隧道衬砌结构高温后应力应变特性分析

■李文键

(宁德屏古高速公路有限责任公司，宁德 352200)

隧道衬砌结构高温后应力应变特性分析

■李文键

(宁德屏古高速公路有限责任公司，宁德 352200)

针对隧道衬砌结构特点，根据温度场分布规律，对隧道衬砌结构在火灾情况下的变形和承载力进行数值模拟计算，分析隧道衬砌结构应力应变变化规律。结果表明：当衬砌温度升高后，隧道衬砌结构内应力应变发生较大变化，应力接近混凝土极限抗压强度；在火灾过程中由于混凝土强度急剧下降而导致衬砌结构有效厚度变薄以及其力学性能降低，结构承载能力大幅度下降，极大降低了衬砌结构的安全性。

衬砌结构 应力应变 数值模拟 有效厚度

1 引言

隧道属于特殊狭长封闭结构，通风条件差，使得火灾成为隧道最严重的灾害之一。隧道火灾所造成的损失是巨大的，尤其对隧道结构影响而言，可能会造成结构的坍塌或破坏。火灾后的损伤评估、修复加固以及正常使用功能的恢复都会耗费相当数量的人力、物力和财力，甚至存在由于结构被破坏而导致隧道无法修复的可能[1][2]。因此，深入研究隧道衬砌结构在火灾场景下的变形性能和承载力，对减轻火灾对隧道结构的破坏、提高隧道使用寿命具有重要的意义。

本文针对隧道衬砌结构特点，通过建立有限元分析模型，分析在火灾场景下隧道变形和衬砌结构内应力的变化。

2 有限元分析的基本假定及计算模型

传热过程由导热、对流、辐射三种形式组成。……