随着经济的快速发展,城市地下空间得到大力开发,作为一种新型典型的地下空间,城市地下综合管廊已成为各大城市兴建的重要基础设施和“生命线”。城市地下综合管廊电力舱室敷设有各种电压的电缆线,可燃电缆集中、电缆外层保护套管老化易燃等多种因素耦合,加大了城市地下综合管廊内电缆火灾发生的可能性和危险性。由于电缆的特殊结构,其火蔓延不同于一般情况下的可燃固体表面火蔓延;不同结构的城市地下综合管廊内的烟流行为,也有别于其他地下空间。因此研究城市地下综合管廊电缆火蔓延行为及烟流特性具有重要意义。本文选用绝缘层厚度3 mm的橡胶绝缘铜芯电缆,在“一型”管廊实验平台中开展火灾实验。通过改变电缆的芯数、根数、电缆层间距及电缆横向间隙等多个因素,对比分析电缆的火焰高度、火焰宽度及火蔓延速度变化,揭示城市地下综合管廊电缆的火蔓延行为规律。实验结果表明:随着电缆芯数的增加,电缆火焰高度与火焰宽度均增大,火蔓延速度呈线性减小;随着电缆根数的增加,电缆火焰高度、火焰宽度和火蔓延速度均增大;多层电缆火蔓延实验中,当电缆层间距小于10 cm时,随着间距的增大,火焰高度近似线性增加,火焰宽度近似线性减小,当电缆层间距固定时,电缆火焰宽度随电缆横向间隙的增大而减小,火焰高度随电缆横向间隙的增大先增大后减小,电缆横向间隙1.0 cm时的火焰高度最大。多层电缆火蔓延速度方面,电缆层间距为4.5 cm或7.0 cm时,各层电缆火蔓延速度由底层至顶层依次增加,电缆层间距为9.5 cm或10.0 cm时,各层电缆火蔓延速度由底层至顶层依次减小。电缆横向间隙为1.0 cm~2.5 cm时,中层电缆火蔓延速度最小,电缆横向间隙为3.0 cm~4.0 cm时,各层电缆火蔓延速度由底层至顶层依次减小。通过对“一型”管廊多层电缆火灾烟气温度分布的研究分析,得到竖向区域的温度随着高度的降低依次减小,受电缆燃烧区移动影响,近燃烧区的竖向区域温度因火焰辐射传热而再次升高。在电缆火灾快速发展时期内,横向顶棚及壁面温度逐渐升高,而当电缆火焰整体水平蔓延后,火焰辐射与热烟气的影响范围随着电缆燃烧区的移动而变化,近燃烧区的温度变化相比远燃烧区较大。通过对“T型”结构城市综合管廊电缆火蔓延及烟流特性的数值模拟研究,确定了典型不同起火位置的电缆火灾危险性大小,分析了管廊内竖向与横向区域的温度分布规律,发现了交叉口处容易形成“蓄烟”现象,并以交叉口为重点研究区域展开分析,得出了顶棚温度随着火源功率的增大呈线性增加,烟气层高度随纵向风速的增加而降低。本文以城市地下综合管廊为工程背景,通过开展“一型”管廊电缆火灾实验及“T型”管廊电缆火灾数值模拟的研究,揭示了城市地下综合管廊电缆火蔓延行为及烟流特性的变化机制,研究结果为城市地下综合管廊性能化防火设计提供参考依据。该论文有图63幅,表12个,参考文献85篇。