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隧道逃生管道论证参数
发布时间:2016-07-26 15:49:34        点击:【
项目 单位 试验方法 超高分子材料型号 其它工程塑料
SLL-2 SLL-3 尼龙66 聚碳酸酯 聚甲醛 聚四氟乙烯
密度 g/cm³ ASTM D1505 0.935 0.930 1.14 1.2 1.4 2.16
平均分子量 GB/T1841-1980 粘度法 250万 300万 - - - -
屈服点应力 Kg/cm² ASTM D638 220 220 - - - -
抗张强度 Kg/cm² ASTM D638 400 500 750 640 700 200
断裂伸长率 % ASTM D638 350 300 200 110 75 300
抗冲击强度(无缺口) Kg.cm/cm ASTMD256/td> 破坏不了 破坏不了 11 80 10 16
抗冲击强度(缺口) Kg.cm/cm ASTMD256 110 105 - - - -
布氏硬度 D ASTMD2240 40 40 100 118 120 -
动摩擦系数 Kg/cm².m/s 三井汕化 0.2 0.2 0.4 - 0.4 0.2
磨损率(砂磨法) mg 三井汕化 20 15 - - 170 225
热变形温度 ASTM D648 85 80 200 138 170 121
膨胀系数 10-4/℃ ASTMD696 1.5/td> 1.5 0.8 0.66 0.81 1.0
 
用于公路隧道施工中的超高分子量聚乙烯隧道逃生管道在符合人体工程学原理、兼顾牢固性的同时,还需满足公路隧道施工应急救援功能性要求,连接方式简单、拆装方便。因此,对应急救援通道进行了如下结构设计。 
    如图3所示,
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道主体部分采用超高分子量聚乙烯隧道逃生管道,并在端部设有加强护层,连接部件有钢丝绳、铁链及其端部挂钩。为了在隧道发生坍塌事故时,相关人员方便在逃生通道中攀爬,在通道周向每隔120°栓系一根攀爬绳。 
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本 着拆装方便的原则,公路超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道与管道之间的连接方式为柔性连接。故在安装施工组织中较为方便,当首次安装时,只需将两管对接, 用铁链将两管端头的链条连接并拉紧扣牢即可。其中,链条端配有挂钩,U型卡与链扣相连,链条长度可根据扣紧程度由挂钩扣在U型卡上的位置自由调节。
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道可靠性验证 
试验目的 
    通过将尺寸规格相近的
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道与钢管分别进行抗冲击试验,论证这种超高分子量聚乙烯材料应用于公路隧道坍塌逃生应急救援的可行性。
试验材料
    1、Q235螺旋缝埋弧焊钢管,规格为Φ620×10。 屈服强度σ1=215GPa,弹性模量弹性模量E1=210MPa;泊松比ν1=0.25。
    2、
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道(分子量约为250万),规格为Φ636×24 , 屈服强度σ1=3.7GPa,弹性模量E1=700MPa;泊松比ν1=0.42。
试验要求及方法 
    采用尺寸规格相近的钢管与
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道从距圆管顶部的高度H为10m的地方将重物自由释放,进行冲击对比试验,验证超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的可靠性。
    1、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E=40MPa;泊松比:ν1=0.2;%密度ρ1=2500kg/m3 ;岩块重 W=400kg。
    2、圆管垫层为平整放置的砂袋,垫层厚250mm,宽800mm。

超高分子量聚乙烯隧道逃生管道压力测试
    用 于隧道施工逃生的薄壁圆管自由放置于平整垫层上,当受到落石冲击荷载作用时,圆管底部主要受垫层竖向和横向摩擦约束作用。冲击试件离圆管顶部距离主要取决 于隧道断 面的开挖高度,本实验取隧道中心顶部到圆管顶部的高度的极限值 H为10m,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。实验结果超高分子量聚乙烯隧道逃生管道受到冲击后,石块被弹出,管道几乎没有受到损伤,耐冲击性能良好;钢管在受到冲击后,管道被砸扁,发生永久性形 变。 
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道耐冲击测试
    为了明确冲击能量的大小,对石块从10m高处自由落下的冲击力及圆管形变量进行计算。在石块自由下落时,石块瞬时速度可由能量守 恒定律求出, Vt=14m/s。同时,可计算出超高分子量聚乙烯隧道逃生管道和钢管所受冲击力和变形量如表2 所示。
表2  超高分子量聚乙烯隧道逃生管道与钢管受冲击力及变形量对比表
管      材 冲击力/KN 凹陷变形量△/m
超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道 4984.776 0.086
钢      管 9484.086 0.382
    从结果中可以看出,10m高处落下的石块的冲击能非常大。同时,超高分子量聚乙烯隧道逃生管道抗冲击性能极高,外力冲击不能使其破裂。而且,其具有很好的韧性和吸收冲击能的性能,受到大石块冲击的过程中,能够吸收大部分的冲击能,减少对管道的破坏。钢管抗冲击性能不如超高分子量聚乙烯隧道逃生管道,且其在受到石块砸击之后发生永久性形变,难以恢复。 
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超高分子量聚乙烯隧道逃生管道耐压测试

结论 

    首次采用超高分子量聚乙烯隧道逃生管道对公路隧道施工应急救援通道进行了设计。 同时,超高分子量聚乙烯隧道逃生管道的结构尺寸符合人体工程学原理,结构简单,拆装方便。 最后,通过对超高分子量聚乙烯隧道逃生管道和钢管进行抗冲击性对比试验,验证了超高分子量聚乙烯隧道逃生管道应用于公路隧道施工应急救援的可靠性。
 

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