寒区隧道保温层铺设长度的计算方法

目前寒区隧道保温层铺设长度的设计要求隧道洞内温度场已知,为克服设计时暂无洞内气温实测资料的问题,基于由隧道进、出口气象条件及隧道地形条件求解的温度场解析解,提出了一种保温层铺设长度的计算方法.首先根据由隧道进口气象参数得到的洞内空气年温度振幅与由出口气象参数得到的洞内空气年温度振幅相等这一条件,计算得到受进出口气象影响的临界长度lM.当距隧道进口的长度小于临界长度lM时,利用进口气象参数计算隧道进口段围岩及衬砌温度场;当距隧道进口的长度大于临界长度lM时,利用出口气象参数计算出口段围岩及衬砌温度场,然后由隧道温度场中初期支护与围岩交界面出现0℃的位置确定保温层铺设长度.在铺设保温层后,洞内空气与围岩的对流换热发生变化,根据未铺设保温层和铺设保温层两种情况下的流入控制体的能量相等的条件,推导了保温层铺设长度的修正系数,从而计算出保温层铺设的最终长度.结合实际工程,利用提出的方法计算出保温层铺设长度,分析了关键参数对铺设长度的影响,结果表明:铺设长度随着地温梯度的增加逐渐减小,铺设长度随洞内风速的增加迅速增大.

曲线寒区隧道保温层铺设长度计算方法研究

为探究隧道曲率对保温层设计以及隧道纵向温度场分布的影响,以河北延崇高速金家庄隧道为研究对象,采用理论推导、CFD模拟的方法探讨隧道曲率对寒区隧道温度场分布特征的影响,并推导出不同曲率下的隧道保温层铺设长度计算方法。研究结果表明:1)隧道的曲率造成了隧道内空气的非对称流动,进而造成隧道左右侧对流换热不对称,以及温度分布的不对称,且曲率越大,非对称现象越明显;2)隧道内外侧的边界层空气速度差异随曲率的增大而增大,由于离心力造成的偏移效应在隧道进洞深度150 m处出现并迅速达到稳定;3)提出的保温层铺设长度计算公式考虑了曲率造成的隧道内温度非对称现象,可用于计算不同曲率隧道的保温层铺设长度。

泡沫轻质混凝土保温层在季节性冻土区公路路基工程的应用研究

文章使用数值模拟方法,结合ABAQUS有限元模拟分析手段,对某公路设置泡沫轻质混凝土保温层路基的温度场变化进行分析并处理,对泡沫混凝土应用在季节性冻土区公里路基工程的情况进行研究。结果显示,路基温度场分布不是和路基中心线呈轴对称分布,从路基中心线向左右两侧路肩保温效果逐渐降低,保温效果较低的位置主要为左右两侧路肩。将铺设长度设置为路基面+路肩下1/3路基边坡长度时,将会改变路基土中温度,并出现最高幅度的冻结线抬升。左侧路肩下部土体地温会随着泡沫混凝土保温层长度的增长而提高,同时后者还会提升冻深线。与此同时,左右路肩下部及路基中线土体冻结范围会随着路基面层铺设泡沫混凝土保温层厚度的增长而减小。按照路基边缘路肩向下延长1.35m的位置铺设泡沫混凝土保温层,厚度为75mm。该优化方案能够尽可能避免出现路面和路基的冻害,同时节约材料,成为同等地域环境下施工的有力支撑。