城市地下综合管廊作为保障城市正常运行的重要基础设施,能有效提升城市综合承载能力和规范城市管线布局。然而,综合管廊由于其内部结构复杂、管线众多,一旦发生燃爆极易引发连锁及耦合灾害事故。燃气管线因泄漏引发的爆燃往往会造成重大损失和人员伤亡事故。故综合管廊在规划设计初期必须考虑众多不稳定因素,其中燃气管线是否入廊就是一个焦点问题。通常情况下,入廊燃气管线采用单独成舱的办法,将燃气管线与其他管线分隔开,一方面降低燃气爆炸事故风险,另一方面避免管廊耦合灾害事故发生。本文通过确定最不利工况条件,阐明燃气舱预混爆炸事故中超压作用影响因素,旨在评估超压作用对舱室结构的危害性,分析燃气入廊的可行性,探讨了综合管廊安全防护措施,进一步提高综合管廊燃气舱结构布局的科学化和规范化水平。本文采用实验研究与数值模拟相结合的方法,研究了狭长有限空间预混可燃气体点燃后的火焰传播阵面形态、影响因素和传播机制。搭建了缩尺寸的燃气舱模拟实验平台,开展甲烷-空气预混气体的爆炸实验,发现管廊两侧通风口具有泄压作用,能有效降低管廊结构安全风险;同时,分别构建了二维/三维数值计算模型,并将实验数据和数值结果进行了对比分析,发现计算过程非线性模型求解更为复杂,但三维数值模型考虑因素较为全面,与实际物理模型的契合度更高,模拟结果更贴近于实验测试值。本文以一个已建成的综合管廊为研究对象,创新性地考虑了管道、支架、灭火器等管线及其附属设施对甲烷-空气预混气体爆炸的超压影响,建立了燃气舱独立通风分区典型结构特征的三维数值计算模型。在标准设计工况条件下,分析了甲烷-空气预混气体爆炸冲击波的传播特征,发现管道支架等障碍物会阻碍预混气体爆炸冲击波的传播过程,造成障碍物四周扰流的增强和局部压力激增,支架的存在能够引起壁面峰值超压和峰值超温在发展稳定期的持续波动,从而影响管廊本体结构载荷。本文研究了甲烷-空气预混浓度和点火位置对预混可燃气体爆炸的超压超温影响,发现甲烷-空气预混气体点燃后产生的火焰燃烧阵面作用于舱室壁面的峰值超压和峰值超温具有相同的发展趋势,根据预混气体的燃烧进程大致可以划分为四个发展阶段:Ⅰ燃烧快速发展期、Ⅱ燃烧发展稳定期、Ⅲ燃烧跃升期和Ⅳ震荡回调期。其中壁面峰值超压和峰值超温均出现在Ⅲ燃烧跃升期;进而确定了燃气舱甲烷-空气预混气体爆炸的最不利工况条件,即甲烷-空气预混浓度为9%、点火源位于管廊中部。研究发现该工况条件下,预混气体爆炸产生的最大峰值超压和最大峰值超温均高于其它工况。分析了最不利工况条件下爆炸冲击波对壁面的超压作用规律,并对燃气舱本体结构进行了安全校核,发现结构边缘和中部的弯曲是综合管廊燃气舱本体结构的主要失效模式。针对国家现行标准规范约束性条款,本文进行了拓展性研究。通过改变管线布局和通风分区长度来进一步探讨燃气舱本体结构的抗爆性。文章研究了不同工况下甲烷-空气预混气体爆炸冲击波传播特征影响,分析了预混可燃气体爆炸冲击波作用于燃气舱壁面的最大峰值超压、峰值超温变化规律。CFD仿真结果表明:在燃气舱内增设供水管和增加独立通风分区长度并不增加廊内可燃气体爆炸超压风险。因此,仅从燃气舱本体结构抗爆的角度出发,探寻综合管廊内管线的合理布局,以提高综合管廊对管线的容纳能力;规划综合管廊独立通风分区长度的合理范围,以减少关键节点设置(如隔离门)。综合管廊的设计,尤其是燃气舱中的管线布局优化和通风分区长度确定,应更加注重对人员逃生、管廊通风、成本效益等多因素综合决策优化分析。本文揭示了综合管廊燃气舱内预混爆炸冲击波的传播机制,明确了甲烷-空气预混爆炸的超温、超压影响因素,研究结果可为评估燃气入廊风险、完善燃气舱的安全设计理念,提高综合管廊燃气舱安全防护的科学性和合理性提供参考。