第七届全国防灾减灾工程学术会议

随着国内外氢能战略的推进及氢燃料电池车辆产业的发展，高压氢气泄漏引发的燃烧及爆炸作用下的安全问题引起广泛重视。氢气的燃烧或爆炸不仅对周围人员构成致命风险，也对桥梁等各类基础设施的结构安全产生了严重威胁。车载高压储氢系统泄漏后，氢气易点燃形成射流火焰，其作用特征与燃油及危化品火灾存在显著区别，所导致的钢结构火损问题亟需深入研究。本研究对暴露于氢气泄漏引发的喷射火焰下的桥梁吊索的安全性开展了分析，首先通过计算流体动力学仿真，研究典型大跨悬索桥吊杆氢安全事故场景下吊杆附近氢气泄漏引发的喷射火焰作用，而后考虑典型大跨悬索桥吊杆结构设计及荷载特征，引入氢泄漏燃烧导致的热载荷作为边界条件，开展吊杆的热-力耦合损伤分析。结果表明，最不利氢安全事故场景下，由于氢射流火焰产生极高的热通量，吊杆横截面温度可能在200秒内达到临界值，而进一步考虑高强钢丝材料的高温本构关系，其大约在160秒时开始出现局部火损。此外，通过增加防火保护层可能无法有效应对氢气喷射火焰。研究成果可为桥梁结构氢安全性能评价及防护策略制定提供科学依据，保障氢能大规模输运及使用需求下结构的安全运行。
 

桥梁结构;氢安全；;射流火焰;吊杆;热力耦合分析