不同截面形式城市综合管廊火灾烟气特性CFD模拟分析

城市综合管廊也称为共同沟,是建造于地下隧道空间,将多种市政管线集于一体的现代化、集约化城市基础设施.和传统的管线直埋方式相比,综合管廊具有改善城市环境,减少道路反复开挖,便于管线维护等优点,已被越来越多的城市所采用.另一方面,针对不同类别市政设施,需要采用不同截面形式的综合管廊,而不同截面形式综合管廊的火灾烟气特性不尽相同,在控制火灾烟气方面应确定不同的通风风速,并选择采用相应通风设备.     

城市地下综合管廊常见运维灾害及对策研究

城市地下综合管廊作为现代化城市建设中不可或缺的一种重要基础设施,是保持城市能量流、物质流及信息流畅通的众多生命线之家,然而可以预见大量的灾害将成为其正常运行的严重威胁。在对国内外城市地下综合管廊灾害事故统计分析的基础上,结合与之具有一定程度相似性的市政管线(或隧道)及其他类型运营隧道灾害,系统划分了其运维期灾害类型,并对自然灾害、技术灾害和人为灾害类型进行了细分,提出了其运维期灾害防控的基本原则。在此基础上,重点分析总结了综合管廊火灾和震害的产生机理和应对措施;还就人为灾害、渗漏水问题、不均匀沉降以及环境安全问题及其对策进行了研究。研究成果可为运维期综合管廊减灾防灾提供参考。     

不同截面形式城市综合管廊火灾结构损伤数值模拟

采用当前方法对火灾下城市综合管廊结构损伤进行数值模拟时，得到模拟结果与实际结果之间的误差较大，存在模拟精准度低的问题，为此该文提出不同截面形式城市综合管廊火灾结构损伤数值模拟方法。首先构建城市综合管廊结构的土体弹塑性本构模型，然后对城市综合管廊结构进行静力分析，同时采用FDS火灾模拟软件在土体弹塑性本构模型的基础上通过网格划分、设定初始条件及边界条件，构建城市综合管廊结构有限元模型，最后通过构建的有限元模型对火灾下不同截面形式的城市综合管廊结构损伤进行数值模拟。实验结果表明，火灾温度梯度在结构径向中较大，城市综合管廊火灾结构在火灾下的损伤数值可控制在一定范围内的，所提方法的模拟精准度较高。     

地下城市综合管廊的抗火构造与消防设计

综合管廊作为现代化城市的基础设施,能够从根本上解决管线埋设或架立引起的挖掘道路、影响交通、破坏景观等问题。提高道路和公用管线的管理水平,有效利用地下空间,提高防灾能力,是现代化都市的必然要求。本文从管廊的构造、抗火设计要求、管线布置、消防系统等方面出发,对地下城市综合管廊的设计提出了一些具体的建议。     

间歇或连续运行下能源管廊热力响应特性现场试验∗

能源管廊作为能源地下结构的重要形式之一，不仅可以经济高效地提取浅层地温能，而且可以调控地下综合管廊温度、降低运维成本。依托南京雨花台区软件谷杆线迁移地下综合管廊工程，在管廊的底板、侧板及顶板内埋设换热管形成能源管廊，实测换热系统进/出口水温、底板温度及热致应力等变化规律，探讨间歇或连续运行模式下，能源管廊系统运行过程中的换热效率及管廊结构热力响应性能。研究结果表明，与连续运行模式相比，间歇(12 h)运行模式下能源管廊换热效率基本不变、管廊结构热致应力可以减少约 50%；间歇(12 h)或连续运行模式下，换热效率分别为 83.6和 82.5 W/m2 ，底板热致应力分别为 0.63和 1.17 MPa；邻近管廊段产生 0.22 MPa的压应力。     

燃气爆炸作用下地下综合管廊动力响应模拟

针对地下综合管廊结构的抗爆性能,依托某工程实例,建立综合管廊结构在燃气爆炸荷载作用下的三维有限元模型,确定燃气爆炸荷载曲线及其在地下管廊上的加载方式,分析了地下管廊在燃气爆炸荷载作用下的动力响应,讨论了燃气爆炸荷载峰值、持时等主要参数对地下管廊衬砌动力破坏特征的影响。结果表明,燃气爆炸荷载作用下,管廊衬砌的损伤破坏具有局部性和弱传递性;当超压峰值小于0.2 MPa,管廊损伤程度不大;随燃气爆炸荷载峰值的增大,管廊衬砌的损伤程度逐渐加重,达到0.7 MPa时,即便较短持时,燃气室也将出现明显破坏;随燃气爆炸荷载持时的增大,管廊结构损伤破坏加重;相同冲量时,荷载达到峰值时间越短,管廊衬砌的损坏范围和损伤程度越大。     

近似Rayleigh地震波作用下地下综合管廊响应分析

地下综合管廊是一种重要的生命线基础设施,目前对其抗震性能的研究还处于起步阶段。由于属于浅埋地下结构,故地震波中的面波、尤其是Rayleigh波可能会成为地下综合管廊破坏的控制因素。本文根据简谐Rayleigh波的特点,提出了近似Rayleigh地震波的概念,并在假定已知Rayleigh波水平分量的情况下,利用傅里叶变换求得近似Rayleigh地震波场。采用三维有限元模型,对地下管廊结构进行了地震响应分析。分析结果表明:本文建议方法可以有效地模拟波动的传播过程;地下综合管廊结构的变形以整体弯曲变形为主;结构顶面应变约为对应底面位置应变的两倍,与Rayleigh波沿深度衰减的规律相类似。     

环境风速对某博物馆火灾烟气特性影响模拟分析

前,各类新建博物馆建筑通常具有造型新颖、体量庞大和布展功能复杂等特点,一旦发生火灾,由于涉及可燃物种类较为繁杂,易导致烟气迅速扩散,使观展人员遭受高温浓烟威胁,极易引起恐慌和混乱、拥挤、践踏现象,影响人员安全疏散,造成人员伤亡和经济损失.     

城市地下综合管廊节点地震响应的影响因素分析

建立城市地下综合管廊典型节点二维有限元模型,分析在不同地震波不同峰值加速度、不同地震波相同峰值加速度,以及是否考虑土-结构接触面的接触作用下的地震响应。结果表明：①在不同地震波不同峰值加速度作用下,随地震波峰值的增大管廊节点的侧向位移、峰值加速度、峰值应力随之增大;②在不同地震波相同峰值加速度作用下,地震波的频谱特性对节点地震响应有显著影响;③是否考虑土-结构接触面的接触作用对管廊节点地震响应有较大影响。     

阶梯型综合管廊非一致地震激励下的动力响应∗

基于有限元分析的方法，建立了管廊-土体结构相互作用的三维有限元模型，深入探究阶梯型双层多仓地下综合管廊在非一致地震激励下动力响应特性。通过模态分析，得到了现浇式、平口式和企口式三种接头形式阶梯型双层多仓综合管廊的自振频率和变形特征，计算了地下综合管廊在小震(0.05g)、中震(0.1g)、大震(0.2g)非一致激励条件下管廊整体、廊身和接头的动力响应。结果表明：三种接头形式的管廊均表现为破坏率先发生在接头处的扭剪破坏，且管廊接头处的应力水平要明显高于廊身应力，其中企口式接头尤为显著；在非一致地震激励下，管廊接头两侧点响应时程曲线体现了非常明显的响应非一致性，三种形式接头处的动力响应均以横向(X 向)和竖向 (Y 向)振动为主，以轴向(Z 向)振动为辅；随着地震力的提高，管廊顶板轴线上的位移在逐步增大，且平口式和现浇式管廊接头处均出现了明显的位移的突变，突变主要以横向为主，而企口式接头由于其良好的整体性，位移分布曲线较为连续，几乎没有发生突变；管廊的接头处出现明显的应力集中，现浇式和平口式接头的应力集中现象主要出现在角部，企口式接头主要出现在榫卯接头处和角部；现浇和平口式接头会出现“反喇叭口”式的变形和上下错动， 而企口式接头的整体性好，几乎未发生上下错动，但应力水平相比其他两种接头形式较高。     

双仓地下管廊抗震性能振动台试验研究∗

借助振动台试验系统,应用 El Centro 原始地震波和不同频率正弦波开展了双仓地下综合管廊的相似模拟试验研究,模型中地基土为标准砂。结果表明：管廊侧壁最大动土压力响应沿深度呈倒立“W”形分布,并且在振动过后,管廊结构与周围土体之间的土压力场发生了改变;管廊侧壁沿深度最大加速度响应呈减小趋势,而随输入峰值加速度的增大而增大,由加速度响应时程曲线对比来看,管廊结构与其周边土体的运动模式基本一致;地震过程中结构角部的拉应变响应比各侧边中点更加剧烈,且随输入峰值加速度增大而增大;在 15 Hz 正弦波作用下,场地和管廊结构组成的体系地震响应最显著,各测点之间的地震响应差异在此频率下也最为明显,反映出振动波频率特性对地下结构地震响应的影响规律。     

城市地下大空间防灾中的几个重点问题

随着城市浅层地下空间使用日趋饱和,深层地下空间成为了新的发展方向,而开发技术和工艺的进步,也使建设深层和大型地下空间具备了可行性。大型地下空间可能发生的灾害类型与普通地下空间大致相同,但因其"深、大"的特点,灾害特性有很大不同,造成的后果也更为严重,需要根据地下大空间的特点针对性地进行防灾设计和管理。该文对地下大空间运营阶段的防火、防洪、防震及人防等问题,初步建立了一个综合评估的体系。为了提高评估的效率,在各评估分项中挑选了几个关键问题作为控制项指标,作为对地下大空间进行综合防灾评估的前提条件,并对这些控制性指标进行分析和讨论。     

基于土体等效线性黏弹性模型的地下综合管廊地震响应

以大连旅顺新区地下综合管廊工程为研究背景,利用ABAUQS有限元软件,建立了三维有限元模型,土体与管廊结构采用了三维实体全积分单元,采用等效线性黏弹性模型来模拟土体的动力非线性特性、线弹性模型模拟管廊结构。数值模拟考虑了土-结构相互作用,模型四周及底边设置黏弹性边界,地震动以等效节点力的形式输入,研究管廊在Kobe地震波四种不同地震动强度水平向(X向)作用下的结构响应,研究表明:(1)震中及震后管廊的应力、位移、相对位移都随地震动强度的增大而增大,在地震过程中,管廊的应力、位移最大值在0.05 g时为1.545 MPa、0.034 95 m, 0.10 g时为3.061 MPa、0.068 57 m, 0.15 g时为4.599 MPa、0.103 23 m, 0.20 g时增加到5.572 MPa、0.135 45 m。(2)震中及震后管廊的应力比、位移比说明了土体在大震中发生了更大的不可恢复的变形,也说明了管廊等地下结构的地震破坏主要是由土体变形引起。(3)管廊中隔墙上端部、下端部为管廊的抗震薄弱位置,在进行管廊抗震设计时,应采取有效措施提高这些部位的抗震性能。     

上海市地下空间规划管理的探索和实践

一、地下空间的概念及其开发利用的发展趋势(一)地下空间的概念地下空间是人类潜在的和丰富的自然资源,具有不可再生的特点。地下空间的开发利用是对地层空间的有序开发和合理利用,通过敷设各种市政管线或构筑各种地下建(构)筑物,满足城市发展的需求,主要包括地下交通、市政、民防及公共设施等类型。     

考虑接头影响的综合管廊标准段地震响应分析∗

地震是造成综合管廊破坏的主要原因之一,综合管廊一旦发生破坏,其产生的后果将比传统埋地管道复杂得多。本文介绍了常见的几种综合管廊接头形式,并对不同的接头形式分别建立有限元模型,选取综合管廊标准段并考虑混凝土塑性损伤模型以及土体本构模型,利用自编程序施加黏弹性人工边界以及等效节点力对不同接头形式下管廊及内部管道进行地震响应分析。结果表明,在不同地震动强度下的最大纵向位移差,整体现浇结构的响应会高于预制拼装结构,且随着地震动强度的增加,响应的差异会进一步增大。两种接头形式下,管廊标准段在地震动作用下的损伤很小,仅在地震动峰值加速度达到0.4g及以上时会发生轻微损伤,不会影响正常使用。同一地震动作用下,小管径的管道应力水平会小于大管径的管道应力水平。同时采用橡胶止水带和预应力钢筋的接头形式会比仅采用橡胶止水带的接头形式更有利于降低廊内管道的应力水平。考虑到采用预应力钢筋连接的预制拼装结构会进一步提高廊内管道的安全水平,因此,在成本允许的情况下,不仅要考虑接头的防水,还应该采用预应力筋对相邻节段连接,进一步提升综合管廊的抗震性能。     

地震次生火灾的研究进展

地震次生火灾是一种较易发生且后果严重的次生灾害.简要介绍了历史上次生火灾灾害比较严重的几次地震,概述了地震次生火灾的引发原因及城市地震次生火灾的研究进展.然后着重介绍了以建筑物为对象的地震次生火灾的研究进展.地震及其次生火灾是相继发生的双重灾害,作者曾提出针对建筑物的考虑地震及次生火灾的分析思路,即首先评估地震造成的建筑物的损伤,随后分析次生火灾的发生可能性及大小,接着分析考虑已有损伤的建筑物的抗火性能,最后进行危险性分析.建筑物的损伤应考虑3类损伤:建筑防火保护系统损伤、结构防火保护系统损伤以及结构损伤.分别介绍了建筑防火保护系统和结构防火保护系统的损伤及分别考虑这3类损伤的建筑物抗火性能等方面的研究进展.     

全球近期灾害录(2013.12.11—2014.2.10)

正深圳一批发市场发生火灾2013年12月11日,深圳市光明新区荣健水果批发市场发生火灾.火灾造成16人死亡、5人受伤。济南高层居民楼发生火灾2013年12月11日.济南市历城区某小区6号楼2单元17层发生火灾.造成4人死亡.其中3人为逃生过程中坠楼身亡.紧急疏散被困民众300余人。韩国斧山一公寓发生火灾2013年12月11日.韩国釜山北区华明洞一所公寓的7层发生火灾,致女主人及一儿(8岁)两女(大女儿9岁.小女儿1岁)死亡。肯尼亚北部发生车祸2013年12月12日.肯北部伊西奥洛地区发     

地铁火灾事故下的安全疏散研究

地铁作为近代城市新型交通工具,对改善城市交通具有重要作用.但是在地铁系统被使用的同时,突发性灾害如火灾等也频繁发生,造成了巨大的社会影响和经济损失.以上海市为例,目前上海地铁高峰日客流量已突破442万人次,因此对于上海市的地铁系统,保证其安全运营至关重要.由于地铁环境的封闭性,再加上客流量大、疏散通道有限,并且考虑到老弱病残及在事故中有可能出现的伤者等行动不便的特殊人群,因而如何在地铁突发事故下做到人员的快速有效的疏散和救援,是城市灾害防范与处置工作中的重点和难点问题.     

地铁消防安全存在的问题与管理对策

众所周知,城市轨道交通是解决城市拥挤最有效的措施,但是它仍然存在许多问题,比如地铁疏散口小,环境不够敞亮,人员众多一系列原因,容易导致轨道系统发生火灾。曾经也发生过特大火灾的案例,比如,1997年5月,因为煤气泄漏导致韩国某地铁发生了火灾,造成100余人死亡,200余人受伤。     

地下空间如何防御火灾

近年来,随着我国经济的发展,建筑物的地下空间越来越多地被用来作为娱乐场所。同时,现在新建的住宅小区多设有地下停车库。不论地下室设置娱乐场所还是设置停车库,一旦发生火灾不仅疏散扑救困难,而且烟火还威胁地上建筑的安全。