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公司基本資料信息
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中雄管業(yè)
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計
根據(jù)應(yīng)用人體測量學(xué)的先驅(qū)美國著名專家阿爾文·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,如圖2所示。
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,圓管的最小直徑為585mm。 因此,公路隧道施工新型應(yīng)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(yīng)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管道的外徑為800mm。
新型超高分子量聚乙烯隧道逃生管道薄厚徑設(shè)計
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(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。
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道(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極限值H為7m和5m,將塊石自由釋放,分別對超高分子量聚乙烯隧道逃生管道和鋼管進(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(dāng)塊石下落高度h=7m時、壁厚H=24mm時,超高分子量聚乙烯隧道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,超高分子量聚乙烯隧道逃生管道變形凹陷后,管內(nèi)的通行 空間為588mm,滿足人體工程學(xué)要求,人能安全通過應(yīng)急通道。當(dāng)壁厚較小時,變形值增大,可能不安全%當(dāng)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(yùn)困難。 因此,設(shè)計中取超高分子量聚乙烯隧道逃生管道壁厚為24mm以上是適宜的。
洛陽中雄管業(yè)有限責(zé)任公司
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