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火灾是一种灾难性燃烧现象,而作为地下空间主要交通方式的隧道,在城市交通压力的解决方案中发挥了极其重要作用。同时,由于隧道环境的封闭性和人员疏散的困难,一旦隧道发生火灾,往往造成重大的人员伤亡和经济损失。细水雾灭火技术具有高效、环保、节水、洗烟等优势,开展细水雾作用下火灾中沉管隧道力学性能的研究,对隧道火灾安全技术的发展和细水雾灭火技术的推广应用具有重要意义。本文以国内某沉管隧道为原型,搭建沉管隧道实验模型,在自然通风条件下利用热电偶对火场温度进行测量得到火灾升温曲线。将所实测的火灾升温曲线应用有限元分析软件ABAQUS模拟分析沉管隧道在自然通风条件下的温度场变化,分别得到沉管隧道断面顶部、外侧墙和内侧墙的18个不同测点的温度时间曲线。再对此沉管隧道进行热力耦合分析,得到隧道的位移云图、各测点的时间位移曲线以及时间应力曲线。结果表明:在自然通风条件下沉管隧道的表面最高温度分别达到572.5℃,而混凝土保护层处的钢筋表面温度达到167.5℃,GINA止水带处的最高温度为26.62℃。隧道表面应力先增大再减小,且顶部应力最大值为48.07Mpa,竖直方向常温下最大位移为向下的7.95mm,随着火灾的发生温度迅速升高,位移减小到向下的4.09mm,热膨胀使隧道整体产生了向上的位移3.86mm,达到了 48.49%。外墙和内墙常温下的水平位移分别为0.63mm和0.55mm,随着火灾的发生温度迅速升高,外墙和内墙的水平位移最大达到6.81mm和1.61mm,分别增加了 980.95%和 191.09%。进一步地,以同样的模型再进行细水雾灭火实验,调整细水雾的压力,测试和对比分析细水雾作用下火场温度的演变过程。并利用ABAQUS 比较分析细水雾对隧道温度场的影响,再进行热力耦合模拟,与未采用灭火措施时进行对比分析,得到不同压强细水雾灭火对沉管隧道的影响。结果表明:有细水雾灭火下的钢筋表面温度不足100℃,而没有细水雾灭火的钢筋温度高达167.5℃,2MPa细水雾可以减小热膨胀变形11.25%,而6MPa细水雾时可以减小30.50%,2MPa和6MPa细水雾GINA止水带处的最高温度分别为24.87℃和24.66℃。可见细水雾灭火可以大幅度减小钢筋的温度,减小高温对钢筋力学性能的破坏。