逃生管道薄厚徑設(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(yīng)力；Ｈ為圓管的厚；Ｄ為圓管的直徑。

逃生管道

       逃生管道（分子量約為250萬），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ji限值H為7m和5m,將塊石自由釋放，分別對逃生管道和鋼管進(jìn)行沖擊，此時可根據(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。

       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(dāng)塊石下落高度ｈ＝7ｍ時、壁厚Ｈ＝24mm時，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、壁厚Ｈ＝24mm時，凹陷變形值 Δ＝0.038m，變形值更小。此時，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，人能通過應(yīng)急通道。當(dāng)壁厚較小時，變形值增大，可能不%當(dāng)壁厚更大時，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)中取逃生管道壁厚為26mm是適宜的。

       針對公路隧道施工坍塌事故多發(fā)的情況，首次采用新材料（材料）對公路隧道施工應(yīng)急救援通道進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。結(jié)合人體工程學(xué)原理，根據(jù)Hertz接觸力學(xué)理論，采用Thonroton假設(shè)，對新型逃生管道的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，并對通道的連接方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過抗沖擊性試驗(yàn)，對逃生管道應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，通道結(jié)構(gòu)尺寸合理，可靠，可應(yīng)用于公路隧道施工應(yīng)急救援。

       截至2008年底，我國公路隧道總數(shù)已達(dá)5426座，共319×104km，然而，我國公路隧道建設(shè)起步較晚，與國外發(fā)達(dá)相比，相關(guān)技術(shù)水平仍較低，加之公路隧道跨度大、施工工藝復(fù)雜、地形多變等特點(diǎn)，導(dǎo)致公路隧道建設(shè)過程中還存在諸多技術(shù)問題。 盡管隨著我國公路隧道新奧法施工技術(shù)的日益成熟，穿越復(fù)雜地質(zhì)條件隧道的相關(guān)設(shè)計(jì)理論和修筑工藝取得了一定的成果，但在隧道建設(shè)中塌方事故卻屢屢發(fā)生，施工問題異常嚴(yán)峻。

根據(jù)應(yīng)用人體測量學(xué)的先驅(qū)美guo專家阿爾文·R·蒂利對人體測量學(xué)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(jìn)入式上下通行的圓形洞口底部出入口爬行通過時，圓管的zui小直徑為800mm。

高分子逃生管道優(yōu)勢：

1、ji高的耐磨特性，UHMW-PE制品的獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)，使它具有ji高的抗滑動摩擦能力。耐磨性高于一般的合金鋼6.6倍，不銹鋼的27.3倍。是酚醛樹脂的17.9倍，尼龍六的6倍，的4倍，年磨損率平均

值0．58㎜.大幅度提高了管道的使用壽命。

2、ji高的耐沖擊性，在現(xiàn)有的工程塑料中本產(chǎn)品的沖擊韌性值，許多材料在嚴(yán)重或反復(fù)**的沖擊中會裂紋、破損、破碎或表面應(yīng)力疲勞。

3、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，本產(chǎn)品可以耐烈性化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，除對某些強(qiáng)酸在高溫下有輕腐蝕外，在其它的堿液、酸液中不受腐蝕?？梢栽跐舛刃∮?0%的濃**中應(yīng)用，在濃度小于75%的強(qiáng)酸、濃度

小于20%的強(qiáng)酸中性能相當(dāng)穩(wěn)定。

4、表面非附著性，本品由于摩擦系數(shù)小和無ji性，因此具有很好的表面非附著性?，F(xiàn)有的材料一般在PH值為9以上的介質(zhì)中均結(jié)垢，本品則不結(jié)垢，這一特性對火電站用于排粉灰系統(tǒng)有重大意義。

在、泥漿等輸送管道方面也非常適用。

5、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性ji高，抗環(huán)境應(yīng)力開裂>4000h;性模量是PE100的1.5倍以上；抗磨強(qiáng)度>50萬次。

6、其他特性，本品還有吸能、吸噪音、抗靜電、對中子具有**能力、不吸水、比重輕。容易機(jī)械加工、可著色等突出特性。