深中通道沉管隧道運(yùn)營期縱向溫度分布及熱源狀態(tài)相關(guān)性

陳偉樂, 王穎軼，金文良

(1.廣東省公路建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510030；2.上海交通大學(xué)，上海 200240；3.深中通道管理中心，廣東 中山 528400)

0 引言

隧道工程溫度荷載通過非均勻變形和應(yīng)力效應(yīng)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。即隧道結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷長期往復(fù)變化溫度的熱效應(yīng)作用，導(dǎo)致超靜定結(jié)構(gòu)不均勻變形和周期變化的復(fù)雜應(yīng)力，從而可能造成結(jié)構(gòu)的損傷、破壞。

對于交通流量不是太大或長度較短的中小型隧道而言，洞內(nèi)通風(fēng)量在保證空氣品質(zhì)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，隧道內(nèi)空氣溫度不會(huì)帶來太多的問題。所以以往的城市道路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)中一般都不考慮溫度因素的影響。事實(shí)上，當(dāng)車輛在隧道內(nèi)行駛時(shí)，汽油或柴油燃燒后，向隧道內(nèi)排出廢氣的同時(shí)亦向周圍排出大量的廢熱，一般國產(chǎn)轎車排氣溫度約550 ℃；進(jìn)口轎車排氣溫度約500 ℃，排熱量能使洞內(nèi)溫度升高。在較短隧道中，隧道升溫的矛盾不是特別突出，但在炎熱夏季，對于交通比較繁忙的長大隧道，尤其是在土壤及隧道結(jié)構(gòu)散熱條件不是很好的情況下，對洞內(nèi)溫度的影響就不能忽略了。換言之，長大隧道中，由于縱向的距離長、車流量大，而行駛的機(jī)動(dòng)車又不斷排出高溫廢氣，致使在隧道的縱深方向上溫度會(huì)不斷升高。而隧道內(nèi)外溫度差異、晝夜溫度差異、高低峰車流量的差異等，會(huì)加劇隧道內(nèi)部溫度差異及其時(shí)間與空間分布的不均勻性，從而加劇溫度荷載的致災(zāi)演變。

結(jié)合工程實(shí)際需要，人們從熱傳導(dǎo)理論及現(xiàn)場實(shí)測分析的不同角度進(jìn)行了許多有價(jià)值的研究，如基于熱傳導(dǎo)和微分熱平衡的隧道內(nèi)一維溫升的理論分析[1-2]，考慮通風(fēng)和土體換熱條件下隧道溫度變化能量解法[3-5]；……