隧道火災(zāi)下襯砌結(jié)構(gòu)安全性能研究.pdf

1、由于隧道火災(zāi)事故的不可避免性和高危險(xiǎn)性，隧道火災(zāi)研究已引起各方的高度重視。襯砌結(jié)構(gòu)的安全性能是隧道防火的一個(gè)重要領(lǐng)域，因此對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)下安全性能的評(píng)定己成為了重要課題。本文參照國(guó)內(nèi)外的火災(zāi)案例及試驗(yàn)結(jié)果，采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)火災(zāi)下襯砌結(jié)構(gòu)的安全性能進(jìn)行了深入研究，自主建立了一套基于數(shù)值分析的評(píng)定體系。研究?jī)?nèi)容主要包括： (1)提出根據(jù)隧道火災(zāi)時(shí)的煙氣分布規(guī)律擬定高溫荷載曲線，運(yùn)用地層結(jié)構(gòu)法建立圍巖與襯砌的整體

2、模型，進(jìn)行有限元求解。在溫度場(chǎng)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，計(jì)算溫度最高截面的剛度折減，從而判明襯砌燒傷程度。工程實(shí)例分析表明拱頂?shù)臒齻顬閲?yán)重。 (2)應(yīng)用了傳統(tǒng)的溫度-應(yīng)力耦合理論，探索了火災(zāi)下襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)定的新思路：初始應(yīng)力場(chǎng)分析→高溫應(yīng)力場(chǎng)分析→高溫內(nèi)力場(chǎng)分析→強(qiáng)度安全系數(shù)檢算。初始應(yīng)力場(chǎng)的分析是進(jìn)行后續(xù)分析的基礎(chǔ)，內(nèi)力場(chǎng)可通過(guò)對(duì)高溫應(yīng)力場(chǎng)的積分獲得，強(qiáng)度檢算可根據(jù)受彎或偏心受壓截面進(jìn)行計(jì)算。工程實(shí)例分析表明，拱頂是受力最為薄弱的

3、區(qū)域，可能出現(xiàn)較大的塑性區(qū)域。 (3)根據(jù)圓拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論，采用有限元法進(jìn)行非線性屈曲分析。分析中對(duì)拱項(xiàng)截面可能出現(xiàn)的塑性鉸區(qū)域采用添加一個(gè)單向鉸模擬，襯砌斷面根據(jù)等效抗火截面法進(jìn)行折減。分析采用荷載逐步累加法，直至結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，得出極限屈曲荷載，然后對(duì)比火災(zāi)下襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力值，判斷其穩(wěn)定性。 (4)借鑒一般地面建筑物安全性能的評(píng)定方法，提出了火災(zāi)下襯砌結(jié)構(gòu)安全性能的評(píng)定流程體系，將其應(yīng)用于蒼嶺隧道火災(zāi)后襯砌結(jié)構(gòu)的安全性能評(píng)