大型互通立交隧道火灾通风排烟组织研究

摘要

随着我国隧道建设长度和数量不断增加，对隧道各方面技术有了更高的要求。大型互通立交隧道的出现缓解了地面交通压力，为城市提供了更为迅捷便利的交通条件。但大型互通立交隧道不仅规模大、形势复杂而且具有较多分支，其通风设计较普通隧道更为复杂，对大型互通立交隧道通风系统的设计成为隧道安全运营必须考虑的关键问题。
　　本文介绍了图论的基本知识以及大型互通立交隧道解算程序需要的重要矩阵;运用通风网络的理论知识并结合隧道通风的实际情况，确定了影响隧道风流状态的各压力因素如隧道沿程阻力、局部阻力、自然风压、交通通风力、射流风机升压、火灾阻力等在通风网络理论中的计算方法;建立了大型互通立交隧道通风网络解算模型，本文的主要研究成果为:
　　(1)基于通风网络理论，编制了大型互通立交隧道通风网络解算程序，该程序可以对各种复杂立交隧道进行通风计算。
　　(2)以深圳市一大型互通立交隧道为依托，计算了该隧道2020年、2032年行车速度分别为30km/h、40km/h、50km/h、60km/h的情况下南线和北线各段隧道分支正常运营和火灾工况下的设计需风量。
　　(3)根据隧道正常运营和火灾工况下风流分汇情况绘制了各种情况下的通风网络图，其中正常运营包括北线、南线通风网络图，火灾情况下根据隧道火灾发生位置分为16种情况。
　　(4)开展了自然通风与设计需风量方向同向、反向条件下，正常运营不同年限、不同车速下的风流组织研究，运用大型互通立交隧道通风网络解算程序计算获得了不同条件下的风机布置的位置和数量。火灾工况下，通过程序计算得到各个隧道分支发生火灾后，为达到通风网络风压平衡、满足通风排烟需要的射流风机配置方案。
　　通过本文的研究，为今后大型互通立交隧道采用通风网络理论进行隧道通风设计提供了一定的依据和技术支持。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 地下立交发展现状

1．2．2 隧道通风程序化研究现状

1．3 本文研究内容及技术路线

第2章 隧道通风网络模型

2．1 隧道风流基本假设

2．1．1 风流的不可压缩性

2．1．2 风流为稳定流

2．1．3 风流是连续介质

2．2 图论基本概念

2．2．1 图论基础

2．2．2 图的矩阵

2．3 通风网络风流流动定律数学模型

2．3．1 风量平衡定律

2．3．2 阻力定律

2．3．3 风压平衡定律

第3章 风压及风量调节数学模型

3．1 交通风压模块

3．2 自然风压模块

3．3 射流风机风压模块

3．4 火灾阻力模块

3．4．1 火灾烟流阻力的形成

3．4．2 节流效应烟流阻力

3．4．3 火灾烟流摩擦阻力

3．4．4 浮力效应烟流阻力

3．5 风量调节与控制数学模型

3．5．1 回路法计算原理

3．5．2 通路法计算原理

第4章 隧道正常运营风流控制

4．1 工况概况

4．2 通风量计算

4．2．1 通风方式的选择

4．2．2 交通量及组成

4．2．3 设计依据及技术标准

4．2．4 需风量计算结果

4．3 北线风机布置

4．4 南线射流风机布置

第5章 火灾下通风排烟控制

5．1 火灾规模的确定

5．2 火灾通风分析

5．3 北线火灾射流风机布置

5．3．1 开启三条车行横通道工况

5．3．2 开启两条车行横通道工况

5．3．3 开启一条车行横通道工况

5．3．4 不开启车行横通道工况

5．4 南线火灾射流风机布置

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和专利

参加的科研项目