沉管隧道火災(zāi)溫度場作用下管節(jié)結(jié)構(gòu)三維力學(xué)分析.pdf

1、港珠澳大橋工程是我國首座涉“兩岸三地”的世界超級工程，主體工程包括一座跨越伶仃洋航道的海底沉管隧道，是目前世界上最長(5664m)、埋深最深(50m)、規(guī)模最大（雙向六車道）、單節(jié)管節(jié)最重(75000T)的海底沉管隧道，也是我國交通建設(shè)史上技術(shù)最復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)最高的海中隧道工程，設(shè)計施工難度在世界范圍內(nèi)首屈一指。
　　港珠澳海底沉管隧道位于水下海床基槽上，結(jié)構(gòu)橫向為兩孔一管廊單層襯砌，縱向為管節(jié)+復(fù)合接頭的串聯(lián)式復(fù)合體，這些特殊的外部

2、條件與內(nèi)部構(gòu)造形式對運營中出現(xiàn)的火災(zāi)更為敏感。一旦發(fā)生火災(zāi)，管節(jié)結(jié)構(gòu)與接頭均會發(fā)生損傷，破壞時難以修復(fù)，對結(jié)構(gòu)防水與安全健康服役影響巨大。基于此，本文依托港珠澳大橋工程，針對沉管隧道火災(zāi)場景設(shè)計、管節(jié)結(jié)構(gòu)三維溫度場、管節(jié)結(jié)構(gòu)與接頭高溫應(yīng)力及損傷等方面展開研究，具體內(nèi)容如下:
　　①港珠澳沉管隧道火災(zāi)場景
　　基于沉管隧道的斷面特點，通過1∶1足尺寸火災(zāi)實驗及其數(shù)據(jù)分析，在參考公路隧道火災(zāi)場景的基礎(chǔ)上，建立了隨時間、空間變化的

3、港珠澳海底沉管隧道的完整火災(zāi)場景。
　?、诔凉芩淼拦芄?jié)結(jié)構(gòu)溫度場分布規(guī)律
　　通過建立火災(zāi)溫度場三維數(shù)值模型，考慮了不同溫度級別(600℃、900℃、1200℃)以及RABT等四種火災(zāi)曲線情況，得到了沉管隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度傳播與分布規(guī)律。探討了玻鎂防火板對于管節(jié)結(jié)構(gòu)的隔熱效果，研究結(jié)果表明半斷面布設(shè)防火板的方案能夠滿足耐火要求。
　?、鄹邷刈饔孟鹿芄?jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)行為
　　在考慮管節(jié)（段）之間的接觸關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過建

4、立有（無）隔熱條件下沉管隧道三維熱力耦合模型，得到了兩種條件下管節(jié)與節(jié)段的位移、應(yīng)力分布規(guī)律及損傷深度，并且針對管節(jié)接頭的幾何特點，找到了最大損傷深度位置的規(guī)律。
　?、芨邷刈饔孟陆宇^力學(xué)行為
　　通過建立有（無）隔熱條件下沉管隧道管節(jié)、節(jié)段接頭分析模型，包括管節(jié)接頭GINA止水帶及兩種接頭處的傳力剪力鍵，得到了不同升溫曲線下管節(jié)接頭的變形及兩種接頭的剪力變化規(guī)律，并通過計算論證指出了著火側(cè)內(nèi)墻及頂板位置剪力鍵受火災(zāi)高溫影響