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火灾工况下隧道衬砌结构内部温度场分析
摘要：
隧道作为一种重要的交通基础设施，其安全性至关重要。火灾在隧道内发生是较为常见的一类事故，而隧道衬砌是保障隧道安全的关键要素。本文以火灾工况下隧道衬砌结构内部温度场为研究对象，对隧道的安全性进行分析。
本文首先介绍了火灾工况下的隧道衬砌结构及其组成部分。随后，分析了火灾工况下衬砌结构内部的温度场分布特点，包括瞬态温度升高、温度分布不均匀等方面。另外，本文还提出了一些隧道衬砌结构的改进措施，以提高其抗火性能。
关键词：隧道衬砌；火灾；温度场；抗火性能
Abstract:
Tunnels,asanimportanttransportationinfrastructure,thesecuritycannotbeignored.Fireaccidentsinthetunnelarequitecommon.Andthetunnelliningisakeyelementtoensurethesafetyofthetunnel.Thispapertakesthetemperaturefieldinsidetheliningstructureunderfireconditionsasaresearchobjectandanalyzesthesafetyofthetunnel.
Thispaperfirstintroducesthetunnelliningstructureanditsconstituentpartsunderfireconditions.Then,thedistributioncharacteristicsoftemperaturefieldinsidetheliningstructureunderfireconditionsareanalyzed,includingtransienttemperatureriseanduneventemperaturedistribution,andtheimprovementmeasuresofthetunnelliningstructureareproposedtoimproveitsfireresistanceperformance.
Keywords:tunnellining;fire;temperaturefield;fireresistanceperformance
一、引言
隧道作为现代交通基础设施的一种，其设计和建造十分严格，其安全性也是至关重要的。然而，火灾在隧道内发生是较为常见的一类事故，对隧道的安全性将产生极大的影响。隧道衬砌是保障隧道安全的关键要素之一，其结构和性能对隧道的安全性有着极为重要的影响。
本文旨在研究火灾工况下隧道衬砌结构内部温度场分析，为提高隧道的安全性提供参考。本文首先介绍了火灾工况下的隧道衬砌结构及其组成部分。随后，分析了火灾工况下衬砌结构内部的温度场分布特点，包括瞬态温度升高、温度分布不均匀等方面。另外，本文还提出了一些隧道衬砌结构的改进措施，以提高其抗火性能。
二、隧道衬砌结构及其组成部分
隧道衬砌是隧道内的一种保护罩，能够起到使隧道结构得以长期稳定的作用。隧道衬砌主要由敷设于隧道内部的钢筋混凝土板、曲线形状的混凝土板、挡土层和通风管道等组成。这些部件的完好性能直接关系着隧道安全，特别是在火灾情况下，用于保护人员和隧道结构不被火灾烧毁。
三、火灾工况下衬砌结构内部温度场分布特点
火灾在隧道内，会对隧道衬砌结构内部造成较强的热效应和烟气侵蚀作用。这些影响会引起隧道内部的环境变化，从而造成衬砌结构内部的温度场变化。下面分别从温度变化的预测和实测两个方面来阐述在火灾工况下衬砌结构内部温度场分布特点。
1.温度变化的预测
针对隧道衬砌的温度场分布特点，数值模拟是一种较为可行的模拟方法。数值模拟可以通过物理模型，模拟出很多不同规模的火灾条件，模拟出热传递和烟气分布等情况。并可根据这些情况进行计算，以提供有关隧道衬砌的热响应情况和材料性能的信息。
根据数值模拟的结果，可以得出火灾工况下衬砌结构内部温度场分布特点的一些结果。如图1所示，当发生火灾时，隧道衬砌内部温度会发生短时间的瞬间升温，预计升温时间在数秒之内。而此时，衬砌内部的温度将会非常高，短时间内会达到火灾前的温度数倍。
图1.隧道衬砌结构内部温度场
2.温度变化的实测
在实测方面，通过火灾场实测和模拟实测两个方面来阐述在火灾工况下衬砌结构内部温度场分布特点。火灾场实测是指在真实的火场中，通过现场测温，以得到衬砌结构内部温度场分布的数据。
模拟实测是通过火灾模拟实验来测量温度场分布特点。这种方法可以根据不同的火灾情况进行模拟，以求得准确的数据和模型。模拟实测成本低、试验时间短，并可完全控制实验条件，是一种较为浅显的研究手段。
根据火灾场实测和模拟实测的结果，隧