如何验证超高逃生管道的可靠性
针对我国每年的隧道塌方事故,*对隧道施工应急救援通道进行了设计研究。以前我国都是采用的钢管,但这种钢管逃生管道普遍存在安装很不方便,运输也不方便,几乎没有韧性,强度不高的缺点。近几年来,随着国外大部分都采用了新型材料(超高分子量聚乙烯)的逃生管道,我国也开始着手研究新型逃生管道的可靠性,
如何验证超高逃生管道的可靠性
1.逃生管道价格(新型材料)结构尺寸设计
阿尔文·R·蒂利指出,在全身进入式上下通行的圆形洞口底部出入口爬行通过时,圆管的小值585mm。?因此,公路隧道施工新型应急救援通道的内径必须≥585mm,才能保证人体的正常?通过。?同时,考虑到公路隧道施工现场的实际情况,应急救援通道的外径不宜过大,否则对施工的影响较大,故取超高分子量聚乙烯管道的外径为直径800mm(或是860mm)。
2.新型逃生管道价格薄厚径设计
薄壁圆管在受到隧道顶部大能量块石侧向冲击的过程中,结构下半部分的整体弯曲变形较小,变形以冲击点局部凹陷为主。根据Hertxz接触力学理论,采用Thornton假设,设材料具有理想弹塑性,则两接触物体之间的接触压力,在能量分析的基础上,圆管受到侧向冲击时局部凹陷值△与侧向载荷?P之间的关系,则可推出圆管受到侧向冲击时局部凹陷值,为圆管材料的屈服应力;H为圆管的厚;D为圆管的直径。
逃生管道价格(分子量约为250万),规格为Φ超高分子量聚乙烯*30mm其主要参数取值为:屈服强度σ1=3.7GPa,弹性模量:E1=700MPa;泊松比ν1=0.42;?密度:ρ1=950kg/m3 。
冲击试件为块状花岗岩,初步选定岩块直径为0.67m,岩体参数取值为:弹性模量?E2=40GPa,泊松比ν2=0.2?,密度ρ2=2500kg/m3。岩块重量?W=400kg。
取隧道中心及边顶部到圆管顶部的高度的极限值H为7m和5m,将块石自由释放,分别对逃生管道价格和钢管进行冲击,此时可根据能量守恒定律计算出岩块下落速度,分别为v1=11.7m/s和v1=9.9m/s。?取不同圆管壁厚H进行计算,随着圆管壁厚的增加,块石下落引起的圆管凹陷变形值越来越小。当块石下落高度h=7m时、壁厚H=24mm时,逃生管道价格的凹陷变形值Δ=0.048m,约为圆?管直径的8%;当下落高度h=5m时、壁厚H=24mm时,凹陷变形值?Δ=0.038m,变形值更小。此时,逃生管道价格变形凹陷后,管内的通行空间为740mm,满足人体工程学要求,人能安全通过应急通道。当壁厚较小时,变形值增大,可能不安全,当壁厚更大时,尽管安全性增加,但管材重量?也随之增加,致使成本上升,搬运困难。?因此,设计中取逃生管道价格壁厚为30mm是适宜的。(因此逃生管道的规格为800*30或是860*30)?
3.逃生管道价格连接部件设计
逃生管道价格主体部分采用超高分子量聚乙烯管道,并在端部设有加强护层,连接部件有钢丝绳、铁链及其端部挂钩。为了在隧道发生坍塌事故时,相关人员方便在逃生管道价格中攀爬,在通道周向每隔120°栓系一攀爬绳本着拆装方便的原则,逃生管道与逃生管道之间的连接方式为抱箍连接。故在安装施工组织中较为方便,当*安装时,只需将两管对接,用抱箍上紧扣牢,依据抱箍现有的孔,用钻往管管上打孔近穿螺栓即可。其中,钢丝绳端头和铁链端头为挂钩,铁链长度可根据扣紧程度由挂钩扣在铁链圆环上的位置?自由调节。
如图连接方法。
4.逃生管道价格可靠性验证
试验目的.通过将尺寸规格相近的逃生管道价格与钢管分别进行抗冲击试验,论证超高管应用于公路隧道坍塌救生应急救援的可行性。