地下互通立交大纵坡曲线匝道火灾控排烟技术研究
地下互通立交作为实现不同类型线路交叉、多方向线路互通并有效疏解交通压力的新型地下公路形式，其互通功能多由数条大纵坡曲线匝道通过多处分岔/合流实现，隧道火灾的风流组织及控排烟策略已不同于形式简单的单体隧道。大纵坡曲线匝道作为地下互通立交火灾烟气控制的不利区段，一旦发生火灾，若任凭烟气无组织蔓延，将极大危害人员的生命财产安全。因此，能否保证该处火灾烟气处于受控状态直接决定了整个地下互通立交工程的防灾安全性高低。目前，对地下互通立交大纵坡曲线匝道火灾烟流特性及烟气控制相关的研究尚且较少，有必要对其展开深入研究。 本文依托于南京建宁西路过江通道工程横江大道段地下互通立交，结合文献调查、理论分析及CFD数值模拟等方法，对大纵坡曲线匝道火灾烟气蔓延特性、不同排烟方式火灾场变量沿程分布规律、控排烟效果等进行研究。论文主要的研究工作及结论如下： （1）建立大纵坡曲线A匝道（下坡）、C匝道（上坡）三维数值模型，研究在火灾烟气自由蔓延、单向蔓延特性及火灾相关场变量时空变化规律。自由蔓延时，A、C匝道烟气前锋分别于火灾发生200s、210s后到达上游入口、下游出口，A匝道下游烟气蔓延长度最大为138m，C匝道上游烟气蔓延最大长度为82m。通过比较不同纵向风速下烟气单向蔓延特性，得到A、C匝道30MW火灾规模下临界风速分别为2.9m/s，2.0m/s；50MW火灾规模下临界风速分别为3.1m/s，2.2m/s。 （2）建立大纵坡曲线A匝道顶部集中排烟三维数值模型，进行顶部集中排烟模式下不同诱导风速、排烟口尺寸及不同火源位置对匝道控排烟效果的影响研究。综合烟气蔓延范围、温度、CO浓度、能见度以及排烟口温度、流速、排烟效率等指标，得出当排烟口长宽比为4∶1，面积为6m2时，匝道整体控排烟效果及人员疏散环境较好；当火源位于匝道中部时，1.5m/s纵向诱导风速和150m3/s的排烟风量可以达到较好的控排烟效果；当火源位于2#排烟口附近时，诱导风速需提高至2.0m/s，排烟风量在210~240m3/s能有效防止烟气“跨区蔓延”；当火源位于5#排烟口附近时，在诱导风速保持1.5m/s，排烟风量提升至210m3/s后能够满足匝道控烟要求。 （3）建立大纵坡曲线A匝道两种侧部集中排烟数值模型，分析不同排烟道位置对集中排烟效果影响，并针对排烟道置于内侧时的控排烟参数进行优化研究。通过分析排烟道分别位于匝道顶部、外侧、内侧时烟气场、温度场、CO浓度及能见度分布规律，得到排烟道置于匝道顶部时的综合控排烟效果将大大优于排烟道置于匝道侧部，而排烟道置于内侧时将略优于置于外侧。当采用排烟道置于内侧的侧部集中排烟时，以火源位于匝道中部为例，建议诱导风速为1.5m/s，排烟风量为210m3/s，排烟口间距为50m。
大纵坡曲线匝道;隧道火灾;纵向排烟;临界风速;集中排烟;排烟参数优化
西南交通大学
硕士
桥梁与隧道工程
曾艳华
2022
中文
U412.352.12
2022-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）