隧道火災(zāi)高溫下溫度分布及其襯砌結(jié)構(gòu)損傷研究.pdf

1、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(zāi)。隧道火災(zāi)會產(chǎn)生濃烈的煙霧及高溫，煙霧在極短時間內(nèi)彌漫整個隧道影響逃生及救援，高溫將導(dǎo)致火勢增大甚至蔓延影響生命安全以及結(jié)構(gòu)性能。對火災(zāi)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(jù)。
　　本文通過試驗研究、數(shù)值模擬及理論分析，對隧道火災(zāi)進行了系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容包括:(1)火災(zāi)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(zāi)（HRR=30MW

2、、50MW）時，不同縱向通風風速下隧道內(nèi)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(zāi)高溫時隧道襯砌斷面的溫度場進行數(shù)值計算，評定火災(zāi)高溫下襯砌混凝土的損傷深度。
　　通過對上述三方面內(nèi)容的研究，可以得出以下結(jié)論:
　　(1)不同強度等級的混凝土（C10、C20、C30及C40）在經(jīng)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?；炷两?jīng)歷的最

3、高溫度越高，其質(zhì)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(jīng)歷高溫后的強度折減系數(shù)，可作為結(jié)構(gòu)抗火設(shè)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(zāi)及風速為0m/s、4m/s、5m/s及6m/s的50MW的大型隧道火災(zāi)進行模擬，得出:通風速度影響隧道內(nèi)煙氣流的流動及厚度變化，表現(xiàn)為當隧道發(fā)生火災(zāi)時，通風速度小于臨界風速時，隧道內(nèi)發(fā)生煙氣流發(fā)生逆流現(xiàn)象，風速大

4、于等于臨界風速時逆流層消失，找到了30MW和50MW火災(zāi)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(nèi)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)?；馂?zāi)，風速增大，隧道內(nèi)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(nèi)火災(zāi)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(jié)構(gòu)砌斷面溫度場的模擬作為基礎(chǔ)，為第