随我国城市化进程的发展,一种专门应用于统筹管理市政管线的新型建筑设施——城市地下综合管廊应运而生。在各类纳入管廊的市政管线中,城镇燃气管道是一类特殊的管线,“燃气入廊”后,因燃气管道的高风险性及管廊结构的空间密闭性所引起的安全问题不可忽视。然而,由于国内对管廊应用理论与经验的欠缺,建设者和管理者往往对管廊内可能发生的燃气灾害特征和防灾技术要点缺少足够的认识。在这样的问题背景下,本文遵循防灾减灾工程及防护工程学科的宗旨,以管廊内燃气灾害链为主线,针对燃气泄漏扩散规律、燃气爆炸演化规律及结构爆炸动力响应规律等相互承接、前后呼应的三部分内容开展相应研究工作:1)采用计算流体动力学方法对管廊内燃气泄漏扩散规律进行探讨,并且在气体爆炸极限理论的基础上建立燃气泄漏致爆炸的危险性系数模型。通过计算结果得出,在无通风条件下,管廊内燃气气团沿舱室顶棚呈条状分布规律,甲烷浓度沿高度自上向下逐渐降低。根据本文研究结果提出综合管廊燃气事故防控举措的建议:在采取通风策略时,应考虑燃气管道内压并结合管道材性对泄漏孔尺寸进行预测,综合两部分信息对通风频次进行试算和调整。在本文所研究工况中,当燃气管道内压为0.8MPa、泄漏孔径为10mm时,推荐设置的通风频次为每小时18次;燃气管道内压0.4MPa、泄漏孔径10mm时,推荐设置通风频次为每小时9次;通过建立的燃气致爆危险性系数模型对燃气浓度与致爆危险系数进行映射,以实现对燃气致爆风险性的直观定量评估。2)调整管廊空间特征及燃气聚集规律边界条件开展关于管廊内燃气爆炸演化规律的研究工作并建立燃气爆炸峰值压力计算模型。研究结果表明,燃气的爆炸过程由化学反应和湍流效应共同控制,但湍流作用占据主导作用。此外,燃气舱壁面及内部障碍物分布情况对爆炸过程产生显著的湍流加速效应。在大量计算工作的基础上,通过量纲分析理论梳理爆炸问题脉络并建立压力计算模型函数骨架,以气团体积、燃气浓度及舱室面积为控制变量,建立燃气爆炸峰值压力计算模型,实现对爆炸后果的高效评估。3)采用流固耦合方法考虑管廊和燃气间的相互作用,建立“土壤-管廊-空气-混合气体”流固耦合数值模型,探讨混合气体体积、形状、聚集位置等因素对结构动力响应的影响机制。根据数值计算结果提出,在燃气浓度恒定时,混合气体体量与产生的爆炸压力幅值为正相关关系;舱室横向面积在一定范围内与燃气爆炸冲击波强度成负相关,本文设定的混合气体体积108m~3、甲烷浓度9.5%的计算场景中,2.0m×3.0m是计算求得较优的舱室尺寸配置;混合气体聚集于舱室顶部时,受气体流动特性影响,爆炸作用域存在自上而下、自下返上的循环往复过程,不对称的荷载分布导致舱室隔墙转角区域产生更大应力幅值。根据本文研究结果,进一步对管廊建设工作提出优化舱室面积和加强关键区域保护措施的抗爆设计建议。