新型隧道逃生管各項參數(shù)的設(shè)計依據(jù)

超高分子量聚乙烯逃生管是一種代替鋼制逃生管的新型逃生管材，它不僅性能*，而且設(shè)計也非常合理。外觀漂亮、環(huán)剛度高、耐壓性好、不易變形等眾多優(yōu)點(diǎn)使得逃生管道不僅是有顏值的管道，更被稱為是一種有內(nèi)涵的管道。它的特點(diǎn)是根據(jù)以下幾點(diǎn)設(shè)計依據(jù)設(shè)計出來的。

1、顏色依據(jù)

   安全色是表達(dá)安全信息的顏色，表示禁止、警告、指令、提示等意義。其中黃色表示注意、警告的意思。需警告人們注意的器件、設(shè)備或環(huán)境涂以黃色標(biāo)記。如警告標(biāo)志、交通警告標(biāo)志、道路交通路面標(biāo)志、皮帶輪及其防護(hù)罩的內(nèi)壁、砂輪機(jī)罩的內(nèi)壁、樓梯的*級和zui后一級的踏步前沿、防護(hù)欄桿及警告信號旗等。

    超高分子量聚乙烯逃生管用橘黃色來警告人們時刻注意安全。

2、選材依據(jù)

   新型逃生管材料是經(jīng)過嚴(yán)格的選擇之后挑選出來的目前的逃生管材料，選用被人們稱為“令人驚異的塑料”的超高分子量聚乙烯為材料，使管道具有高抗沖擊性、高耐壓性以及高耐磨性等優(yōu)良特性。它的重量只有鋼管的1/8左右，拆裝搬運(yùn)非常方便。

3、口徑依據(jù)

   根據(jù)應(yīng)用人體測量學(xué)的美國專家阿爾文·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，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，圓管的直徑為800mm。

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(shí)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隧道逃生管道管道的外徑：800mm。

4、壁厚依據(jù)

      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(diǎn)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。 

公路隧道逃生管（分子量約為250萬），規(guī)格為Φ300*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，分別對公路隧道逃生管和鋼管進(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，公路隧道逃生管的凹陷變形值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，公路隧道逃生管變形凹陷后，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)計中取公路隧道逃生管壁厚為30mm是適宜的。

   正是依據(jù)了以上這幾種設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，超高分子量聚乙烯逃生管才有如此多的優(yōu)點(diǎn)，不僅顏值高、重量輕、管壁光滑，更重要的是結(jié)實(shí)耐用、抗沖擊性好、綜合性能更*，這些都是其他逃生管道無法相提并論的。