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.
论文作者:段文军,章龙管,钱政,李煜博
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第14期
论文发表时间:2019/1/24
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