毕业设计之隧道通风照明设计.docx
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翠峰山隧道通风照明设计
7.1通风设计
7.1.1一般规定
公路隧道通风设计应综合考虑交通条件,地形,地物,地质条件,通风要求,环境保护要求,火灾时的通风控制,维护与管理水平,分期实施的可能性,建设与运营费用等因素。
隧道通风主要是应对一氧化碳(CO),烟雾和异味进行稀释,隧道通风的目的是供给洞内足够的新鲜空气,并冲淡,排除有害气体和降低风尘浓度,以改善劳动条件,保障作业人员及驾驶员的身体健康,减少安全事故。
7.1.2污染空气的稀释标准
我国的CO稀释标准
正常运行取250ppm
交通阻塞时,阻塞段的平均CO设计浓度取300ppm,经历时间不超过20min。
阻塞段的计算长度不超过1km。
7.1.3需风量计算
对于单向交通,可以用下列经验公式作为区分自然通风与机械通风的限界,判断是否采用机械通风
LN≥2×(7.1)
式中:
L—隧道长度(m)
N—设计交通量(辆/h)
取隧道长度2020m,设计交通量按长期考虑取N=1241辆/h,本隧道则用机械通风。
稀释CO的需风量计算
按《公路隧道通风照明设计规范》,CO排放量为
(7.2)
式中Qco—隧道全长CO的排放量 (m3/s)
qco—CO的基准排放量(m3/辆km),可取0.01m3/辆·km;
fa—考虑CO的车况系数,对于高速公路,取1.0;
fd—车密度系数,对于100km/h设计时速,取0.6;
表7.1车密度系数fd
工况车速(km/h)
100
80
70
60
50
40
30
20
10
fd
0.6
0.75
0.85
1
1.2
1.5
2
3
6
fh—考虑CO的海拔高度系数,可取1.0;
fm—考虑CO的车型系数,按表6.1.2取值;
fiv—考虑CO的纵坡车速系数,按规范取1.4;
Nm—相应车型的设计交通量,见表7.3。
表7.2考虑CO的车型系数
车车型
各种
柴油车
汽油车
小客车
旅行车、轻型货车
中型货车
大型客车、拖挂车
1.0
1.0
2.5
5.0
7.0
代入数据到(7-2)得
当Vt=100km/h时,
Qco=
在各个工况速度下的CO的排放量如下表所示。
表7.4各工况车速下CO排放量(单位m3/h)
工况车速(km/h)
100
80
60
40
20
10
CO排放量
0.0189
0.0203
0.0226
0.0338
0.0704
0.1082
注:
交通阻滞按最长1000km计算。
最大CO排放量由上述计算可知在工况车速为10km/h时,CO排放量最大,为
稀释CO的需风量
隧址设计气温tm=20℃,换算为绝对温度为T=293K。
稀释CO到容许浓度的需风量为
(7.3)
式中:
P0——标准大气压(kN/m2),取101.325kN/m2
P—隧道内设计气压,
P=P0·
计算得到P=1.041632P0
代入数据到(7-3)得
Qreq(co)=
(2)烟雾排放量为
QVI=·qVI·fa(VI)·fd·fh(VI)·fiV(VI)·L·(Nm·fm(VI))(7.4)
式中:
QVI—隧道全长烟雾排放量(m3/s)
qVI—烟雾基准排放量(m3/辆km),可取2.5m3/辆·km;
fa(VI)——考虑烟雾的车况系数,高速公路取1.0;
fh(VI)——考虑烟雾的海拔高度系数,可取1.0;
fiV(VI)——考虑烟雾的纵坡车速系数,按规范取3.1;
fm(VI)——考虑烟雾的车行系数
nD—柴油车车型类别系数;
L—隧道长度,2020m。
表7.5考虑烟雾的车型系数fm(VI)
柴油车
轻型货车
中型货车
重型货车、大客车、拖挂车
集装箱车
0.4
1.0
1.5
3~4
代入数据到(7-4)得:
当Vt=100km时
QVI=
在各个工况速度下的CO的排放量如下表所示。
表7.6各工况车速下烟雾排放量(单位m3/s)
工况车速(km/h)
100
80
60
40
20
10
烟雾排放量
1.484
1.604
1.671
1.804
2.082
4.164
注:
交通阻滞时按最长1000m计算。
最大烟雾排放量为当车速为10km/h时,
因此可由稀释烟雾到设计浓度所需通风量为
(7.5)
式中:
K—烟雾设计浓度m-1,
对于设计时速100km/h,取0.0065;
代入数据得:
(3)稀释空气中异味的需风量
取每小时换空气8次,则有
Qreq(异)=
(4)考虑火灾时排烟的需风量
取火灾排烟的风速为Vr=3m/s,则需风量为
Qreq(火)=Ar·Vr=63.54×3=190.62m3/s
综上所述,需风量按较大值取值,故取需风量Q=640.615m3/s
7.1.4通风机数量计算
隧道内所需升压力有以下三项决定
(1)空气在隧道内流动受到的摩擦阻力及出入口损失为
(7.6)
式中:
△Pr—自然风阻力,N/m2
ζe—隧道入口损失系数,可取0.6,
vr—隧道设计风速,m/s,本隧道为vr==7.731m/s
λr—隧道壁面摩阻损失系数,可取0.02
ρ—空气密度,kg/,可取1.2
Dr=—隧道断面当量直径Dr===7.85m
Ar—隧道净空断面积,本隧道为63.54
Cr—隧道断面周长,本隧道为32.38m
代入数据得:
(2)隧道两洞口等效压差:
引起隧道自然风流的两洞口等效压差取△Pn=10Pa。
(3)交通风所产生的风压:
(7.7)
式中:
△pt—交通风力(N/m3)
—隧道内与同向的车辆数,辆
—隧道内与反向的车辆数,
vr—隧道设计风速,m/s,本隧道为vr==7.731m/s
—与反向的各工况车速
—与同向的各工况车速
Am—汽车等效抗阻面积,可按下式计算。
(7.8)
式中:
—小型车正投影面积,可取2.13m
—小型车空气阻力系数,可取0.5
—大型车正投影面积,可取5.37
—大型车空气阻力系数,可取1.0
—大型车混入率,为0.19
计算可得汽车等效阻抗面积
代入数据到式7-7得
根据上述计算,采用可逆转的射流风机可充分利用交通风产生的风压,两洞口存在的等效压差由于较不稳定,应作为阻力计算,因此隧道需要的升压力为
Pa
(4)1120型射流风机所需台数
1120型射流风机每台的升压力为,由
=0.98m2==0.0101
=30m/s==0.0517
(7.9)
代入数据得
则:
合计需要10台1120型射流风机,按5组布置。
7.2照明设计
7.2.1照明设计
1、中间段照明
中间段的照明基本任务是保证停车视距,中间段的照明水平与空气透过率,行车速度以及交通量等因素有关。
对于设计时速100km/h,设计交通量为1241辆/h,按规范要求,参照两车道的情况,中间段亮度应为4cd/m2,隧道两侧墙面2m高范围内,宜铺设反射率不小于0.7的墙面材料。
灯具布置应满足闪烁频率低于2.5H或高于15HZ,中间段灯具的平面布置形式可采用中线布置、两侧交错布置或两侧对称布置,本设计采用两侧交错布置。
紧急停车带宜采用荧光灯光源,其照明亮度应大于7cd/m2,连接通道亮度应大于2cd/m2。
中间段的照明选用功率为100W的高压钠灯,以行车中线交错布置,灯具横向安装范围为行车道左右4m处,安装高度为距路面5m,纵向间距为5m,灯具纵向与路面保持水平,横向倾角为9o。
洞外接近段照明
在隧道照明区段中,在隧道洞口(设有光过渡建筑时,则为其入口)前,从注视点到适应点之间的一段道路,在照明上称为接近段。
在照明设计中,车速与洞外亮度是两个主要的基准值,本隧道设计车速为100km/h,洞外亮度参照规范取值为4500cd/m2。
由于发耳隧道的所处位置走向近于东西向,因此要采取措施降低洞外亮度。
接近段可以采取以下洞外减光措施
(1)从接近段起点起,在路基两侧种植常青树;
(2)大幅坡面绿化;
(3)洞口采用翼墙式时,墙面宜采用冷色调,其反射率应小于0.17;
接近段长度应取洞外一个照明停车视距,对于纵坡为1.75%,设计时速为100km/h,取DS=167m。
按照《公路隧道通风照明设计规范》规定,在洞口土建完成时,应采用黑度法进行洞外亮度实测。
实测值与设计值的误差如超出±25%,应该调整照明系统的设计。
洞外亮度实测时应测位置是接近段起点,接近段长度应取洞外一个照明停车视距。
接近段照明选用功率为200W的高压钠灯,布置在路基两侧,对称布置,布置高度为5m,纵向间距为4m。
2、入口段照明
在隧道照明区段中,进入洞口的第一段称为入口段。
其照明亮度Lth计算
Lth=k·L20(s)(7.10)
式中:
Lth—入口段亮度(cd/m2);
k—入口段亮度折减系数,本隧道按规范取值为0.035
L20(s)—洞外亮度,本隧道设计为4500cd/m2
代入数据得:
Lth=0.035×4500=157.5cd/m2。
入口段长度可以由下式计算
(7-11)
式中:
h—为洞口内净空高度(m),为7.3m
Ds—为照明停车视距,按规范取167m。
计算得:
Dth=1.154×167-(7.3-1.5)/tan10°
=159.8m
入口段的照明由基本照明和加强照明两部分组成,基本照明的灯具布置应按中间段照明考虑,选用100W高压钠灯,灯具横向安装范围为行车道左右4m,安装高度为距路面5m,纵向间距5m。
加强照明400W的高压钠灯,其布置为2个一组,安装高度为距路面5m,纵向间距1.5m。
从洞口以内10m左右处开始布设。
过渡段照明
过渡段由TR1、TR2、TR3三个照明段组成,与之对应的亮度可分别取
Ltr1=0.3×Lth=0.3×157.5=47.25cd/m2
Ltr2=0.1×Lth=0.1×157.5=15.75cd/m2
Ltr3=0.035×Lth=0.035×157.5=5.5125cd/m2
过渡段各照明段的长度根据规范可分别取106m,111m,167m。
灯具布置位置与入口段基本照明布置相同,选用400W高压钠灯,间距取5m;加强照明采用400W高压钠灯,TR1段间距2m,TR2段间距8m,TR3段亮度小于中间段照明亮度,所以TR3段照明设计与中间段相同。
2个一组布置。
出口段照明
翠峰山隧道为单向交通隧道,应设置出口段照明,出口段长度取60m,其亮度取中间段亮度的5倍,即为20cd/m
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- 毕业设计 隧道 通风 照明设计