貴陽市超高分子量聚乙烯隧道逃生管道性能特點

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（超高分子量聚乙烯材料）對公路隧道施工應急救援通道進行了設計研究。結(jié)合人體工程學原理，根據(jù)Hertz接觸力學理論，采用Thonroton假設，對逃生管道的結(jié)構(gòu)尺寸進行了優(yōu)化，并對管道的連接方式進行了設計。后，通過抗沖擊性試驗，對逃生管道用于公路隧道施工應急救援的可靠性進行了驗證。試驗結(jié)果表明，超高分子量聚乙烯管道結(jié)構(gòu)尺寸合理，安全可靠，可應用于公路隧道施工應急救援

隧道逃生超高分子量聚乙烯管道（分子量約為250萬），規(guī)格為Φ634*24其主要參數(shù)取值為：屈服強度σ1=3.7GPa，彈性模量：E1=700MPa；泊松比ν1=0.42；?密度：ρ1=950kg/m3 。

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，分別對隧道逃生超高分子量聚乙烯管道和鋼管進行沖擊，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進行計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越小。當塊石下落高度ｈ＝7ｍ時、壁厚Ｈ＝24mm時，隧道逃生超高分子量聚乙烯管道的凹陷變形值Δ＝0.048m，約為圓?管直徑的8%；當下落高度h＝5ｍ時、壁厚Ｈ＝24mm時，凹陷變形值?Δ＝0.038m，變形值更小。此時，隧道逃生超高分子量聚乙烯管道變形凹陷后，管內(nèi)的通行?空間為588mm，滿足人體工程學要求，人能安全通過應急通道。當壁厚較小時，變形值增大，可能不安全%當壁厚更大時，盡管安全性增加，但管材重量?也隨之增加，致使成本上升，搬運困難。?因此，設計中取隧道逃生超高分子量聚乙烯管道壁厚為24mm是適宜的。

超高分子聚乙烯逃生管道的性能特點；

1. 抗沖擊性能十分優(yōu)越。抗沖擊強度在常溫狀態(tài)下是PC的2倍，ABS的5倍，POM和PBT的8倍，pe100的10倍以上，-30°C時是pe100的16倍以上，抗開裂能力是pe100的2倍左右。它的反復沖擊后表面硬度更高，可抵御各種外力沖擊，地殼變形，比鋼管更安全，更可靠。

2. 使用壽命長。超高分子隧道逃生管道的用在隧道逃生領域比鋼管耐用，可反復使用，節(jié)省成本。

3. 連接方便。超高分子聚乙烯逃生管道有多種連接方式：抱箍鏈接，卡扣連接，鏈條連接等，不管哪種連接方式都非常簡單，不需要焊接，現(xiàn)場施工非常方便。

4. 抗斷裂強度高。超高分子聚乙烯逃生管道可以有較大的彎曲而不斷裂，斷裂伸長率達400%，地殼沉降時可以有較大的拉伸而不斷裂，避免事故發(fā)生。

5. 重量輕便。超高分子聚乙烯逃生管道的密度為0.93g/cm3，比水的比重小，逃生管常用型號800*30mm的重量為70kg/m，而820*10mm的鋼制隧道逃生管道的重量為200kg/m。 

試驗要求及方法 

    隧道逃生管道受到?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；鋼管在受到?jīng)_擊后，管道被砸扁，發(fā)生*久性形變。從結(jié)果中可以看出，隧道逃生管道抗沖擊性能極高，外力沖擊不能使其破裂。而且，其具有很好的韌性和吸收沖擊能的性能，受到大石塊沖擊的過程中，能夠吸收大部分的沖擊能，減少對管道的破壞。鋼管抗沖擊性能不如隧道逃生管道，且其在受到石塊砸擊之后發(fā)生*久性形變，難以恢復。 

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