目錄
第1章 緒論 1
1.1 隧道火災(zāi)概述 1
1.1.1 公路隧道火災(zāi)回顧 1
1.1.2 隧道火災(zāi)的原因 3
1.1.3 隧道火災(zāi)的特點 4
1.1.4 隧道火災(zāi)的破壞性 5
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6
1.2.1 國內(nèi)外相關(guān)的研究組織與機構(gòu) 6
1.2.2 國內(nèi)外隧道防火安全研究項目 7
1.2.3 相關(guān)標(biāo)準、規(guī)范及導(dǎo)則 9
1.2.4 隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐火技術(shù)研究現(xiàn)狀 10
1.3 隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐火技術(shù)的現(xiàn)實意義 15
第2章 公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐火目標(biāo) 17
2.1 火災(zāi)場景定義 17
2.2 標(biāo)準火災(zāi)曲線及其不足 18
2.2.1 標(biāo)準火災(zāi)曲線 18
2.2.2 標(biāo)準火災(zāi)曲線（火災(zāi)場景）的不足 20
2.3 基于標(biāo)準火災(zāi)曲線的隧道耐火目標(biāo) 21
第3章 公路隧道火災(zāi)場景設(shè)計 26
3.1 公路隧道火災(zāi)場景的研究方法 26
3.2 隧道火災(zāi)案例研究 28
3.2.1 公路隧道火災(zāi) 28
3.2.2 鐵路隧道火災(zāi) 31
3.2.3 地鐵隧道火災(zāi) 31
3.2.4 隧道火災(zāi)試驗 32
3.3 公路隧道火災(zāi)場景關(guān)鍵參數(shù)的確定 32
3.3.1 火災(zāi)升溫速率 32
3.3.2 火災(zāi)中達到的最高溫度 35
3.3.3 火災(zāi)持續(xù)時間 39
3.3.4 降溫階段的溫度變化 40
3.3.5 溫度橫向分布 41
3.3.6 溫度縱向分布 44
3.4 公路隧道火災(zāi)場景設(shè)計方法 45
3.4.1 基準曲線的定義 45
3.4.2 隧道火災(zāi)場景的確定 45
第4章 CFD計算理論與隧道火災(zāi)溫度場 49
4.1 隧道火災(zāi)CFD模擬研究現(xiàn)狀 49
4.2 CFD研究的理論基礎(chǔ) 49
4.2.1 守恒方程 49
4.2.2 分析模型 50
4.3 隧道火災(zāi)CFD求解方法 55
4.3.1 控制方程的通用形式 55
4.3.2 建立離散方程的方法 55
4.3.3 離散方程的基本解法 56
4.4 隧道火災(zāi)CFD模擬建模方法 57
4.4.1 計算軟件的使用 57
4.4.2 建模中關(guān)鍵參數(shù)的處理 57
4.5 利用CFD軟件確定火災(zāi)場景 59
4.5.1 模型的建立 60
4.5.2 隧道內(nèi)溫度場的分布特征 62
第5章 襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷 72
5.1 襯砌混凝土標(biāo)準試塊高溫試驗 72
5.1.1 總體試驗方案 72
5.1.2 試驗具體方案 74
5.1.3 試塊高溫?zé)�蝕結(jié)果 76
5.1.4 總體損傷特征 77
5.1.5 試塊燒損等級劃分 82
5.2 隧道襯砌的損傷現(xiàn)象及形式 82
5.2.1 襯砌損傷的表觀現(xiàn)象 82
5.2.2 襯砌損傷特征與形式 84
5.3 隧道襯砌損傷機理 84
5.3.1 變色 84
5.3.2 開裂 85
5.3.3 燒酥剝落 85
5.3.4 高溫爆裂 85
5.3.5 高溫后隧道襯砌混凝土的抗?jié)B性能 86
5.3.6 隧道襯砌混凝土力學(xué)性能高溫劣化 87
5.3.7 火災(zāi)高溫導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力變化及變形 92
5.4 本章小結(jié) 92
第6章 襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)高溫力學(xué)行為 94
6.1 計算方法與模型 94
6.1.1 公路隧道火災(zāi)場景 94
6.1.2 隧道襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度場分布的計算方法 95
6.1.3 材料的熱工參數(shù)取值 96
6.1.4 混凝土的熱物理參數(shù) 98
6.1.5 斷面尺寸與形式 98
6.1.6 火災(zāi)工況 100
6.2 火災(zāi)下襯砌結(jié)構(gòu)的溫度 101
6.3 火災(zāi)下襯砌結(jié)構(gòu)的變形 104
6.4 火災(zāi)下襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力 108
6.5 隧道截面尺寸的影響 111
6.6 火災(zāi)下襯砌的承載力及整體安全性 114
第7章 襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)高溫承載力計算方法 116
7.1 結(jié)構(gòu)高溫承載力的計算理論 116
7.1.1 基本假設(shè) 116
7.1.2 高溫極限NuT-MuT相關(guān)曲線 116
7.1.3 大偏心受壓時極限承載力 119
7.1.4 小偏心受壓時極限承載力 119
7.2 結(jié)構(gòu)高溫承載力的計算方法 120
7.2.1 積分法 120
7.2.2 條分法 121
7.2.3 等效截面法 123
第8章 襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷檢測評價 125
8.1 檢測方法綜合評價 125
8.2 高溫損傷混凝土檢測方法研究 126
8.2.1 C20混凝土 126
8.2.2 C25混凝土 130
8.2.3 C30混凝土 132
8.2.4 C35混凝土 134
8.2.5 回彈法專用檢測曲線 137
8.2.6 超聲波法專用檢測曲線 138
8.3 公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷評價方法研究 140
8.3.1 廣義荷載結(jié)構(gòu)法高溫承載力評價模型 140
8.3.2 廣義荷載結(jié)構(gòu)法評價模型基本原理 141
8.3.3 截面溫度分布計算方法 144
8.4 兩車道公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷等級 147
8.4.1 隧道設(shè)計概況 147
8.4.2 火災(zāi)場景選取 148
8.4.3 計算工況 149
8.4.4 Ⅳ～Ⅴ級襯砌損傷評價分級 150
8.5 公路隧道高溫損傷評估方法與程序 151
8.5.1 襯砌災(zāi)后檢測評估方法和判據(jù) 151
8.5.2 損傷深度檢測方法 156
8.5.3 襯砌火災(zāi)后損傷評估程序 159
第9章 火災(zāi)后襯砌修復(fù)加固技術(shù) 163
9.1 襯砌結(jié)構(gòu)損害分類 163
9.2 公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)的修復(fù)原則 163
9.3 混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)方法 164
9.3.1 噴水養(yǎng)護法 164
9.3.2 壓力浸漬修復(fù)法 164
9.3.3 加大截面加固法 165
9.3.4 外包鋼加固法 166
9.3.5 粘鋼加固法 166
9.3.6 預(yù)應(yīng)力加固法 167
9.3.7 化學(xué)植筋加固法 167
9.3.8 噴射混凝土加固法 167
9.3.9 增設(shè)支撐體系及受力墻的加固法 168
9.3.10 粘貼碳纖維加固法 168
9.3.11 內(nèi)嵌碳纖維加固法 170
9.4 隧道襯砌結(jié)構(gòu)修復(fù)方法 171
9.4.1 換拱法 171
9.4.2 套拱法 172
9.4.3 噴射混凝土加固法 173
9.4.4 錨噴加固法 174
9.4.5 外部補筋法 176
第10章 隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐火保護技術(shù) 177
10.1 概述 177
10.2 表面隔熱降溫防護 177
10.3 混凝土中摻加纖維 182
10.3.1 概述 182
10.3.2 隧道襯砌纖維混凝土耐火性能試驗 186
10.4 安裝噴淋滅火系統(tǒng) 190
10.5 提高保護層耐火能力 191
10.6 其他防火方法(防火耐熱混凝土) 195
10.7 耐火技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟對比 197
10.8 襯砌結(jié)構(gòu)耐火保護設(shè)計方法 198
10.8.1 隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐火保護的目標(biāo)與思路 198
10.8.2 隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐火保護技術(shù)的試驗方法 199
第11章 沉管隧道結(jié)構(gòu)耐火保護技術(shù) 201
11.1 保護措施及現(xiàn)狀 201
11.1.1 既有耐火措施分類 201
11.1.2 既有防火方案技術(shù)經(jīng)濟比較 202
11.2 耐火保護對象 202
11.3 總體研究方案 204
11.4 管節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火保護試驗 205
11.4.1 試驗工況 205
11.4.2 試驗構(gòu)件制作 205
11.4.3 防火材料安裝 207
11.4.4 測點布置 211
11.4.5 試驗結(jié)果分析 211
11.5 管節(jié)接頭構(gòu)件耐火保護試驗 218
11.5.1 試驗工況 218
11.5.2 管節(jié)接頭構(gòu)件制作 219
11.5.3 管節(jié)接頭耐火保護方案及安裝 219
11.5.4 溫度測點布置 222
11.5.5 試驗結(jié)果分析 222
11.6 節(jié)段接頭構(gòu)件耐火保護試驗 226
11.6.1 試驗工況 226
11.6.2 節(jié)段接頭構(gòu)件制作 227
11.6.3 節(jié)段接頭耐火保護方案及安裝 228
11.6.4 溫度測點布置 228
11.6.5 試驗結(jié)果分析 229
11.7 本章小結(jié) 231
第12章 沉管隧道接頭及結(jié)構(gòu)火災(zāi)力學(xué)行為分析 233
12.1 沉管隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部三維溫度場 233
12.1.1 基于升溫曲線的三維火災(zāi)場景 233
12.1.2 溫度場有限元實現(xiàn)與參數(shù)選取 235
12.1.3 無防火隔熱時管節(jié)結(jié)構(gòu)溫度 237
12.1.4 有防火隔熱時管節(jié)結(jié)構(gòu)溫度 238
12.2 管節(jié)結(jié)構(gòu)火災(zāi)力學(xué)行為 239
12.2.1 計算斷面選取 240
12.2.2 有限元模擬方法及其模型 240
12.2.3 荷載組合及計算圖示 242
12.2.4 管節(jié)結(jié)構(gòu)火災(zāi)下的變形 244
12.2.5 管節(jié)結(jié)構(gòu)火災(zāi)下的應(yīng)力 246
12.2.6 有、無防火措施的受力對比 248
12.2.7 火災(zāi)高溫應(yīng)力損傷 249
12.3 接頭火災(zāi)力學(xué)行為 251
12.3.1 管節(jié)接頭變形 251
12.3.2 管節(jié)接頭剪力 253
12.3.3 節(jié)段接頭剪力 255
12.3.4 防火板對接頭剪力的影響 257
12.4 本章小結(jié) 258
參考文獻 260
彩色圖版 265