一种隧道管段接头处温度的确定方法、装置、设备及介质

本发明涉及隧道领域，特别涉及一种隧道管段接头处温度的确定方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、沉管隧道是作为水下隧道的施工方法之一，具有对地基承载力要求低、埋深要求浅、对水文和地质适应能力强、不影响航运交通、防水性能好等优点。隧道接头一般有管节接头与节段接头两种形式，其作为沉管隧道重要的技术要点，施工难度大且技术要求高，关乎整个隧道的安全性能及使用年限。由于沉管隧道一般深埋于水底，外部处于高水压状态，接头需具备良好的水密性与柔韧性，通常采用特殊橡胶材料制作接头止水带，如：gina止水带与omega止水带。而橡胶一般都难以在火灾的高温下保持其性能，在高水压情况下，一旦沉管隧道内部发生火灾导致接头的结构或橡胶止水带发生破坏，就会造成灾难发生。火灾下沉管隧道接头的水密性与柔韧性，主要取决于火灾中止水带自身温度，但沉管隧道火灾中止水带温度计算方法缺乏明确的标准，存在一定的缺陷。因此，需要研究一种新的确定方法，对沉管隧道火灾中止水带温度做出确定。

技术实现思路

1、本发明所要解决的主要技术问题是提供一种隧道管段接头处温度的确定方法、装置、设备及介质，能够确定出不同构造尺寸和不同混凝土强度下隧道管段接头处温度。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案之一如下：

3、一种隧道管段接头处温度的确定方法，包括如下步骤：

4、确定混凝土沉管隧道管段接头处的构造及各部分的尺寸；

5、确定耐火极限时防火板或防火涂料的背面温度；

6、计算混凝土沉管隧道混凝土表面的温度；

7、计算钢端头的温度；

8、确定gina止水带的温度；

9、确定omega止水带的温度。

10、在一更佳的实施例中，所述各部分的尺寸包括防火板尺寸、gina止水带尺寸、omega止水带尺寸、以及钢端板相对隧道混凝土表面的距离。

11、在一更佳的实施例中，所述防火板背面温度tfpb是根据沉管隧道消防设计要求确定隧道耐火极限、结合hcinc隧道火灾升温曲线计算耐火极限时隧道内环境温度tmax，再利用平壁传热公式计算得出防火板背面温度tfpb。

12、在一更佳的实施例中，所述计算混凝土沉管隧道混凝土表面的温度包括：确定隧道混凝土表面与防火板接触情况，若接触良好则混凝土表面温度与防火板背面温度相同，反之，则需通过传热学理论计算混凝土表面温度tc,s。

13、在一更佳的实施例中，所述计算钢端头的温度包括：利用平壁传热原理确定钢端头位置混凝土的温度tc,in，确定隧道混凝土与钢端头接触情况，若接触良好则tc,in即为钢端头的温度ts，反之，则需通过传热学理论计算钢端头的温度ts。

14、在一更佳的实施例中，所述确定gina止水带的温度包括：确定gina止水带与钢端头接触程度，结合传热学理论确定gina止水带表面温度tgs，利用传热学理论，并结合gina止水带各方向尺寸，确定止水带核心区温度tgc。

15、在一更佳的实施例中，所述确定omega止水带的温度包括：确定防火板背面与omega止水带表面间的传热路径，利用相应的计算方法计算omega止水带的表面温度tos，结合omega止水带尺寸即可判定止水带整体温度toi。

16、本发明提供的技术方案之二如下：

17、一种隧道管段接头处温度的确定装置，包括：

18、沉管隧道管段检测模块，用于确定混凝土沉管隧道管段接头处的构造及各部分的尺寸；

19、第一温度检测模块，用于确定耐火极限时防火板或防火涂料的背面温度；

20、第二温度检测模块，用于计算混凝土沉管隧道混凝土表面的温度；

21、第三温度检测模块，用于计算钢端头的温度；

22、第四温度检测模块，用于确定gina止水带的温度；

23、第五温度检测模块，用于确定omega止水带的温度。

24、本发明提供的技术方案之三如下：

25、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的隧道管段接头处温度的确定方法。

26、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的隧道管段接头处温度的确定方法。

27、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

28、1)本发明利用传热学理论，结合管段接头各构造之间的热传递路径，充分考虑各构造材料热工性能，能够根据隧道内部高温环境确定隧道接头各构造温度，进而识别柔性或半柔性隧道接头防火保护设计的有效性。

29、2)本发明考虑到隧道接头防火保护设计的多样性，对各类燃料火灾、不同接头构造尺寸、不同防火材料均有较好的适用性，所采用的公式简洁明了、清晰，通过合理的计算，确定混凝土管隧道管段接头处温度，计算结果安全可靠，避免过度防火保护设计造成的成本增加。

30、本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种隧道管段接头处温度的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的隧道管段接头处温度的确定方法，其特征在于：所述各部分的尺寸包括防火板尺寸、gina止水带尺寸、omega止水带尺寸、以及钢端板相对隧道混凝土表面的距离。

3.根据权利要求1所述的隧道管段接头处温度的确定方法，其特征在于：所述防火板背面温度tfpb是根据沉管隧道消防设计要求确定隧道耐火极限、结合hcinc隧道火灾升温曲线计算耐火极限时隧道内环境温度tmax，再利用平壁传热公式计算得出防火板背面温度tfpb。

4.根据权利要求1所述的隧道管段接头处温度的确定方法，其特征在于，所述计算混凝土沉管隧道混凝土表面的温度包括：确定隧道混凝土表面与防火板接触情况，若接触良好则混凝土表面温度与防火板背面温度相同，反之，则需通过传热学理论计算混凝土表面温度tc,s。

5.根据权利要求1所述的隧道管段接头处温度的确定方法，其特征在于，所述计算钢端头的温度包括：利用平壁传热原理确定钢端头位置混凝土的温度tc,in，确定隧道混凝土与钢端头接触情况，若接触良好则tc,in即为钢端头的温度ts，反之，则需通过传热学理论计算钢端头的温度ts。

6.根据权利要求1所述的隧道管段接头处温度的确定方法，其特征在于：所述确定gina止水带的温度包括：确定gina止水带与钢端头接触程度，结合传热学理论确定gina止水带表面温度tgs，利用传热学理论，并结合gina止水带各方向尺寸，确定止水带核心区温度tgc。

7.根据权利要求1所述的隧道管段接头处温度的确定方法，其特征在于，所述确定omega止水带的温度包括：确定防火板背面与omega止水带表面间的传热路径，利用相应的计算方法计算omega止水带的表面温度tos，结合omega止水带尺寸即可判定止水带整体温度toi。

8.一种隧道管段接头处温度的确定装置，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的隧道管段接头处温度的确定方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的隧道管段接头处温度的确定方法。

技术总结
本发明涉及隧道领域，特别涉及一种隧道管段接头处温度的确定方法、装置、设备及介质。隧道管段接头处温度的确定方法，包括如下步骤：确定混凝土沉管隧道管段接头处的构造及各部分的尺寸；确定耐火极限时防火板或防火涂料的背面温度；计算混凝土沉管隧道混凝土表面的温度；计算钢端头的温度；确定GINA止水带的温度；确定OMEGA止水带的温度。采用本发明提供的方法可以确定出不同构造尺寸和不同混凝土强度下隧道管段接头处温度。

技术研发人员：董毓利,齐建全,房圆圆,张大山,段进涛,林剑青
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13