本文關(guān)鍵詞：火災(zāi)高溫下盾構(gòu)隧道管片接頭損傷研究

  更多相關(guān)文章： 盾構(gòu)隧道 管片接頭 火災(zāi)高溫 溫度場 損傷變形 接頭防水

【摘要】：隨著我國大中型城市軌道交通和城市地下道路建造的興起,盾構(gòu)法隧道建造也越來越得到廣泛的運(yùn)用。管片接頭作為盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)體系中薄弱點(diǎn),在火災(zāi)高溫條件下性能劣化,導(dǎo)致接頭過大變形,影響到隧道結(jié)構(gòu)安全性,進(jìn)而可能引發(fā)嚴(yán)重的隧道災(zāi)害。本文采用原型大直徑盾構(gòu)隧道管片,就火災(zāi)大小、持續(xù)時(shí)間等不同火災(zāi)場景,進(jìn)行了火災(zāi)高溫下管片接頭試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。從管片及接頭混凝土、接頭螺栓、接頭橡膠條等三個(gè)方面,研究了接頭在火災(zāi)高溫下的性能,取得了如下成果：(1)從管片混凝土顏色、爆裂、裂縫、滲水等方面,分析了火災(zāi)高溫下管片損傷表觀現(xiàn)象損傷變化特征,得到管片臨界爆裂溫度為520℃～540℃,集中爆裂持續(xù)約25-35mmin,不同工況下管片最大爆裂深度；以及管片裂縫發(fā)展、管片滲水隨受火時(shí)間變化情況。(2)火災(zāi)高溫下管片及管片接頭溫度場分布規(guī)律。管片混凝土升溫主要集中在距離受火面20cm范圍以內(nèi),提出沿管片厚度方向管片混凝土最高溫分布公式;螺栓升溫緩慢,最高溫度在100℃左右；內(nèi)側(cè)橡膠條溫度最高可達(dá)250℃以上,而外側(cè)橡膠條溫度在50℃以內(nèi)。(3)管片接頭變形(張開量、張開角)以及接頭剛度隨受火時(shí)間的變化特征。各工況試驗(yàn)可知火災(zāi)溫度高、受火時(shí)間長,接頭張開也就更大、相應(yīng)而言接頭剛度下降則會更快,在120mmin時(shí)認(rèn)為接頭剛度為O。(4)建立管片接頭熱力耦合有限元模型,對不同工況下進(jìn)行通數(shù)值模擬。通過有限元數(shù)值計(jì)算與接頭試驗(yàn)對比,得出有限元分析可靠,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)工況基本一致。(5)提出火災(zāi)后接頭損傷評定標(biāo)準(zhǔn),為我國建立隧道防火相關(guān)規(guī)范提供參考。評定標(biāo)準(zhǔn)分為四個(gè)等級：Ⅱa級—輕微損傷、Ⅱb級—輕度損傷、Ⅲ級—中度損傷、Ⅳ級—破壞。(6)得到橡膠條耐水壓與溫度和張開量關(guān)系,提出火災(zāi)下接頭防水評價(jià)。結(jié)合設(shè)計(jì)要求耐水壓值,得到防水失效時(shí)間。當(dāng)橡膠條張開量達(dá)到8mm或者橡膠條溫度達(dá)到200℃,認(rèn)為橡膠條耐水壓值為0。(7)提出施加二次襯砌的盾構(gòu)隧道防火保護(hù)措施。通過接頭試驗(yàn)和高溫下橡膠條防水分析,得出施加二次襯砌可有效地保證管片襯砌接頭的安全性。
【關(guān)鍵詞】：盾構(gòu)隧道 管片接頭 火災(zāi)高溫 溫度場 損傷變形 接頭防水
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U455.43
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-22
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 隧道火災(zāi)研究14-15
• 1.2.2 火災(zāi)高溫下鋼筋混凝土材料研究15-17
• 1.2.3 火災(zāi)高溫下隧道襯砌研究17-18
• 1.3 研究目的、內(nèi)容和技術(shù)路線18-20
• 1.4 本文創(chuàng)新點(diǎn)20-22
• 2 隧道火災(zāi)場景設(shè)計(jì)22-28
• 2.1 火災(zāi)場景特點(diǎn)22-25
• 2.1.1 典型火災(zāi)升溫曲線22-24
• 2.1.2 各種典型火災(zāi)升溫曲線特點(diǎn)24-25
• 2.2 試驗(yàn)火災(zāi)場景確定25
• 2.3 試驗(yàn)火災(zāi)升溫曲線25-28
• 3 火災(zāi)高溫下管片接頭試驗(yàn)方案28-40
• 3.1 試驗(yàn)管片概況28-30
• 3.2 試驗(yàn)系統(tǒng)30-36
• 3.3 測點(diǎn)布置和測量方法36-37
• 3.4 試驗(yàn)工況37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 4 火災(zāi)高溫下管片接頭損傷試驗(yàn)研究40-70
• 4.1 火災(zāi)高溫下表觀現(xiàn)象40-46
• 4.1.1 管片混凝土爆裂、崩落40-43
• 4.1.2 管片混凝土開裂裂縫43-45
• 4.1.3 管片表面滲水45-46
• 4.2 火災(zāi)高溫下溫度分布規(guī)律46-59
• 4.2.1 管片溫度分布規(guī)律研究與分析47-57
• 4.2.2 接頭螺栓溫度變化研究57-58
• 4.2.3 接頭橡膠條溫度變化研究58-59
• 4.3 火災(zāi)高溫下管片接頭張開量和張開角變化59-62
• 4.4 火災(zāi)條件下管片接頭剛度變化62-63
• 4.5 高溫下螺栓力學(xué)性能試驗(yàn)研究63-67
• 4.6 本章小結(jié)67-70
• 5 火災(zāi)高溫下管片接頭數(shù)值模擬分析70-90
• 5.1 ANSYS有限元熱分析70-71
• 5.1.1 熱力耦合原理和方法70-71
• 5.1.2 基本假設(shè)71
• 5.2 高溫下材料性能參數(shù)選取71-78
• 5.2.1 混凝土熱工和力學(xué)參數(shù)71-76
• 5.2.2 螺栓熱工和力學(xué)參數(shù)76-78
• 5.3 管片接頭熱力耦合有限元模型78-80
• 5.3.1 模型建立78-80
• 5.3.2 添加邊界條件80
• 5.4 分析結(jié)果80-87
• 5.4.1 熱分析結(jié)果80-85
• 5.4.2 結(jié)構(gòu)分析結(jié)果85-87
• 5.5 本章小結(jié)87-90
• 6 火災(zāi)高溫下接頭防水性能研究90-96
• 6.1 橡膠條防水試驗(yàn)概況90-91
• 6.1.1 試驗(yàn)簡介90-91
• 6.1.2 接頭橡膠條防水要求91
• 6.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析91-94
• 6.2.1 橡膠條試驗(yàn)結(jié)果91-93
• 6.2.2 數(shù)據(jù)分析93-94
• 6.3 本章小結(jié)94-96
• 7 火災(zāi)高溫下接頭損傷規(guī)律、評價(jià)和保護(hù)措施96-100
• 7.1 火災(zāi)下管片接頭損傷規(guī)律96-98
• 7.2 火災(zāi)下管片接頭損傷和防水評價(jià)98-99
• 7.3 火災(zāi)下接頭保護(hù)措施99-100
• 8 結(jié)論和展望100-104
• 8.1 結(jié)論100-103
• 8.2 展望103-104
• 參考文獻(xiàn)104-108
• 作者簡歷108-112
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集112

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