本書通過野外試驗、數(shù)值模擬和理論分析的方法,對城市淺埋管溝燃?xì)獗ê奢d分布模型、災(zāi)害效應(yīng)評估、管溝損傷破壞機(jī)理及防護(hù)技術(shù)等進(jìn)行了深入系統(tǒng)的介紹。全書共分為7章:緒論、管溝燃?xì)獗▽嶒、城市淺埋管溝燃?xì)獗ㄐ贡?yīng)、城市淺埋管溝燃?xì)獗ê奢d分布模型、管溝內(nèi)燃?xì)獗_擊波地面?zhèn)鞑ヒ?guī)律、城市淺埋管溝燃?xì)獗ㄊ鹿蕿?zāi)害效應(yīng)評估、燃?xì)獗ê奢d作用下管溝蓋板的動力響應(yīng)。
本書可供土木工程、安全工程、石油化工領(lǐng)域的科研工作者和工程技術(shù)人員參考使用。
本書通過野外試驗、數(shù)值模擬和理論分析的方法,對城市淺埋管溝燃?xì)獗ê奢d分布模型、災(zāi)害效應(yīng)評估、管溝損傷破壞機(jī)理及防護(hù)技術(shù)等進(jìn)行了深入系統(tǒng)的介紹。
燃?xì)夤艿雷鳛樘烊粴膺M(jìn)入千家萬戶的重要設(shè)施,在城市地下空間縱橫交錯地分布。然而,閥門失靈、管道破損、操作失誤等原因時常導(dǎo)致燃?xì)庑孤,一旦燃(xì)庠诔鞘袦\埋管溝內(nèi)積聚,當(dāng)遇到點火源時,就極易發(fā)生嚴(yán)重的燃?xì)獗ㄊ鹿,?021 年湖北十堰重大燃?xì)獗ㄊ鹿屎?2013 年山東青島輸油管道爆炸事故。本書通過野外試驗、數(shù)值模擬和理論分析的方法,對城市淺埋管溝燃?xì)獗ê奢d分布模型、災(zāi)害效應(yīng)評估、管溝損傷破壞機(jī)理及防護(hù)技術(shù)等進(jìn)行了深入系統(tǒng)的介紹。
本書共分 7 章。第 1 章緒論,主要介紹城市淺埋管溝燃?xì)獗ò踩雷o(hù)的研究背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和主要研究內(nèi)容等。第 2 章管溝燃?xì)獗ㄔ囼,主要介紹管溝燃?xì)獗ㄔ囼炑b置、試驗流程、試驗工況和試驗結(jié)果。第 3 章城市淺埋管溝燃?xì)獗ㄐ贡?yīng),主要介紹計算流體動力學(xué)軟件 FLACS 的基本模型和數(shù)值模擬驗證,并分析泄爆效應(yīng)的影響因素。第 4 章城市淺埋管溝燃?xì)獗ê奢d分布模型,主要介紹管溝燃?xì)獗ǖ淖饔脵C(jī)理、管溝內(nèi)燃?xì)獗ê奢d的影響因素和超壓峰值分布模型。第 5 章管溝內(nèi)燃?xì)獗_擊波地面?zhèn)鞑ヒ?guī)律,主要介紹管溝外沖擊波傳播過程和作用機(jī)理、超壓時程曲線特征以及荷載峰值分布規(guī)律。第 6 章城市淺埋管溝燃?xì)獗ㄊ鹿蕿?zāi)害效應(yīng)評估,主要介紹管溝燃?xì)獗?zāi)害效應(yīng)評估方法,以及對青島1122原油泄漏爆炸事故進(jìn)行實例分析。第 7 章管溝蓋板在燃?xì)獗ê奢d作用下的動力響應(yīng),主要介紹結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析軟件LS-DYNA的主要模型和模型驗證、管溝蓋板動力響應(yīng)數(shù)值分析和 FRP 加固技術(shù)。
本書可供土木工程、安全工程、石油化工領(lǐng)域的科研工作者和工程技術(shù)人員參考使用。
編 者
2023 年 12 月
楊石剛,工學(xué)博士,陸軍工程大學(xué)副教授,博導(dǎo),江蘇省優(yōu)秀青年基金獲得者。長期從事燃?xì)獗?zāi)害效應(yīng)及工程防護(hù)技術(shù)的研究工作,主持完成國家、江蘇省自然科學(xué)基金和后勤科研等項目4項;參與國家973計劃、國家重點研發(fā)計劃等重大項目8項。獲科技進(jìn)步一等獎1項、省部級科技進(jìn)步二等獎2項,發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇,授權(quán)專利和軟件著作權(quán)8項。
楊亞,陸軍工程大學(xué)防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程專業(yè)在讀博士生,2018年獲重慶大學(xué)土木工程專業(yè)學(xué)士學(xué)位,2021年獲陸軍工程大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位。主要研究方向為燃?xì)獗?zāi)害效應(yīng)和地下結(jié)構(gòu)防護(hù)技術(shù),獲江蘇省優(yōu)秀專業(yè)碩士學(xué)位論文,發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇,其中被SCI/EI收錄9篇。
蔡炯煒,碩士研究生學(xué)歷, 2021 年畢業(yè)于陸軍工程大學(xué)建筑與土木工程專業(yè),從事燃?xì)獗?zāi)害效應(yīng)研究,參與國家 973 計劃、國家重點研發(fā)計劃等重大項目 4 項, 先后在《爆炸與沖擊》、《中國安全科學(xué)學(xué)報》等核心期刊發(fā)表論文 6 篇。
1 章 緒 論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 長直泄爆空間燃?xì)獗ê奢d模型研究 4
1.2.2 結(jié)構(gòu)抗燃?xì)獗ò踩雷o(hù)技術(shù)研究 11
1.2.3 已有研究存在的不足 22
1.3 本書主要內(nèi)容 23
第 2 章 管溝燃?xì)獗ㄔ囼?25
2.1 試驗設(shè)計 25
2.1.1 試驗裝置 25
2.1.2 試驗流程 31
2.1.3 試驗工況 32
2.2 試驗結(jié)果分析 33
2.2.1 超壓時程曲線特征 34
2.2.2 可燃?xì)怏w體積分?jǐn)?shù)對爆炸荷載的影響 38
2.2.3 爆炸荷載分布特征 40
第 3 章 城市淺埋管溝燃?xì)獗ㄐ贡?yīng) 45
3.1 FLACS 軟件概況 45
3.1.1 軟件簡介 45
3.1.2 基本模型 46
3.2 數(shù)值模擬驗證 48
3.2.1 物理模型 48
3.2.2 網(wǎng)格敏感性分析 49
3.2.3 試驗與模擬對比 52
3.2.4 泄爆口泄爆作用分析 55
3.3 泄爆效應(yīng)的影響因素分析 58
3.3.1 泄爆口布置對泄爆效應(yīng)的影響 58
3.3.2 泄爆面積對泄爆效應(yīng)的影響 64
城市淺埋管溝燃?xì)獗ò踩雷o(hù)
3.3.3 端部開口對泄爆效應(yīng)的影響 68
第 4 章 城市淺埋管溝燃?xì)獗ê奢d分布模型 71
4.1 管溝燃?xì)獗ㄟ^程研究 71
4.1.1 物理模型建立 71
4.1.2 爆炸過程分析 72
4.1.3 模擬結(jié)果分析 75
4.2 管溝燃?xì)獗ê奢d影響因素 83
4.2.1 管溝類型 83
4.2.2 可燃?xì)庠崎L度 86
4.2.3 管溝截面尺寸 88
4.2.4 管溝長度 91
4.3 超壓峰值分布模型 96
4.3.1 爆炸平面沖擊波物理模型 96
4.3.2 中間降壓段模型建立 97
4.3.3 中間降壓段模型修正 99
4.3.4 端部降壓段模型建立 105
4.3.5 超壓峰值分布模型簡化及驗證 106
第 5 章 管溝內(nèi)燃?xì)獗_擊波地面?zhèn)鞑ヒ?guī)律 109
5.1 燃?xì)獗ê奢d地面?zhèn)鞑ヒ?guī)律分析 109
5.1.1 物理模型 109
5.1.2 管溝外沖擊波傳播過程及機(jī)理分析 112
5.1.3 超壓時程曲線特征分析 116
5.1.4 超壓峰值分布規(guī)律 118
5.2 沖擊波超壓峰值的影響因素分析 120
5.2.1 點火位置的影響 121
5.2.2 泄爆口大小的影響 122
5.2.3 氣云長度的影響 123
5.2.4 截面面積的影響 124
第 6 章 城市淺埋管溝燃?xì)獗ㄊ鹿蕿?zāi)害效應(yīng)評估 126
6.1 管溝燃?xì)獗?zāi)害效應(yīng)評估 126
6.1.1 傷害準(zhǔn)則介紹 126
6.1.2 燃?xì)獗_擊波危險距離評估 129
6.2 青島1122原油泄漏爆炸事故 133
6.2.1 爆炸事故概況 133
6.2.2 事故仿真模型 136
6.2.3 仿真結(jié)果驗證及分析 137
6.2.4 荷載分布模型應(yīng)用 139
第 7 章 管溝蓋板在燃?xì)獗ê奢d作用下的動力響應(yīng) 144
7.1 城市淺埋管溝系統(tǒng) 144
7.1.1 截面形狀 144
7.1.2 矩形管溝結(jié)構(gòu)設(shè)計 145
7.1.3 管溝系統(tǒng)附屬設(shè)施 145
7.2 鋼筋混凝土矩形管溝模型驗證 148
7.2.1 LS-DYNA 軟件算法介紹 148
7.2.2 管溝燃?xì)獗ㄔ囼灪喗?149
7.2.3 模型驗證及網(wǎng)格敏感性分析 151
7.3 管溝蓋板動力響應(yīng)數(shù)值分析 156
7.3.1 參數(shù)設(shè)置 156
7.3.2 管溝蓋板在燃?xì)獗ê奢d下的動力響應(yīng)特征 158
7.3.3 管溝蓋板動力響應(yīng)的參數(shù)化分析 161
7.4 FRP 加固管溝抗爆性能數(shù)值模擬分析 164
7.4.1 FRP 加固管溝數(shù)值模型 164
7.4.2 動力響應(yīng)特性分析 165
7.4.3 FRP 參數(shù)分析 169
參考文獻(xiàn) 173