本文關鍵詞： 隧道 火災高溫 混凝土 煙氣流 溫度場 襯砌結構　出處：《太原理工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隧道在運營使用過程中，不可避免地會發(fā)生事故甚至引起大型火災。隧道火災會產生濃烈的煙霧及高溫，煙霧在極短時間內彌漫整個隧道影響逃生及救援，高溫將導致火勢增大甚至蔓延影響生命安全以及結構性能。對火災場景模擬并對隧道襯砌混凝土損傷評價可為隧道防火消防提供參考和依據。 本文通過試驗研究、數(shù)值模擬及理論分析，對隧道火災進行了系統(tǒng)的研究。主要內容包括：（1）火災高溫后隧道襯砌混凝土抗壓強度的試驗研究；（2）發(fā)生大中型火災（HRR=30MW、50MW）時，不同縱向通風風速下隧道內煙氣流的變化規(guī)律，隧道拱頂縱向溫度分布規(guī)律的數(shù)值模擬；（3）對火災高溫時隧道襯砌斷面的溫度場進行數(shù)值計算，評定火災高溫下襯砌混凝土的損傷深度。 通過對上述三方面內容的研究，可以得出以下結論： (1)不同強度等級的混凝土（C10、C20、C30及C40）在經歷高溫后（100℃～700℃），其抗壓強度均表現(xiàn)為降低趨勢，在200℃～300℃混凝土強度增加甚至高于常溫時。混凝土經歷的最高溫度越高，其質地越粗疏，裂紋裂隙越發(fā)育，抗壓強度越低，并得到混凝土經歷高溫后的強度折減系數(shù)，可作為結構抗火設計參考。 (2)利用FDS軟件對縱向通風風速為0m/s、3m/s、4m/s及5m/s的30MW的中型隧道火災及風速為0m/s、4m/s、5m/s及6m/s的50MW的大型隧道火災進行模擬，得出：通風速度影響隧道內煙氣流的流動及厚度變化，表現(xiàn)為當隧道發(fā)生火災時，通風速度小于臨界風速時，隧道內發(fā)生煙氣流發(fā)生逆流現(xiàn)象，，風速大于等于臨界風速時逆流層消失，找到了30MW和50MW火災的臨界風速為4m/s及5m/s左右，并且通風速度增大，隧道下游煙氣層厚度增加。 (3)通風速度影響隧道內溫度場的變化，無通風時隧道火源點的溫度最高，通風速度增加，最高溫度向火區(qū)下游移動。對于同規(guī)模火災，風速增大，隧道內溫度降低，風速越大，降低幅度越大，表明通風風速有利于控制隧道內火災高溫。通過數(shù)值模擬得到隧道縱向拱頂溫度分布，可為隧道襯結構砌斷面溫度場的模擬作為基礎，為第四章模擬提供參照。 (4)對隧道襯砌結構斷面溫度場進行數(shù)值計算，揭示襯砌內部溫度隨著距受火面距離的變化規(guī)律，并對二者關系進行擬合，擬合公式可為隧道襯砌在火災下溫度場的變化提供計算參考。
[Abstract]:During the operation and use of the tunnel, accidents and even large-scale fires will inevitably occur. The tunnel fire will produce thick smoke and high temperature, which will permeate the entire tunnel in a very short period of time and affect the escape and rescue of the tunnel. The high temperature will lead to the increase of fire intensity and even the spread of fire will affect the safety of life and structural performance. The simulation of fire scene and the evaluation of tunnel lining concrete damage can provide reference and basis for fire prevention and fire protection of tunnel. Through experimental research, numerical simulation and theoretical analysis, a systematic study on tunnel fire is carried out in this paper. The main contents include: 1) Experimental study on compressive strength of tunnel lining concrete after high temperature fire. The temperature field of tunnel lining section is numerically calculated under the different longitudinal ventilation wind speed and the longitudinal temperature distribution law of tunnel arch roof. Evaluate the damage depth of lining concrete under fire temperature. Through the study of the above three aspects, we can draw the following conclusions:. (1) the compressive strength of concrete with different strength grades (C _ (10) C _ (20) C _ (30) and C _ (40)) decreased at 100 鈩

本文編號：1531904