隧道標準通風設計與計算

2021-03-04 02:22:20 字數 4087 閱讀 4966

在隧道運營期間,隧道內保持良好的空氣和行車安全的必要條件。為了有效降低隧道內有害氣體與煙霧的濃度,保證司乘人員及洞內工作人員的身體健康,提高行車的安全性和舒適性,公路隧道應做好通風設計保證隧道良好通風。

隧道長度:長度為840m,設計交通量n = 1127.4輛/小時,雙向交通隧道。

單向交通隧道,當符合式(5.2.1)的條件時,應採用縱向機械通風。

5.1)

該隧道:遠期,

故應採用縱向機械通風。

虎山公路隧道通風設計基本引數:

道路等級山嶺重丘**公路

車道數、交通條件雙向、兩車道、

設計行車速度v = 40 km/h =11.11m/s

隧道縱坡i1 =2% l1 = 240 m i2 = -2% l2=600 m

平均海拔高度h = (179.65+184.11)/2 = 181.88 m

隧道斷面周長lr = 30.84

隧道斷面ar = 67.26 m2

當量直徑dr = 9.25 m

自然風引起的洞內風速 vn= 2.5 m/s

空氣密度:

隧道起止樁號、縱坡和設計標高:

隧道進口里程樁號為k0+160,設計高程181.36公尺。出口里程樁號為k1,設計高程180.58公尺。隧道總長度l為840m。

設計交通量:1127.4輛/h

交通組成:小客大客小貨中貨大貨拖掛

19.3% 30.1% 7.8% 17.3% 22.6% 2.9%

汽柴比:

小貨、小客全為汽油車

中貨為0.68:0.32

大客為0.71:0.29

大貨、拖掛全為柴油車

隧道內平均溫度:取

據《jtj026.1—1999公路隧道通風照明設計規範》中關於隧道內的co排放量及需風量的計算公式,行車速度分別按40km/h、20km/h、10km/h的工況計算。

取co基準排放量為:

考慮co的車況係數為:

據《jtj026.1—1999公路隧道通風照明設計規範》中,分別考慮工況車速40km/h、20km/h、10km/h,不同工況下的速度修正係數fiv和車密度修正係數fd如表5.1所示:

表5.1 不同工況下的速度修正係數和車密度修正係數取值

考慮co的海拔高度修正係數:

平均海拔高度: 取

考慮co的車型係數如表5.2:

表5.2考慮co的車型係數

交通量分解:

汽油車:小型客車218,小型貨車88,中型貨車133,大型客車241

柴油車:中型客車62, 大型客車98,大型貨車255,拖掛33

計算各工況下全隧道co排放量:

按公式(5.3.1)計算,

5.2.1)

式中——隧道全長co排放量(m/s)

——co基準排放量(),可取 ;

——考慮co的車況係數,取為1.0;

——車密度係數,按表5-1取值;

——考慮co的海拔高度係數,取

——考慮co的縱坡—車速係數,按表5-1取值;

——考慮co的車型係數,按表5-2取值;

——車型類別數;

——相應車型的設計交通量輛/h。

當查表得到:

qco =0.01 , fa =1.1 , fd =1.5 , fh =1.5 ,

l1 = 240 , l2 =600 , fiv1 =1.0 , fiv2 =1.0 ,

其他各種工況車速下co的排放量用同樣的方法計算,得出計算結果如表5.3:

表5.3 各工況車速下的co的排放量

最大co排放量:

由上述計算可以看出,在工況車速為10km/h時,co排放量最大,為:

稀釋co的需風量

根據技術要求,co的設計濃度為:

正常行駛,阻塞路段為

隧址夏季設計溫度取,換算成為絕對溫度

稀釋co的需風量按(5.3.2)公式計算:

5.2.2)

式中 ——隧道全長稀釋co的需風量(m/s)

——co設計濃度(正常路段為250ppm,阻塞路段為300ppm);

——標準大氣壓(kn/m),取101.325 kn/m;

——隧址夏季的設計氣溫(k),取 293k;

——隧址設計氣壓,取為 97.880kn/m;

——標準氣溫,取273k。

取煙霧基準排放量為:

考慮煙霧的車況係數為:

依據《jtj026.1—1999公路隧道通風照明設計規範》,分別考慮工況車速80km/h、 60km/h、40km/h、20km/h以及交通阻塞(阻塞路段車速按10km/h及長度按1km計算)時,不同工況下的速度修正係數和車密度修正係數如表所示:

5.4不同工況下的和

考慮煙霧的海拔高度係數

平均海拔高度:,取

考慮煙霧的車型係數如下表5.5

表5.5 考慮煙霧的車型係數

按公式(5.3.3)計算各工況車速下煙霧排放量:

(5.2.3)

式中 ——隧道全長煙霧排放量(m/s)

——煙霧基準排放量(m/),可取2.5 m/;

——考慮煙霧的車況係數,按規範取值,取 1.0;

——考慮煙霧的海拔高度係數,按規範查得取1.25;

——車密度係數,按表5-4取值;

——考慮煙霧的縱坡—車速係數,按表5-4取值;

——考慮煙霧的車型係數,按表5-5取值;

——柴油車車型類別數。

算出各工況車速下的煙霧排放量如下表5.6:

表 5.6 各工況車速下的煙霧排放量

最大煙霧排放量:由上述計算可知,在工況車速為10(km/h)時,煙霧排放量最大,為:

稀釋煙霧的需風量

根據規範,正常時取煙霧設計濃度為k=0.0070,交通阻滯時取煙霧設計濃度為k=0.0090

稀釋煙霧的需風量按公式(5.3.4)計算:

5.2.4)

式中 ——隧道全長稀釋煙霧的需風量(m/s)

煙霧設計濃度()

取每小時換氣次數為5次,則有:

5.3.5)

計算得:

co設計濃度為δ=300ppm

煙霧設計濃度k=0.0090

取隧道長度l=1000m

設計時速v=10km/h

則有:交通阻滯時稀釋co的需風量

交通阻滯時按煙霧排放量計算通風量

結論綜合以上計算可知,本隧道的通風量由煙霧排放量的需風量決定,為

隧道長度:

隧道斷面面積:

隧道斷面周長:

隧道當量直徑:

設計交通量(遠期):

需風量:

隧道設計風速:

隧址空氣密度:

表5.7 損失係數

(1)自然風阻力():

5.3.1)

式中 ——自然風阻力(n/m);

——隧道入口損失係數,可按規範取值,取0.6;

——自然風作用引起的洞內風速,取2~3 m/s,取3;

——空氣密度,取1.2kg/m

——隧道長度

——隧道壁面摩阻損失係數,可按規範取值,取0.02;

——隧道斷面當量直徑,計算得;

——隧道淨空斷面積(m),

——隧道斷面周長。

(2)通風阻抗力():

5.3.2)

式中——隧道設計風速(m/s),

(3)交通通風力():

5.3.3-1)

式中——交通通風力;

——隧道內與同向的車輛數,; (5.3.3-2)

——與同向的各工況車速(m/s)

——汽車等效阻抗面積(m)

5.3.3-3)

式中——小型車正面投影面積(m),可取2.13 m;

——大型車正面投影面積(m),可取5.37 m;

——小型車空氣阻力係數,可取0.5;

——大型車空氣阻力係數,可取1.0;

——大型車比例,為0.556 。

則有:當速度,

自然風阻力: ==

通風阻抗力: =

交通通風力: ==

==所需公升壓力():

=其他各種工況車速下,隧道內所需公升壓力用同樣的方法計算,得出計算結果5.8:

表5.8 隧道內所需公升壓力計算結果表

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