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超高分子量聚乙烯隧道逃生管道技術(shù)參數(shù)及求證

更新時(shí)間:2024-12-27      點(diǎn)擊次數(shù):1433
  在隧道開(kāi)挖施工的過(guò)程中,難免會(huì)出現(xiàn)意外狀況,隧道逃生管和通風(fēng)管成為隧道開(kāi)挖必要的前提條件。關(guān)于逃生管的選擇,首要考慮的因素就是管道的安全系數(shù)。這就要求逃生管要具有抗沖擊,抗撞擊,耐高壓,高溫,柔韌度好,另外逃生管的口徑大小要適合人體爬行。
 
  技術(shù)參數(shù):
 
  1.應(yīng)急隧道逃生管道平均分子量在250萬(wàn)以上,屈服強(qiáng)度σ1=3.7GPa,彈性模量E1=700MPa;泊松比ν1=0.42。
 
  2.常用規(guī)格:DN800*30mm,管道外徑為800mm,壁厚30mm
 
  3.應(yīng)急隧道逃生管道長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn):1.5米 3米 4米 6米,也可根據(jù)要求定做。
 
  4.應(yīng)急隧道逃生管道顏色:橘紅色
 
  5.重量:以DN800*30mm為例,約為70kg/米。
 
  技術(shù)設(shè)計(jì):
 
  薄壁圓管在受到隧道頂部大能量塊石側(cè)向沖擊的過(guò)程中,結(jié)構(gòu)下半部分的整體彎曲變形較小,變形以沖擊點(diǎn)局部凹陷為主。
 
  根據(jù)Hertxz接觸力學(xué)理論,采用Thornton假設(shè),設(shè)材料具有理想彈塑性,則兩接觸物體之間的接觸壓力,在能量分析的基礎(chǔ)上,圓管受到側(cè)向沖擊時(shí)局部凹陷值△與側(cè)向載荷 P之間的關(guān)系,則可推出圓管受到側(cè)向沖擊時(shí)局部凹陷值,為圓管材料的屈服應(yīng)力;H為圓管的厚;D為圓管的直徑。
 
  超高分子量聚乙烯隧道逃生管道(分子量約為250萬(wàn)),規(guī)格為Φ800*30其主要參數(shù)取值為:屈服強(qiáng)度σ1=3.7GPa,彈性模量:E1=700MPa;泊松比ν1=0.42; 密度:ρ1=950kg/m3 。

 

 
  沖擊試件為塊狀花崗巖,初步選定巖塊直徑為0.67m,巖體參數(shù)取值為:彈性模量 E2=40GPa, 泊松比ν2=0.2 ,密度ρ2=2500kg/m3。 巖塊重量 W=400kg。
 
  取隧道中心及邊頂部到圓管頂部的高度的極限值H為7m和5m,將塊石自由釋放,分別對(duì)超高分子量聚乙烯隧道逃生管道和鋼管進(jìn)行沖擊,此時(shí)可根據(jù)能量守恒定律計(jì)算出巖塊下落速度,分別為v1=11.7m/s和v1=9.9m/s。 取不同圓管壁厚H進(jìn)行計(jì)算,不同壁厚尺寸的圓管沖擊變形值得計(jì)算結(jié)果
 
  可以看出,隨著圓管壁厚的增加,塊石下落引起的圓管凹陷變形值越來(lái)越小。當(dāng)塊石下落高度h=7m時(shí)、壁厚H=24mm時(shí),超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的凹陷變形值Δ=0.048m,約為圓 管直徑的8%;當(dāng)下落高度h=5m時(shí)、壁厚H=24mm時(shí),凹陷變形值 Δ=0.038m,變形值更小。此時(shí),超高分子量聚乙烯隧道逃生管道變形凹陷后,管內(nèi)的通行 空間為588mm,滿足人體工程學(xué)要求,人能安全通過(guò)應(yīng)急通道。當(dāng)壁厚較小時(shí),變形值增大,可能不安全%當(dāng)壁厚更大時(shí),盡管安全性增加,但管材重量也隨之增加,致使成本上升,搬運(yùn)困難。 因此,設(shè)計(jì)中取超高分子量聚乙烯隧道逃生管道壁厚為24mm以上是適宜的。
 

 

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