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輕型逃生管道連接部件設(shè)計
輕型逃生管道在符合人體工程學原理、兼顧牢固性的同時，還需滿足隧道施工應急逃援功能性要求，連接方式簡單、拆捉便。因此，對輕型逃生管道采用抱箍連接，每根端部有孔，并在端部設(shè)有加強護層，連接部件有鋼絲繩、鐵鏈及其端部掛鉤。為了在隧道發(fā)生坍塌事故時，相關(guān)人員方便在逃生管道中攀爬，在通道周向每隔120M栓系一根攀爬繩。
1、輕型逃生管道鏈扣連接
2、輕型逃生管道環(huán)型抱箍連接
3、需要有二級臺階的話還可以采用135°過渡彎頭進行連接
輕型逃生管道可靠性驗證
試驗目的
通過將尺寸規(guī)格相近的隧道逃生管道與鋼管分別進行抗沖擊試驗，論證聚乙烯管應用于公路隧道坍塌逃生應急救援的可行性。試驗材料：
1、Q235螺旋縫埋弧焊鋼管，規(guī)格為Φ620*10。 屈服強度σ1=215GPa，彈性模量彈性模量E1=210MPa；泊松比ν1=0.25。
2、聚乙烯隧道逃生管道，規(guī)格為Φ800*30 , 屈服強度σ1=3.7GPa，彈性模量E1=700MPa；泊松比ν1=0.42。
根據(jù)Hertxz接觸力學理論，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力；Ｈ為圓管的厚；Ｄ為圓管的直徑。
DN800逃生管道（分子量約為250萬），規(guī)格為Φ高分子量聚乙烯*30mm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。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DN800逃生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，DN800逃生管道的凹陷變形值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，DN800逃生管道變形凹陷后，管內(nèi)的通行空間為740mm，滿足人體工程學要求，人能通過應急管道。當壁厚較小時，變形值增大，可能不，當壁厚更大時，盡管性增加，但管材重量 也隨之增加，致使成本上升，搬運困難。 因此，設(shè)計中取DN800逃生管道壁厚為30mm是適宜的。
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 性形變。從結(jié)果中可以看出，隧道逃生管道抗沖擊性能ji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 性形變，難以恢復。
結(jié)論
首次采用聚乙烯隧道逃生管道對公路隧道施工應急救援通道進行了設(shè)計。 同時，隧道逃生管道的結(jié)構(gòu)尺寸符合人體工程學原理，結(jié)構(gòu) 簡單，拆裝方便。 zui后，通過對隧道逃生管道和鋼管進行抗沖擊性對比試驗，驗證了隧道逃生管道應用于公路隧道施工應急救援的可靠性。
隧道逃生管道結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計
根據(jù)應用人體測量學的先驅(qū)美國專家阿爾文R蒂利對人體測量學的研究成果可知，人在爬行移動時，較舒適的情況下爬行高度為800mm， 因此，公路隧道施工新型應急救援通道的內(nèi)徑必須≥800mm，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，應急救援通道的外徑不宜過大，否則對施工的影響較大，故取管道的外徑為800mm。
為了在隧道發(fā)生坍塌事故時，相關(guān)人員方便在逃生管道中攀爬，在管道周向每隔120°栓系一根攀爬繩。本著拆裝方便的原則，公路新型應急逃生管道與管之間的連接方式為柔性連接。 故在安裝施工組織中較為方便，當首次安裝時，只需將兩管對接，用鐵鏈將兩管端頭的鋼絲繩連接并拉緊扣牢即可。其中，鋼絲繩端頭和鐵鏈端頭為掛鉤，鐵鏈長度可根據(jù)扣緊程度由掛鉤扣在鐵鏈圓環(huán)上的位置 自由調(diào)節(jié)隧道逃生管道設(shè)計方案結(jié)構(gòu)尺寸符合人體工程學原理，結(jié)構(gòu) 簡單，拆裝方便。對于提高公路隧道施工的性起到了重要作用，保障了施工人員的，歡迎廣大施工企業(yè)前來廠區(qū)參觀考察。
