超高分子量聚乙烯逃生管是一種代替鋼制逃生管的新型逃生管材,它不僅性能*,而且設(shè)計也非常合理。外觀漂亮、環(huán)剛度高、耐壓性好、不易變形等眾多優(yōu)點使得逃生管道不僅是有顏值的管道,更被稱為是一種有內(nèi)涵的管道。它的特點是根據(jù)以下幾點設(shè)計依據(jù)設(shè)計出來的。
1、顏色依據(jù)
安全色是表達安全信息的顏色,表示禁止、警告、指令、提示等意義。其中黃色表示注意、警告的意思。需警告人們注意的器件、設(shè)備或環(huán)境涂以黃色標記。如警告標志、交通警告標志、道路交通路面標志、皮帶輪及其防護罩的內(nèi)壁、砂輪機罩的內(nèi)壁、樓梯的*級和zui后一級的踏步前沿、防護欄桿及警告信號旗等。
超高分子量聚乙烯逃生管用橘黃色來警告人們時刻注意安全。
2、選材依據(jù)
新型逃生管材料是經(jīng)過嚴格的選擇之后挑選出來的目前的逃生管材料,選用被人們稱為“令人驚異的塑料”的超高分子量聚乙烯為材料,使管道具有高抗沖擊性、高耐壓性以及高耐磨性等優(yōu)良特性。它的重量只有鋼管的1/8左右,拆裝搬運非常方便。
3、口徑依據(jù)
根據(jù)應用人體測量學的美國專家阿爾文·R·蒂利對人體測量學的研究成果可知,人在爬行移動時,較舒適的情況下爬行高度為800mm,爬行長度為1520mm,阿爾文·R·蒂利指出,在全身進入式上下通行的圓形洞口底部出入口爬行通過時,圓管的直徑為800mm。
因此,公路隧道施工新型應急救援通道的內(nèi)徑必須≥585mm,才能保證人體的正常 通過。 同時,考慮到公路隧道施工現(xiàn)場的實際情況,應急救援通道的外徑不宜過大,否則對施工的影響較大,故取超高分子量聚乙烯隧道逃生管道管道的外徑:800mm。
4、壁厚依據(jù)
薄壁圓管在受到隧道頂部大能量塊石側(cè)向沖擊的過程中,結(jié)構(gòu)下半部分的整體彎曲變形較小,變形以沖擊點局部凹陷為主。
根據(jù)Hertxz接觸力學理論,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)向沖擊時局部凹陷值,為圓管材料的屈服應力;H為圓管的厚;D為圓管的直徑。
公路隧道逃生管(分子量約為250萬),規(guī)格為Φ300*30其主要參數(shù)取值為:屈服強度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,分別對公路隧道逃生管和鋼管進行沖擊,此時可根據(jù)能量守恒定律計算出巖塊下落速度,分別為v1=11.7m/s和v1=9.9m/s。 取不同圓管壁厚H進行計算,不同壁厚尺寸的圓管沖擊變形值得計算結(jié)果如表1 所示。
從表1中可以看出,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越小。當塊石下落高度h=7m時、壁厚H=24mm時,公路隧道逃生管的凹陷變形值Δ=0.048m,約為圓 管直徑的8%;當下落高度h=5m時、壁厚H=24mm時,凹陷變形值 Δ=0.038m,變形值更小。此時,公路隧道逃生管變形凹陷后,管內(nèi)的通行 空間為588mm,滿足人體工程學要求,人能安全通過應急通道。當壁厚較小時,變形值增大,可能不安全%當壁厚更大時,盡管安全性增加,但管材重量 也隨之增加,致使成本上升,搬運困難。 因此,設(shè)計中取公路隧道逃生管壁厚為30mm是適宜的。
正是依據(jù)了以上這幾種設(shè)計標準,超高分子量聚乙烯逃生管才有如此多的優(yōu)點,不僅顏值高、重量輕、管壁光滑,更重要的是結(jié)實耐用、抗沖擊性好、綜合性能更*,這些都是其他逃生管道無法相提并論的。
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