隧道火災下襯砌結構安全性能研究.pdf

1、由于隧道火災事故的不可避免性和高危險性，隧道火災研究已引起各方的高度重視。襯砌結構的安全性能是隧道防火的一個重要領域，因此對襯砌結構火災下安全性能的評定己成為了重要課題。本文參照國內外的火災案例及試驗結果，采用理論分析和數(shù)值模擬相結合的方法，對火災下襯砌結構的安全性能進行了深入研究，自主建立了一套基于數(shù)值分析的評定體系。研究內容主要包括： (1)提出根據(jù)隧道火災時的煙氣分布規(guī)律擬定高溫荷載曲線，運用地層結構法建立圍巖與襯砌的整體

2、模型，進行有限元求解。在溫度場分析結果的基礎上，計算溫度最高截面的剛度折減，從而判明襯砌燒傷程度。工程實例分析表明拱頂?shù)臒齻顬閲乐亍?(2)應用了傳統(tǒng)的溫度-應力耦合理論，探索了火災下襯砌結構強度評定的新思路：初始應力場分析→高溫應力場分析→高溫內力場分析→強度安全系數(shù)檢算。初始應力場的分析是進行后續(xù)分析的基礎，內力場可通過對高溫應力場的積分獲得，強度檢算可根據(jù)受彎或偏心受壓截面進行計算。工程實例分析表明，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)圓拱結構穩(wěn)定理論，采用有限元法進行非線性屈曲分析。分析中對拱項截面可能出現(xiàn)的塑性鉸區(qū)域采用添加一個單向鉸模擬，襯砌斷面根據(jù)等效抗火截面法進行折減。分析采用荷載逐步累加法，直至結構失穩(wěn)，得出極限屈曲荷載，然后對比火災下襯砌結構的內力值，判斷其穩(wěn)定性。 (4)借鑒一般地面建筑物安全性能的評定方法，提出了火災下襯砌結構安全性能的評定流程體系，將其應用于蒼嶺隧道火災后襯砌結構的安全性能評