輕型逃生管道連接部件設(shè)計(jì)

       輕型逃生管道在符合人體工程學(xué)原理、兼顧牢固性的同時(shí)，還需滿足隧道施工應(yīng)急逃援功能性要求，連接方式簡(jiǎn)單、拆捉便。因此，對(duì)輕型逃生管道采用抱箍連接，每根端部有孔，并在端部設(shè)有加強(qiáng)護(hù)層，連接部件有鋼絲繩、鐵鏈及其端部掛鉤。為了在隧道發(fā)生坍塌事故時(shí)，相關(guān)人員方便在逃生管道中攀爬，在通道周向每隔120M栓系一根攀爬繩。

1、輕型逃生管道鏈扣連接

2、輕型逃生管道環(huán)型抱箍連接

3、需要有二級(jí)臺(tái)階的話還可以采用135°過(guò)渡彎頭進(jìn)行連接

輕型逃生管道可靠性驗(yàn)證

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通過(guò)將尺寸規(guī)格相近的隧道逃生管道與鋼管分別進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)，論證聚乙烯管應(yīng)用于公路隧道坍塌逃生應(yīng)急救援的可行性。試驗(yàn)材料：

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、聚乙烯隧道逃生管道，規(guī)格為Φ800*30 , 屈服強(qiáng)度σ1=3.7GPa，彈性模量E1=700MPa；泊松比ν1=0.42。

    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。  
    DN800逃生管道（分子量約為250萬(wàn)），規(guī)格為Φ高分子量聚乙烯*30mm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)DN800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，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)，DN800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)，DN800逃生管道變形凹陷后，管內(nèi)的通行空間為740mm，滿足人體工程學(xué)要求，人能通過(guò)應(yīng)急管道。當(dāng)壁厚較小時(shí)，變形值增大，可能不，當(dāng)壁厚更大時(shí)，盡管性增加，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DN800逃生管道壁厚為30mm是適宜的。 

在隧道逃生領(lǐng)域，以往傳統(tǒng)的逃生管材質(zhì)是鋼管，但是管的抗沖擊性能差，在抗沖擊性能測(cè)試中，鋼管和新材料逃生管管相比，當(dāng)受到劇烈撞擊之后，鋼管發(fā)生了嚴(yán)重變形，但是新材料逃生管受到?jīng)_擊后，石塊被彈出，管道幾乎沒有受到損傷，耐沖擊性能良好，其次和鋼管相比，新材料逃生管重量輕變，便于輸送和安裝，而且價(jià)格適中，綜合性價(jià)比高。

逃生管道優(yōu)越性能：

一、公司逃生管的耐磨性具塑料之冠，比尼龍66（66）、聚四氟乙烯高4倍，是碳鋼、不銹鋼的7－10倍；

二、沖擊強(qiáng)度列通用工程塑料之首，為聚氯乙烯的20倍、的兩倍、的五倍，且能在－196攝氏度下保持。無(wú)論是外力強(qiáng)沖擊，還是內(nèi)部壓力波動(dòng)都難以使其開裂，這是其它任何塑料沒有的性；

三、沖擊能吸收值在所有塑料中高，且具有消音性；

四、磨擦系數(shù)低，僅為0.07~0.11，故具有自潤(rùn)滑性。在水潤(rùn)滑條件下，其動(dòng)磨擦系數(shù)比66和聚甲醛低一半。

五、不結(jié)垢、不粘附（抗粘附能力可與聚四氟乙烯媲美），因此流動(dòng)阻力很小，可長(zhǎng)期保持流速和流量不減。其內(nèi)徑設(shè)計(jì)可比鋼管減小15%；

六、高密度聚乙烯耐磨管化學(xué)穩(wěn)定性好，具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性；

七、優(yōu)良的憎水性，吸水率小於0.01%，僅為的1%；

八、優(yōu)良的抗內(nèi)壓強(qiáng)度，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性、抗快速開裂性；

九、衛(wèi)生、，可接觸食品和藥物；

十、良好的耐候性和抗老化性。高密度聚乙烯分子鏈中不飽和集團(tuán)很少，且分子量大，本身就具有很好的穩(wěn)定性。

十一、易連接、安裝方便；

十二、經(jīng)濟(jì)效益高，高管材的安裝費(fèi)用比傳統(tǒng)材料低得多，加之耐腐蝕、耐磨損、耐候性等諸多因素綜合比較，經(jīng)濟(jì)效益是鋼管的4－6倍。