[發明專利]一種頂部含橫梁的隧道火災試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201810011309.9
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108022496A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 鐘茂華;田向亮;劉暢
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00;G09B25/04;G01N33/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供的一種頂部含橫梁的隧道火災試驗裝置及試驗方法，所述試驗裝置包括：支撐架和隧道模型，隧道模型為兩端部敞開的長方體，隧道模型的底板固定在支撐架的上面板上，隧道模型的頂板上設有多個高度可調的橫梁，且橫梁沿隧道模型的縱向方向均勻布置；火源設置在隧道模型的底板中部；在橫梁之間設置多個頂棚熱電偶。本發明提供的隧道火災試驗裝置，可用于研究含頂部橫梁隧道火災煙氣擴散規律，同時通過試驗裝置和試驗方法，研究得到的含頂部橫梁隧道火災煙氣擴散的相關模型和方法，將為優化隧道火災現場救援策略提供技術支持；可對隧道頂部的橫梁、管道，內支撐框架，風門等一系列構筑物的位置和尺寸設計提供技術性指導。

技術領域

本發明涉及火災試驗技術領域，更具體地，涉及一種頂部含橫梁的隧道火災試驗裝置及試驗方法。

背景技術

橫梁指的是在上部結構中，沿建筑物橫向設置并支承于主要承重構件上的梁。水平支撐梁、橫隔梁、框架梁、連系梁都屬于橫梁的范疇。橫梁廣泛存在于公路隧道、地鐵換乘隧道、建筑物走廊隧道等狹長隧道內。

隧道結構為狹長受限空間，外部由巖石、混凝土或土層包圍，僅有兩端兩個出口。在火災情況下，隧道火災產生的有毒有害高溫煙氣在火羽流以及浮力的作用下迅速向隧道頂部擴散，高溫煙氣與隧道頂部對流換熱后使得隧道結構的溫度迅速上升，高溫將對隧道結構的穩定性和完整性構成嚴重的威脅。熱煙氣由于受到空間限制在煙氣到達隧道頂部之后迅速沿隧道縱向方向蔓延，并迅速填充整個隧道空間，造成隧道空間內能見度降低，有毒有害氣體濃度增高，對于人員疏散和消防救援極為不利。

隧道火災情況下，多采用縱向通風排煙、射流風機通風排煙、頂部排煙三種機械通風模式，通風量及風速對于能否有效的控制火災煙氣擴散、提高火場能見度、降低有毒有害氣體濃度具有重要意義。基于上述特點，眾多學者針對火源大小、隧道尺寸、隧道坡度、車輛阻塞比、通風模式、通風風速等特性參數，通過模型實驗、數值模擬和全尺寸實驗對隧道火災頂棚最高溫度、頂棚溫度衰減規律、煙氣蔓延規律、臨界風速、煙氣逆流長度等問題進行了大量研究。

但是，現有的隧道火災試驗裝置及方法，未考慮隧道頂部結構對于火災煙氣擴散特性如最高頂棚溫度、頂棚溫度衰減規律、煙氣層高度、臨界風速、逆流長度等的影響；以及，現有的隧道火災試驗裝置及方法無法對隧道頂部橫梁、管道，內支撐框架，風門等一系列構筑物的位置和尺寸設計提供指導。

發明內容

針對上述的技術問題，本發明提供一種頂部含橫梁的隧道火災試驗裝置及試驗方法。

第一方面，本發明提供一種頂部含橫梁的隧道火災試驗裝置，包括：支撐架和隧道模型，所述隧道模型為兩端部敞開的長方體；所述隧道模型的底板固定在所述支撐架的上面板上，所述隧道模型的頂板上設有多個高度可調的橫梁，且所述橫梁沿所述隧道模型的橫向方向均勻布置；火源設置在所述隧道模型的底板的中部；在所述橫梁之間設置多個頂棚熱電偶。

其中，所述的隧道火災試驗裝置，還包括：在所述隧道模型的端部敞口處設有縱向排煙風機；在所述隧道模型的頂板上設置至少一個射流風機；或者，在所述隧道模型的頂板上設置至少一個頂部排煙風機。

其中，所述的隧道火災試驗裝置，還包括：在所述隧道模型的頂板與底板之間設置多個熱電偶束，且所述熱電偶束沿所述隧道模型的橫向方向均勻布置；所述熱電偶束包括多個熱電偶，且所述熱電偶均勻布置在所述熱電偶束所在的截面上。

其中，所述的隧道火災試驗裝置，還包括：設置在所述隧道模型的頂板下方的多個煙氣分析儀，且所述煙氣分析儀位于所述火源的下風向。

其中，所述的隧道火災試驗裝置，還包括：設置在所述隧道模型的底板上的多個熱流計，且所述熱流計位于所述火源的下風向。

其中，所述的隧道火災試驗裝置，還包括：設置在所述隧道模型的頂板與底板之間的多個風速儀組，且所述風速儀組沿所述隧道模型的縱向方向均勻布置；所述風速儀組包括多根風速儀，且所述風速儀均勻布置在所述風速儀組所在的截面上。