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寒冷地区隧道防冻隔温层厚度计算方法

陈建勋 罗彦斌

陈建勋, 罗彦斌. 寒冷地区隧道防冻隔温层厚度计算方法[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(2): 76-79.
引用本文: 陈建勋, 罗彦斌. 寒冷地区隧道防冻隔温层厚度计算方法[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(2): 76-79.
Chen Jian-xun, Luo Yan-bin. Calculation method of antifreezing layer thickness in cold region tunnel[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(2): 76-79.
Citation: Chen Jian-xun, Luo Yan-bin. Calculation method of antifreezing layer thickness in cold region tunnel[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(2): 76-79.

寒冷地区隧道防冻隔温层厚度计算方法

基金项目: 

河北省交通科技项目 Y-01212

详细信息
    作者简介:

    陈建勋(1969-), 男, 陕西韩城人, 长安大学副教授, 从事公路隧道工程研究

  • 中图分类号: U457

Calculation method of antifreezing layer thickness in cold region tunnel

More Information
    Author Bio:

    Chen Jian-xun(1969-), male, associate professor, +86-29-82334822, chenjx1969@163.com

  • 摘要: 为确定寒冷地区隧道防冻隔温层的最佳设防厚度, 利用等效厚度换算法、气象解析法和有限元模拟计算法, 分别对其设防厚度进行计算。由前两种方法计算结果可看出, 防冻隔温层设置在初期支护与二次衬砌之间时厚度小于1 cm, 设置于衬砌表面时所需厚度小于2 cm, 与实际情况比较吻合; 由有限元模拟计算法计算的相应结果分别为3.2 cm和4.4 cm, 比实际情况偏大; 有限元模拟计算法计算结果偏保守, 气象解析法计算过程复杂, 等效厚度换算法计算过程简单; 在工程实际中, 防冻隔温层厚度计算可采用等效厚度换算法, 为了经济, 防冻隔温层适合设置在衬砌中间。

     

  • 图  1  温度动态概念

    Figure  1.  Dynamic concept of temperature

    图  2  结构尺寸

    Figure  2.  Structure dimension

    图  3  网格划分

    Figure  3.  Gridding partition

    表  1  热力学参数

    Table  1.   Thermodynamic parameters

    各层材料参数 厚度/m 导热系数/[W·(m·K)-1] 体积热容/[kJ·(m3·K)-1]
    地表覆盖层 1.11(最大冻深) 1.630
    围岩 3.312 2 093.00
    喷射混凝土 0.20 2.230(20 ℃时)/2.560(-15 ℃时) 2 093.00
    二次衬砌 0.70(浅埋)/0.45(一般埋深) 2.230(20 ℃时)/2.560(-15 ℃时) 2 093.00
    防冻隔温层 0.022(硬质聚氨酯) 41.86
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    表  2  计算结果

    Table  2.   Calculation result  cm

    计算方法 布设方式
    洞口浅埋段 一般埋深段
    设置在表面 设置在中间 设置在表面 设置在中间
    等效厚度换算法 1.3 0.5
    气象解析法 1.9 0.8
    有限元模拟计算法 4.4 3.2 3.5 2.3
    下载: 导出CSV
  • [1] 陈建勋, 昝勇杰. 寒冷地区公路隧道防冻隔温层效果现场测试与分析[J]. 中国公路学报, 2001, 14(4): 75-79. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL200104017.htm

    Chen Jian-xun, Zan Yong-jie. Field test and analysis of anti-freezing thermal-protective layer effect of the highway tunnelin cold area[J]. China Journal of Highway and Transport, 2001, 14(4): 75-79. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL200104017.htm
    [2] 陈建勋. 公路隧道冻害防治技术[J]. 长安大学学报: 自然科学版, 2006, 26(4): 68-70. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL200604015.htm

    Chen Jian-xun. Technique of preventing frost damage in highway tunnel[J]. Journal of Chang'an University: Natural Science Edition, 2006, 26(4): 68-70. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL200604015.htm
    [3] 陈建勋, 朱计华, 张建勋. 寒冷地区隧道防冻隔热层设计计算方法及应用[C]//中华人民共和国交通部公路司. 国际隧道研讨会暨公路建设技术交流大会论文集. 北京: 人民交通出版社, 2002.
    [4] 晏启祥, 何川, 曾东洋. 寒区隧道温度场及保温隔热层研究[J]. 四川大学学报: 工程科学版, 2005, 37(3): 24-27. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SCLH200503006.htm

    Yan Qi-xiang, He Chuan, Zeng Dong-yang. Study of temperature field and heat preservation and instdation layer fortunnel in cold area[J]. Journal of Sichuan University: Engineering Science Edition, 2005, 37(3): 24-27. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SCLH200503006.htm
    [5] 关宝树. 隧道工程设计要点集[M]. 北京: 人民交通出版社, 2003.
    [6] 张朝晖. ANSYS 8.0热分析教程与实例解析[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2005.
    [7] 陈建勋, 李建安. 公路隧道二次衬砌厚度的优化[J]. 交通运输工程学报, 2006, 6(3): 68-72. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2006.03.015

    Chen Jian-xun, Li Jian-an. Secondary lining thickness optimization of road tunnel[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2006, 6(3): 68-72. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2006.03.015
    [8] 宓荣三. 寒区特长公路隧道的抗防冻技术[J]. 石家庄铁路职业技术学院学报, 2006, 5(3): 68-72. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TLZB200603015.htm

    Mi Rong-san. Anti-freeze measure of the extra-long highway tunnel in high attitude and cold zones[J]. Journal of Shijiazhuang Institute of Railway Technology, 2006, 5(3): 68-72. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TLZB200603015.htm
    [9] 张学富, 苏新民, 赖远明, 等. 寒区隧道三维温度场非线性分析[J]. 土木工程学报, 2004, 37(2): 47-53. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC200402008.htm

    Zhang Xue-fu, Su Xin-min, Lai Yuan-ming, et al. Non-linearanalysis for three-dimensional temperature fields in cold-region tunnels[J]. China Civil Engineering Journal, 2004, 37(2): 47-53. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC200402008.htm
    [10] 王铁行, 胡长顺, 王秉纲, 等. 考虑多种因素在冻土路基温度场有限元方法[J]. 中国公路学报, 2000, 13(4): 8-11. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL200004001.htm

    Wang Tie-hang, Hu Chang-shun, Wang Bing-gang, et al. Afinite element method for thermal field analysis of frozen soilsubgrade on the consideration of all field-factors[J]. China Journal of Highway and Transport, 2000, 13(4): 8-11. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL200004001.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2006-11-20
  • 刊出日期:  2007-04-25

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