收藏本站
收藏 | 论文排版

公路隧道衬砌结构火灾损伤及检测评估技术研究

李强  
【摘要】:山区公路隧道由于其结构狭长、空间小、道路窄、通风条件差、受火温度高等特点,一旦发生火灾,不能及时扑灭,后果极其严重。大火除了对隧道内的人员造成巨大伤害外,还会由于高温导致混凝土爆裂和力学性能的劣化,对衬砌结构产生不同程度的损坏,大大降低结构的承载力和安全性。火灾后,如何快速准确评估火灾高温对衬砌结构的损伤情况,及时制定隧道结构修复方案和加固补强方案,保证隧道结构的安全等方面有着实际的意义。本论文的主要研究工作如下: ①采用数控高温电炉加热方式,进行公路隧道衬砌结构混凝土试块烧蚀试验。通过四种不同等级(C20、C25、C30、C35)的隧道衬砌材料,四种受火温度(300℃、600℃、750℃、900℃)和三种受火时间(1小时、2小时、4小时)火损组合试验,深入研究分析衬砌材料的损伤表观特征和力学性能劣化,获得了强度、烧蚀厚度等物理力学指标与受火温度、时间的定量关系,获得回归数理方程;根据试验结果,分析评定了衬砌结构材料的火灾损伤程度,为隧道衬砌结构的承载力计算提供了理论依据。 ②建立了一种火灾工况下的隧道衬砌结构计算模型“广义荷载-结构模型”。该模型为改进的荷载结构法,改梁单元为平面应变单元,实现了火灾工况与围岩荷载工况耦合;考虑了不同火灾场规模与衬砌内部温度大小之间的关系,材料参数选取方法与常规荷载结构法不同,实现了沿衬砌截面厚度方向定义衬砌截面各层的弹性模量值、泊松比等力学参数;可求得任意截面沿厚度方向的各应力值,便于分析衬砌任意截面内部应力的变化情况和确定损伤程度。 ③基于烧蚀试验与“广义荷载-结构模型”,建立了火灾工况下两车道公路隧道衬砌结构安全性评估方法。以浅埋Ⅴ级围岩衬砌结构为例,详细分析了小汽车、公交车、重型货车、油罐车燃烧后,拱顶、拱腰、边墙等关键点沿衬砌厚度方向的应力变化。对比了衬砌厚度减薄前和减薄5cm、10cm、15cm、20cm后的结构承载力计算,应力较完整时均有所增加,但增加幅度没有超过原来的35%;衬砌整体结构在结构设计中,一般安全系数为2~3,即使衬砌减薄后,其应力增加幅度达到原来的35%,在结构设计安全系数的前提下损坏后的衬砌并不会超过其容许应力,虽然安全系数会降低,但结构仍然稳定。因此,可以排除拆毁衬砌结构的方案,仅需对损毁的衬砌结构进行修复补强。 ④系统研究了衬砌火灾损伤的检测方法,制定了现场火灾调查表,给出了损伤评价分级表,为火灾后隧道修复加固提供理论依据。 ⑤将上述成果应用于广韶高速公路大宝山隧道,对火灾现场试验数据进行了分析和研究,然后对每个断面的损伤等级做了评价,得出一些具有工程指导意义的现象和结论。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 余小国;;隧道衬砌开裂机理研究现状[J];山西建筑;2009年13期
2 田海光;;隧道结构的耐久性研究[J];科技资讯;2010年20期
3 施成华;雷明锋;彭立敏;;隧道衬砌结构体系可靠度研究[J];铁道科学与工程学报;2010年04期
4 王晓勇;乔世刚;;新建隧道爆破对既有隧道衬砌的影响分析[J];甘肃科技;2011年10期
5 宋玉香,景诗庭,刘勇;单线电化铁路隧道衬砌结构极限状态设计式中分项系数研究[J];石家庄铁道学院学报;1997年04期
6 胡欣雨;张子新;;双圆盾构隧道衬砌不同内力计算模型对比分析[J];地下空间与工程学报;2007年01期
7 孙富学;张莉;;基于近似概率的衬砌结构耐久性设计研究[J];铁道科学与工程学报;2006年04期
8 周峰;仇文革;张俊儒;;单双层衬砌隧道的线性有限元分析[J];四川建筑;2007年05期
9 招国忠;谭忠盛;曾磊;朋改非;;龙头山隧道衬砌结构耐久性试验分析[J];混凝土;2007年09期
10 刘干斌;郑荣跃;周晔;;爆炸荷载作用下软土隧道动力响应数值模拟[J];宁波大学学报(理工版);2009年02期
11 常岐;闫治国;朱合华;郭锐;;火灾下隧道衬砌结构力学行为的热力耦合分析[J];地下空间与工程学报;2010年S1期
12 刘勇,宋玉香,景诗庭;铁路隧道混凝土衬砌结构概率极限状态设计研究[J];石家庄铁道学院学报;2001年02期
13 余建恩;;杭昱高速公路昱岭关隧道设计与施工方案优化[J];西部探矿工程;2006年01期
14 孙富学;荣耀;;隧道衬砌结构耐久寿命预测研究[J];地下空间与工程学报;2006年03期
15 夏福奎;;隧道泵送混凝土施工裂缝的成因和预防措施[J];隧道建设;2007年S1期
16 高广运;高盟;冯世进;;无限弹性介质中隧道内爆炸动力响应的解析解[J];西北地震学报;2008年02期
17 李忠;陈海明;孙富学;胡向东;;氯离子侵蚀盾构隧道衬砌结构性能退化试验[J];地下空间与工程学报;2009年06期
18 高欢庆;;公路隧道病害问题防治措施探析[J];科技创新导报;2010年26期
19 张道兵;杨小礼;朱川曲;;基于可靠度理论与Matlab的隧道衬砌结构设计与分析[J];采矿与安全工程学报;2011年02期
20 谢君泰;;乌鞘岭隧道衬砌结构安全性分析[J];兰州交通大学学报;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱苦竹;庄宁;;滑坡与隧道相互作用实例监测分析[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2010年
2 王华牢;刘学增;李宁;谢东武;;纵向裂缝隧道衬砌结构的安全评价与加固研究[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
3 史玉新;张金富;;西坪隧道的岩土工程[A];全国第三次工程地质大会论文选集(上卷)[C];1988年
4 闫治国;朱合华;何利英;;公路隧道火灾场景设计中关键参数的确定[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年
5 梅志荣;周先华;温慕阳;张海蓉;;隧道结构火灾高温损伤现场模拟试验研究[A];第一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集(下册)[C];1999年
6 夏福奎;;浅谈隧道泵送混凝土施工裂缝的成因和预防措施[A];中铁隧道集团2006年客运专线专题技术交流大会论文集[C];2006年
7 宋玉香;景诗庭;张彦兵;;含有相关随机变量的隧道衬砌结构随机有限元分析[A];矿井建设与岩土工程技术新发展[C];1997年
8 高菊如;罗建春;涂文轩;;全环内通式衬砌模板台车在长大隧道施工中的应用前景[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
9 朱永全;刘勇;张素敏;张彦兵;;隧道稳定性位移可靠性分析[A];岩土力学的理论与实践——第三届全国青年岩土力学与工程会议论文集[C];1998年
10 王明年;陈虬;;隧道衬砌厚度的变异对其可靠度的影响[A];第四届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩桂武;隧道施工过程的动态监测及反演分析研究[D];东北大学;2007年
2 皇民;浅埋双洞隧道地震动力响应研究[D];西南交通大学;2009年
3 王建炜;列车-隧道动力耦合系统数值模拟方法及应用[D];上海交通大学;2012年
4 莫阳春;高水压充填型岩溶隧道稳定性研究[D];西南交通大学;2009年
5 赵峰;公路隧道运营风险评估及火灾逃生研究[D];长安大学;2010年
6 李鹏飞;海底隧道围岩稳定性分析与控制研究[D];北京交通大学;2011年
7 仇玉良;公路隧道复杂通风网络分析技术研究[D];长安大学;2005年
8 王亚琼;单洞对向交通公路隧道火灾安全对策研究[D];长安大学;2009年
9 何贤锋;人防改扩建地铁设计控制理论及其应用研究[D];中南大学;2012年
10 戴学臻;公路隧道运营安全评价及管理系统开发研究[D];长安大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李强;公路隧道衬砌结构火灾损伤及检测评估技术研究[D];重庆交通大学;2011年
2 李文桦;佛岭隧道衬砌结构耐久性研究[D];北京交通大学;2011年
3 钟悦鹏;某公路隧道衬砌结构检测及评价[D];华南理工大学;2012年
4 王彦宗;隧道衬砌结构的动力响应分析[D];西安建筑科技大学;2010年
5 李萌;高温隧道衬砌结构的平面温度[D];北京交通大学;2010年
6 熊文斌;修建琴韵广场对近接既有铁路隧道影响及控制技术研究[D];西南交通大学;2011年
7 徐坤;隧道施工质量控制的关键技术研究[D];西南交通大学;2011年
8 常永立;隧道结构抗震薄弱部位的动力响应研究[D];北京交通大学;2010年
9 毛喜芳;圆形截面盾构隧道的横向地震响应分析[D];苏州科技学院;2009年
10 杨春山;运营地铁盾构隧道衬砌结构安全评估体系研究[D];广东工业大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 特约记者 赵建平;天定高速公路全线贯通[N];天水日报;2011年
2 ;法国加强公路隧道安全措施[N];中国交通报;2000年
3 记者 江耀明;喊一声“多索” 咱穿过了秦岭终南山[N];中国铁道建筑报;2007年
4 ;法意公路隧道失火至少两人遇难[N];新华每日电讯;2005年
5 通讯员 关书敏 本报记者 吴晋娜;一干就是30多年,理所当然[N];科技日报;2011年
6 张治中 冷曦晨 滕西全 李玉文 席芳柏 潘晓东 漆光荣;中国公路隧道建设腾飞新世纪[N];中国交通报;2002年
7 本报记者 廖西平;公路隧道:技术创新 市场看好[N];中国交通报;2006年
8 储国强、梁娟;世界最长双洞公路隧道建成[N];人民日报;2007年
9 记者 苏毅;长沙最长公路隧道浏阳开挖[N];长沙晚报;2010年
10 关书敏;公路隧道技术研究取得重大突破[N];中国交通报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978