陶粒夹芯玻璃纤维增强塑料逃生管的设计与性能研究

发布时间：2017-09-04 01:03

  本文关键词：陶粒夹芯玻璃纤维增强塑料逃生管的设计与性能研究

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【摘要】：现阶段我国的隧道施工新技术日渐成熟,相关的设计理论与施工工艺不断进步,穿越复杂地质条件的隧道施工已经不是什么难题。但实际施工时存在的多方面原因导致隧道建设中塌方事故却屡屡发生,施工安全问题异常严峻。为了避免由于隧道塌方导致施工人员被困,铁道部2010年的《铁路隧道施工抢险救援指导意见》指出,在Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩地段进行施工时应当预先设置逃生管道。目前国内常用的逃生管道一般为钢管和钢筋混凝土管道。钢管与钢筋混凝土管道均具有极高的强度与刚度,可以满足隧道逃生管道的需求,但两者重量太大,运输、搬运不便。考虑到现阶段逃生管道的缺点,本文从设计思路、材料选择、结构设计、模拟试验等几个方面介绍了一种新型复合材料逃生管道,陶粒夹芯玻璃纤维增强塑料逃生管。这种新型逃生管在具备足够的抗冲击性能的同时,质量大大降低。本文主要的研究内容包括:(1)对管道的夹芯层材料陶粒树脂混凝土进行了研究。陶粒树脂混凝土具有多空隙、低密度、吸能效果好、导热系数低的特点。用作管道的夹芯层可以在增加管壁厚度的同时使重量不会显著增加,受压破坏时表现出逐层破坏,强度不会骤降,是很好的吸能材料。(2)以环刚度为主要设计依据对管壁结构进行设计,找到了环刚度的有限元软件模拟、理论计算、试验测量三者间的一般规律:试验值约等于模拟值,小于理论计算值。(3)对管道的性能进行了测试,结果表明:管道的环向强度很高,轴向强度较低;夹芯结构破坏前环刚度很高,芯子与蒙皮剥离后刚度显著下降;当重锤质量为300kg,下落高度距离地面7m时,管道受冲击后内部剩余空间最小高度大于50cm。由于我国对逃生管道的研究还处于起步阶段,相关研究很少,希望能够通过对逃生管道的设计与试验研究为广大学者提供一些经验,共同努力填补这片领域的空白。
【关键词】：逃生管道 陶粒树脂混凝土 玻璃钢 环刚度 抗冲击性
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U458
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 选题背景、目的及意义9-12
• 1.1.1 选题背景以及问题的提出9-11
• 1.1.2 研究目的及意义11-12
• 1.2 研究现状12-15
• 1.2.1 逃生管道研究现状12-14
• 1.2.2 复合材料研究现状14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第二章 RPCP结构组成17-24
• 2.1 玻璃纤维增强塑料18-21
• 2.1.1 不饱和聚酯树脂18-20
• 2.1.2 玻璃纤维20-21
• 2.2 陶粒21
• 2.3 夹层结构21-24
• 第三章 陶粒树脂混凝土24-37
• 3.1 原材料24-25
• 3.2 陶粒树脂混凝土配合比研究25-28
• 3.2.1 配比思路25-26
• 3.2.2 试配26
• 3.2.3 配比调整26-27
• 3.2.4 陶粒树脂混凝土生产配合比调整27-28
• 3.3 抗压性能分析28-32
• 3.3.1 立方体抗压强度28-29
• 3.3.2 破坏形态及机理分析29-31
• 3.3.3 吸能性能分析31-32
• 3.4 棱柱体轴心抗压试验32-33
• 3.4.1 轴心抗压强度32-33
• 3.4.2 破坏形态及机理分析33
• 3.5 弹性模量、泊松比33-36
• 3.5.1 试验步骤34-35
• 3.5.2 试验结果35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第四章 RPCP结构设计37-44
• 4.1 RPCP的设计依据37-39
• 4.2 ABAQUS模拟环刚度试验39-41
• 4.3 环刚度核验41-43
• 4.3.1 截面换算42
• 4.3.2 环刚度计算结果42-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第五章 RPCP玻璃纤维增强塑料陶粒夹芯管44-62
• 5.1 RPCP的生产44-46
• 5.2 蒙皮拉伸性能46-52
• 5.2.1 试样制备47-48
• 5.2.2 试验步骤48-49
• 5.2.3 试验结果及分析49-52
• 5.3 蒙皮压缩性能52-56
• 5.3.1 试样制备53
• 5.3.2 试验步骤53-54
• 5.3.3 试验结果54-56
• 5.4 环刚度56-60
• 5.4.1 试验原理56
• 5.4.2 环刚度实验步骤56-57
• 5.4.3 试验结果及分析57-60
• 5.5 其他性能60-61
• 5.5.1 热性能60-61
• 5.5.2 重量61
• 5.6 本章小结61-62
• 第六章 RPCP的抗冲击性能62-77
• 6.1 试验方案62
• 6.2 试验准备62-65
• 6.2.1 场地准备62-63
• 6.2.2 管道放置63
• 6.2.3 起重设备及重锤63-64
• 6.2.4 管道连接件64
• 6.2.5 钢带增强PE螺旋波纹管64-65
• 6.3 模拟隧道塌方的现场落石冲击试验（一）65-69
• 6.3.1 试验步骤65-66
• 6.3.2 试验结果66-68
• 6.3.3 PRCP受冲击结果分析68-69
• 6.4 薄弱区域加强方案69-73
• 6.4.1 端部收口处理69-70
• 6.4.2 连接件改进70-73
• 6.5 模拟隧道塌方的现场落石冲击试验（二）73-75
• 6.6 本章小结75-77
• 第七章 结论77-79
• 7.1 本文主要结论77
• 7.2 需要进一步研究的问题77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-82
• 在学期间发表的论文和取得的学术成果82

【参考文献】

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本文编号：788391