隧道逃生管是保證施工工人在隧道發(fā)生坍塌后能安全逃生的重要逃生器材,馬虎不得,因此抗沖擊性是衡量隧道逃生管是否合格的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。鄭州合縱新材是一家輕型隧道逃生管的,那么我們輕型逃生管的抗沖擊性到底如何呢?為了更有說(shuō)服力,我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)論證。
試驗(yàn)材料
Q235螺旋縫埋弧焊鋼管 VS 超高分子量聚乙烯--輕型逃生管道
1.Q235螺旋縫埋弧焊鋼管:規(guī)格為Φ620×10。屈服強(qiáng)度σ1=215GPa,彈性模量彈性模量E1=210MPa;泊松比ν1=0.25。
2.超高分子量聚乙烯輕型逃生管道(分子量約為250萬(wàn)):規(guī)格為Φ800×30mm,屈服強(qiáng)度σ1=3.7GPa,彈性模量E1=700MPa;泊松比ν1=0.42。
試驗(yàn)要求及方法
采用尺寸規(guī)格相近的鋼管與超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道從距圓管頂部的高度H為10m的地方將重物自由釋放,進(jìn)行沖擊對(duì)比試驗(yàn),驗(yàn)證超高分子量聚乙烯輕型逃生管道的可靠性。
1.沖擊試件為塊狀花崗巖,初步選定巖塊直徑為0.87m。巖體參數(shù)取值為:彈性模量E=40MPa;泊松比:ν1=0.2;%密度ρ1=2500kg/m3 ;巖塊重W=611kg。
2.圓管墊層為平整放置的砂袋,墊層厚250mm,寬800mm。
試驗(yàn)過(guò)程
用于隧道施工逃生的薄壁圓管自由放置于平整墊層上,當(dāng)受到落石沖擊荷載作用時(shí),圓管底部主要受墊層豎向和橫向摩擦約束作用。沖擊試件離圓管頂部距離主要取決于隧道斷面的開(kāi)挖高度。
本試驗(yàn)取隧道中心頂部到圓管頂部的高度的極限值H為10m,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。實(shí)驗(yàn)結(jié)果超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道受到?jīng)_擊后,石塊被彈出,管道幾乎沒(méi)有受到損傷,耐沖擊性能良好;鋼管在受到?jīng)_擊后,管道被砸扁,發(fā)生不可恢復(fù)性形變。
變形的鋼管
完好無(wú)損的超高逃生管
為了明確沖擊能量的大小,對(duì)石塊從10m高處自由落下的沖擊力及圓管形變量進(jìn)行計(jì)算。在石塊自由下落時(shí),石塊瞬時(shí)速度可由能量守恒定律求出,Vt=14m/s。同時(shí),可計(jì)算出超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道和鋼管所受沖擊力和變形量如下表所示。
結(jié)果中可以看出,10m高處落下的石塊的沖擊能非常大。同時(shí),超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道抗沖擊性能*,外力沖擊不能使其破裂。而且,其具有很好的韌性和吸收沖擊能的性能,受到大石塊沖擊的過(guò)程中,能夠吸收大部分的沖擊能,減少對(duì)管道的破壞。鋼管抗沖擊性能不如超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道,且其在受到石塊砸擊之后發(fā)生不可恢復(fù)性形變,難以恢復(fù)。
試驗(yàn)結(jié)論
采用超高分子量聚乙烯輕型逃生管道對(duì)公路隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 同時(shí),超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道的結(jié)構(gòu)尺寸符合人體工程學(xué)原理,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,拆裝方便。 后,通過(guò)對(duì)超高分子量聚乙烯輕型逃生管道和鋼管進(jìn)行抗沖擊性對(duì)比試驗(yàn),驗(yàn)證了超高分子量聚乙烯輕型逃生管道應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援的可靠性。
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