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超高分子量聚乙烯隧道逃生管道结构尺寸设计

日期:2015-11-18 11:00 人气:
新型超高分子量聚乙烯隧道逃生管道薄厚径设计 
    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。 
   超高分子量聚乙烯隧道逃生管道(分子量约为250万),规格为Φ800*30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,分别对超高分子量聚乙烯隧道逃生管道和钢管进行冲击,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,不同壁厚尺寸的圆管冲击变形值得计算结果如表1 所示。

 
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道结构尺寸设计 
   根据应用人体测量学的先驱美国著名专家阿尔文·R·蒂利对人体测量学的研究成果可知,人在爬行移动时,较舒适的情况下爬行高度为800mm,爬行长度为1520mm,如图2所示。
 
  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,圆管的最小直径为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800mm。
 
  洛阳国润新材超高分子量聚乙烯隧道逃生管道具有优异的综合性能,具有其他工程塑料无可比拟的耐冲击性、抗压性、耐磨损、抗老化、轻质性,且耐化学腐蚀、卫生无毒、不易 粘附,在国外被称为“神奇的塑料"。因此,其在机械、交通运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工等领域,具有广泛的引用前景。 

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