施工隧道通风管固定装置设计

发表时间:2019/1/24   来源:《建筑细部》2018年第14期   作者:段文军 章龙管 钱政 李煜博
[导读] 适应不同尺寸通风管道的固定装置。该装置便于安装与卸载,且可回收多次利用,极大改善了目前隧道通风管道固定存在的问题。
中铁工程服务有限公司  四川省成都市  610083
  摘要:隧道施工过程中,均安装有通风管道,通风管道的固定装置为隧道内施工提供了安全保障。但传统安装方式较麻烦,为改善这种状况,设计了一种系统的、便于装拆的、节能与环保的、可重复使用通风管固定装置,让隧道通风管的安装拆卸都更加系统化、标准化、简单化。
  关键词:隧道;通风管;固定装置
  
  
  0  引言
  目前通风管道的大多固定方式选取锁链式或者利用工业胶带。链式固定是用长链从通风管道头部贯穿至通风管道尾部,再分节链接固定至隧道上方。其操作复杂,耗时长,耗费人工劳动力,为隧道施工带来不便。而利用工业胶带分段固定到隧道上方则有管道掉落的风险。在拆装时,已使用的工业胶带则会对环境进行二次污染。所以设计一款便捷安装、可回收、绿色环保的隧道通风管道固定装置既保障了隧道施工的安全性,又节省了通风管道拆装时的劳动力,还保护了环境、节约了成本。
  1.通风管道的基本参数
  由于本设计不针对于任何一个特定的施工隧道,市场上的通风管道有很多规格。在这里选择普遍的一个,令:
  施工的隧道断面面积S为80m^2
  通风管道直径φ为150cm
  通风管道的长度L为100m
  另外通风管本设计选用PVC双面加强纤维网布,平均厚度H约为0.6mm,平均密度ρ为40g/m。
  2.装置设计
  2.1挂环参数:
  图1—图3说明:1.半挂环;2、挂环盘;3、皮带盘;4、皮带;5、棘齿条;6、棘爪;7、卡槽;8、螺钉;9、螺母;10、上半挂环;11、挂环螺钉;12、挂环螺母
  
  图3  三维模型3
  因隧道钢拱架连接用M20×70螺栓,所以挂环内径设置为22mm外径设置为27mm,下挂环与挂盘之间的连接为长30mm,直径为20mm的圆柱结构,挂环左有留有为M3螺丝打造的螺纹孔,长为10mm(下挂钩与挂钩盘为一体打造)
  2.2挂环盘参数:
  挂环盘长50mm,宽70mm,高30mm,中间通有为皮带穿过的宽为33mm,高为18mm的通孔,左右留有为M8螺丝打造的贯穿螺纹孔
  2.3皮带参数:
  通风管道的直径φ为1500mm,为保证有合理的可调节性,皮带的长度L≥πφ取L=5700mm,厚度γ=15mm,宽P=30mm
  2.4棘尺条参数:
  棘尺条与皮带一同打造,长1000mm,宽20mm,高10mm,上面尺的长度为18mm,倾斜角为35°
  2.5卡槽参数:
  皮带盘长500mm,宽40mm,高50mm,中间分别留有两个宽30mm,高15mm的贯穿通孔,一通孔由下表面开始打造,另一通孔距离其竖直高度10mm
  2.6棘爪参数:
  棘爪长20mm,宽28mm,高3mm,保证与棘尺条紧贴
  3 计算与选材
  3.1通风管道质量计算
  取一段为100m作为样本,通风管固定装置在每隔5米放置一个较为合适,这个距离可以使通风管不会变形,在保证这个前提条件下尽量的节约成本。
  由上面的设定就有,100m通风管的质量M为:
  M=ρV
  而体积:
  

  3.3棘爪、挂环盘及挂钩材料选择
  以上构件材料选用Q235普通碳钢,因为普通碳素钢的强度足以支撑管道重量,具体计算在之后说明:
  查验普通碳素钢得密度为7.85g/cm3
  棘爪质量:
  M4=ρV=7.85×2×2.8×0.3=13.188g
  挂环盘质量(M8螺丝材料为钢,此处密度不区分计算,看作一体):
  M5=ρV=7.85×(7×5×3-3.3×5×1.8)=591.105g
  挂钩质量(M3螺丝材料为钢,此处密度不区分计算,看作一体):
  M6 =ρV =7.85×{π×0.8×[(2.7)2-(2.2)2]+π×(2/2)2×3+π×(3/2)2×1×2}=233.17954g
  4.校验
  4.1挂钩强度校验
  此处检验下挂钩与挂环盘连接处是否发生断裂,在挂钩以下的构件总质量
  
  故选用Q235普通碳钢符合强度要求。
  5.结论
  本设计提供了一种可回收、便捷安装的通风管道固定装置,利用柔性皮带、棘齿条、固定装置、螺纹螺母、挂钩等结构,在不改变装置本身的结构的情况下,适应不同尺寸通风管道的固定装置。该装置便于安装与卸载,且可回收多次利用,极大改善了目前隧道通风管道固定存在的问题。
  参考文献:
  [1]姚振武周淑兰.扣接式与拼装式通风管设计.1989.
  [2]中铁七局三公司.柳梢沟通风施工方案.2011,6.
  [3]韩国LG-陶氏化学公司.PC材料物理数据.
  [4]周殿明.塑料成型技术.机械工业出版社.2014.10.
  [5]邱宣怀.机械设计.高等教育出版社.
  [6]戴洪伟.超大直径盾构隧道巷道式通风技术.中铁十四局有限公司.2011.6.
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