隧道衬砌结构抗火性能研究.pdf

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1、分类号：TU375密级：公开档案号：2013-06-081402-49-045学号：1011031050硕士学位论文（2013届）论文题目：隧道衬砌结构抗火性能研究研究生姓名施键梅指导教师姓名毛小勇教授专业名称结构工程研究方向结构抗火论文提交日期2013年6月苏州科技学院硕士学位论文隧道衬砌结构抗火性能研究硕士研究生：施键梅指导教师：毛小勇教授学科专业：结构工程苏州科技学院土木工程学院二〇一三年六月MasterDissertationofSuzhouUniversityofScienceandTechnologyResearchonFirePerformanceofTunnelLin

2、ingStructuresMasterCandidate:ShiJianmeiSupervisor:MaoXiaoyongMajor:StructureEngineeringSuzhouUniversityofScienceandTechnologySchoolofCivilEngineeringJUNE2013苏州科技学院学位论文独创性声明和使用授权书独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方

3、式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书苏州科技学院、国家图书馆等国家有关部门或机构有权保留本人所送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人完全了解苏州科技学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存汇编学位论文；同意学校在不以赢利为目的的前提下，用不同方式在不同媒体上公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日苏州

4、科技学院硕士学位论文摘要摘要随着地下空间的发展，大量隧道被修建。随之而来的隧道火灾时有发生。隧道火灾产生的高温，对衬砌结构造成了不同程度的损伤，影响钢筋与混凝土的力学性能。不均匀温度场引起衬砌结构内力重分布，导致衬砌结构的安全性降低。同时，衬砌变形过大还会影响周围建筑物的稳定，甚至造成其坍塌。因此，研究隧道衬砌结构的抗火性能成为结构抗火研究领域的一个重要方向。目前国内外对隧道火灾场景、温度场、衬砌爆裂等的研究较多，但对衬砌结构在火灾高温下的变形及力学性能涉及甚少。制定的规范、标准也只对隧道的防火与疏散做了规定，但不够完善，难以满足实际需要。隧道衬砌结构的火灾安全性还有待深入研究。基于

5、此，本文进行了三种类型的隧道衬砌（圆形衬砌、曲墙衬砌、直墙衬砌）结构的理论分析和数值模拟，得到了衬砌的耐火极限、变形过程及内力变化曲线。具体工作包括：1.在对国内外已有研究成果进行总结分析的基础上，为有限元模拟选用了合适的高温材料计算模型。2.采用通用有限元软件ABAQUS建立了隧道衬砌的三维分析模型，并对温度场以及力学计算结果进行了验证。3.利用验证后的模型对HC基准升温条件下衬砌进行了抗火性能分析，对升温过程中衬砌变形及内力变化的影响因素进行了分析。4.比较了耐火极限的三种控制标准，对衬砌的耐火极限进行了参数分析。5.比较了四种不同断面衬砌的抗火性能，分析了不同断面形式衬砌在火灾

6、高温下反应的差异。关键词：衬砌结构；温度场；变形，内力；耐火极限；参数分析；断面形式IMasterDissertationofSuzhouUniversityofScienceandTechnologyAbstractAbstractWiththedevelopmentofundergroundspace,alargenumberoftunnelshavebeenbuilt.Asaresult,tunnelfiresoccurfrequently.Hightemperatureproducedbytunnelfireaffectsthemechanicalpropertiesofre

7、inforcementandconcreteanddamagestheliningstructuresatdifferentdegree.Uneventemperaturefieldcausesinternalforceredistributionoftheliningstructure,thensafetyofliningstructureisreducedseriously.Atthesametime,excessivedeformationoflin