
• 1.3.1 襯砌結(jié)構(gòu)低溫?fù)p傷15-16
• 1.3.2 襯砌結(jié)構(gòu)高溫?fù)p傷16
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線16-18
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.4.2 研究方法技術(shù)路線17-18
• 第2章 LNG泄漏及火災(zāi)研究18-33
• 2.1 LNG泄漏及火災(zāi)數(shù)值模擬理論18-20
• 2.1.1 氣體流動(dòng)基本控制方程18-19
• 2.1.2 湍流控制方程19-20
• 2.2 LNG泄漏擴(kuò)散分析20-28
• 2.2.1 LNG泄漏擴(kuò)散原理20-21
• 2.2.2 LNG泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬21-23
• 2.2.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析23-28
• 2.3 LNG火災(zāi)分析28-31
• 2.3.1 LNG火災(zāi)分析原理28
• 2.3.2 LNG火災(zāi)數(shù)值模擬28-29
• 2.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第3章 襯砌結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)非線性分析33-53
• 3.1 溫度場(chǎng)分析理論基礎(chǔ)33-36
• 3.1.1 熱傳遞方式33-34
• 3.1.2 混凝土低溫?zé)峁?shù)34-35
• 3.1.3 混凝土高溫?zé)峁?shù)35-36
• 3.2 襯砌溫度場(chǎng)計(jì)算方法及ANSYS實(shí)現(xiàn)36-39
• 3.2.1 襯砌結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)微分方程36-37
• 3.2.2 襯砌結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)過程的單值性條件37-38
• 3.2.3 襯砌結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)問題的有限元法和ANSYS實(shí)現(xiàn)38-39
• 3.3 襯砌結(jié)構(gòu)低溫溫度場(chǎng)分布計(jì)算39-46
• 3.3.1 計(jì)算說明39
• 3.3.2 不同泄漏工況下襯砌溫度場(chǎng)分布39-42
• 3.3.3 溫度隨時(shí)間和深度的變化42-43
• 3.3.4 截面低溫溫度分布擬合43-46
• 3.4 襯砌結(jié)構(gòu)高溫溫度場(chǎng)分布計(jì)算46-52
• 3.4.1 不同火災(zāi)工況下襯砌溫度場(chǎng)分布46-48
• 3.4.2 溫度隨時(shí)間和深度的變化48-49
• 3.4.3 截面高溫溫度分布擬合49-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第4章 災(zāi)害下襯砌結(jié)構(gòu)熱彈塑性分析53-90
• 4.1 混凝土高低溫力學(xué)性能53-61
• 4.1.1 混凝土低溫力學(xué)性能53-57
• 4.1.2 混凝土高溫力學(xué)性能57-61
• 4.2 襯砌結(jié)構(gòu)熱彈塑性有限元分析及ANSYS實(shí)現(xiàn)61-63
• 4.2.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析的模式61
• 4.2.2 ANSYS有限元計(jì)算模型61-63
• 4.3 泄漏低溫下襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)行為分析63-76
• 4.3.1 截面內(nèi)應(yīng)力分布65-67
• 4.3.2 不同截面位置處內(nèi)應(yīng)力變化規(guī)律67-70
• 4.3.3 不同泄漏工況下內(nèi)應(yīng)力變化規(guī)律70-73
• 4.3.4 低溫應(yīng)力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損傷分析73-76
• 4.4 火災(zāi)高溫下襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)行為分析76-88
• 4.4.1 截面內(nèi)應(yīng)力分布76-78
• 4.4.2 不同截面位置處內(nèi)應(yīng)力變化規(guī)律78-81
• 4.4.3 不同火災(zāi)工況下內(nèi)應(yīng)力變化規(guī)律81-84
• 4.4.4 高溫應(yīng)力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損傷分析84-88
• 4.5 本章小結(jié)88-90
• 第5章 襯砌結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算及其防災(zāi)建議90-100
• 5.1 襯砌承載能力驗(yàn)算方法90-95
• 5.1.1 破損階段法和容許應(yīng)力法90-91
• 5.1.2 概率極限狀態(tài)法91-93
• 5.1.3 襯砌災(zāi)害承載力驗(yàn)算模型重建93-95
• 5.2 計(jì)算實(shí)例及結(jié)果分析95-97
• 5.2.1 襯砌安全系數(shù)計(jì)算95-96
• 5.2.2 截面承載力驗(yàn)算96-97
• 5.3 LNG工藝隧道結(jié)構(gòu)防災(zāi)建議97-99
• 5.4 本章小結(jié)99-100
• 第6章 結(jié)論與展望100-103
• 6.1 結(jié)論100-101
• 6.2 展望101-103
• 致謝103-104
• 參考文獻(xiàn)104-111
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與項(xiàng)目111

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本文編號(hào)：1099988