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试验目的
通过将尺寸规格相近的逃生管道与钢管分别进行抗冲击试验,论证超高管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、逃生管道(分子量约为250万),规格为Φ800×30mm,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。
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ji限值 H为10m,将块石自由释放,分别对逃生管道和钢管进行冲击。实验结果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,发生形变。
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,可计算出逃生管道和钢管所受冲击力和变形量如表2 所示。
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,逃生管道抗冲击性能ji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,减少对管道的损坏。钢管抗冲击性能不如逃生管道,且其在受到石块砸击之后发生形变,难以恢复。
结论
首次采用逃生管道对公路隧道施工应急救援通道进行了设计。 同时,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。 zui后,通过对逃生管道和钢管进行抗冲击性对比试验,验证了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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