火災高溫下盾構隧道管片接頭損傷研究.pdf

1、隨著我國大中型城市軌道交通和城市地下道路建造的興起，盾構法隧道建造也越來越得到廣泛的運用。管片接頭作為盾構隧道結構體系中薄弱點，在火災高溫條件下性能劣化，導致接頭過大變形，影響到隧道結構安全性，進而可能引發(fā)嚴重的隧道災害。
　　本文采用原型大直徑盾構隧道管片，就火災大小、持續(xù)時間等不同火災場景，進行了火災高溫下管片接頭試驗研究和數值模擬。從管片及接頭混凝土、接頭螺栓、接頭橡膠條等三個方面，研究了接頭在火災高溫下的性能，取得了如下成

2、果:
　　(1)從管片混凝土顏色、爆裂、裂縫、滲水等方面，分析了火災高溫下管片損傷表觀現象損傷變化特征，得到管片臨界爆裂溫度為520℃～540~C，集中爆裂持續(xù)約25～35min，不同工況下管片最大爆裂深度;以及管片裂縫發(fā)展、管片滲水隨受火時間變化情況。
　　(2)火災高溫下管片及管片接頭溫度場分布規(guī)律。管片混凝土升溫主要集中在距離受火面20cm范圍以內，提出沿管片厚度方向管片混凝土最高溫分布公式;螺栓升溫緩慢，最高溫度在1

3、00℃左右;內側橡膠條溫度最高可達250℃以上，而外側橡膠條溫度在50℃以內。
　　(3)管片接頭變形（張開量、張開角）以及接頭剛度隨受火時間的變化特征。各工況試驗可知火災溫度高、受火時間長，接頭張開也就更大、相應而言接頭剛度下降則會更快，在120min時認為接頭剛度為0。
　　(4)建立管片接頭熱力耦合有限元模型，對不同工況下進行通數值模擬。通過有限元數值計算與接頭試驗對比，得出有限元分析可靠，計算結果與試驗工況基本一致。

4、
　　(5)提出火災后接頭損傷評定標準，為我國建立隧道防火相關規(guī)范提供參考。評定標準分為四個等級:Ⅱa級—輕微損傷、Ⅱb級—輕度損傷、Ⅲ級—中度損傷、Ⅳ級—破壞。
　　(6)得到橡膠條耐水壓與溫度和張開量關系，提出火災下接頭防水評價。結合設計要求耐水壓值，得到防水失效時間。當橡膠條張開量達到8mm或者橡膠條溫度達到200℃，認為橡膠條耐水壓值為0。
　　(7)提出施加二次襯砌的盾構隧道防火保護措施。通過接頭試驗和高溫下