铁路隧道防护门冲击波衰减构造的制作方法
【专利摘要】铁路隧道防护门冲击波衰减构造，以有效地削减由下门缝渗透到门扇背后的冲击波压力，确保门扇后人员的安全性。防护门包括门扇，所述门扇底面沿其厚度方向设置有至少一条凹槽，该凹槽沿门扇宽度方向连续延伸或者间隔延伸。所述凹槽内壁上固定设置多孔材料填充层。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及防护门，特别一种用于铁路隧道紧急救援站、横通道、紧急出口或避难 所的防护门冲击波衰减构造。 铁路隧道防护门冲击波衰减构造
【背景技术】
[0002] 近年来，西部山区涌现出了大量的特长铁路隧道，当隧道长度大于20km时，需于 隧道洞身设置紧急救援站、横通道、紧急出口或避难所。为隔离火源、烟气、爆炸冲击波等， 应设置防护门，而且防护门应具有一定的抗爆和防火性能。
[0003] 《铁路工程设计防火规范》(TB10063-2007)和《铁路隧道防灾救援疏散工程设计规 范》0^10020-2012)的相关规定有："长度5.01〇11及以上隧道内人员疏散口及设备洞室均 应设置耐火极限不小于3. Oh的防护门"、"横通道两端用于疏散的防护门均应向疏散方向开 启，且不得设置门槛"、"客货共线铁路隧道防护门的抗爆荷载不应小于0. lOMPa，客运专线 铁路隧道防护门的抗爆荷载不应小于0. 〇5MPa"。由此可见，由于铁路隧道的特殊应用环境， 铁路隧道防护门同时满足防火门、抗爆门和疏散门的相关要求。
[0004] 目前国家虽暂无抗爆门相关设计标准，但为满足抗爆要求，充分保证门后人员不 受爆炸冲击波的影响，市场上的抗爆门均采用密闭设计，即不得设置门缝。但由于疏散通道 防护门不得设置门槛的要求，铁路隧道救援站防护门必然存在下门缝。根据防火门的相关 规定，为防止火焰穿透到背火面，防火门的下门缝不得超过9mm。同时为了保证门的正常启 闭，防火门的下门缝通常按9_设计。
[0005] 综上所述，铁路隧道防护门是一种存在下门缝的抗爆疏散门，下门缝不超过9mm。 因此，有必要对下门缝渗透到门背面的冲击波峰值压力对人体的损伤进行研究，以确定采 用下门缝特殊处理的必要性。
[0006] 根据仿真分析，在门扇厚度100mm、下门缝高度9mm，装药量为0. 51kg，爆心距门扇 2m的情况下，产生的冲击波峰值超压为：门扇中部0. 129MPa，门缝入口 0. 168MPa，门后15cm 处15. 8KPa，门后18cm处13. 8KPa。而根据《空气冲击波作用下人的安全距离》提供的伤亡 等级与超压关系可知，冲击波超压对人体损伤的最低阀值为13. 73kPa，由此可见下门缝渗 透到门背面的冲击波峰值压力必将对人体造成一定损伤。因此，现有的抗爆门、防火门都不 能满足铁路隧道防护门要求。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种铁路隧道防护门冲击波衰减构造，以有效 地削减由下门缝渗透到门扇背后的冲击波压力，确保门扇后人员的安全性。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0009] 本发明的铁路隧道防护门冲击波衰减构造，包括门扇，其特征是：所述门扇底面沿 其厚度方向设置有至少一条凹槽，该凹槽沿门扇宽度方向连续延伸或者间隔延伸。
[0010] 所述凹槽内壁上固定设置多孔材料填充层。 toon] 本发明的有益效果是，能有效地削减由下门缝渗透到门扇背后的冲击波压力，贴 近地面处的冲击波超压衰减效果约为2?3倍，地面以上的冲击波衰减量更为明显，衰减效 果在10倍以上；结构简单，实施方便，对于钢制抗爆门可采用槽钢焊接于门扇底部，无需采 用专门的结构设计。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 本说明书包括如下五幅附图：
[0013] 图1是本发明铁路隧道防护门冲击波衰减构造的断面图；
[0014] 图2是本发明铁路隧道防护门冲击波衰减构造的仰面图；
[0015] 图3是本发明铁路隧道防护门冲击波衰减构造的仰面图；
[0016] 图4是本发明铁路隧道防护门冲击波衰减构造的放大示意图；
[0017] 图5是本发明铁路隧道防护门冲击波衰减构造的放大示意图；
[0018] 图中示出构件、部位及所对应的标记：门扇10、槽钢20、凹槽21、多孔材料填充层 30 〇
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0020] 参照图1和图4,本发明的铁路隧道防护门冲击波衰减构造，包括门扇10,该门扇 10底面沿其厚度方向设置有至少一条凹槽21。由于爆炸冲击波具有较强的发散性，当冲击 波通过下门缝进入凹槽21时，冲击波将扩散到凹槽21内部，部分冲击波通过下门缝进一步 渗透到下一级凹槽21，由此最终少量的冲击波到达最后一级凹槽21。另外，在凹槽21内部 的冲击波经过反射，也将有部分冲击波到达下一级凹槽21，但峰值压力已大大减小，且与先 前到达的冲击波峰值压力的作用时间错开，故而不会形成较强的冲击波压力。
[0021] 如图2所示，该凹槽21沿门扇10宽度方向连续延伸。如图3所示，该凹槽21也 可沿门扇10宽度方向间隔延伸。
[0022] 参照图5,所述凹槽21内壁上固定设置多孔材料填充层30,以吸收部分冲击波，使 渗透到门扇10后或者下一级凹槽21内的冲击波得到进一步的削减。多孔材料可采用泡沫 错等材料。
[0023] 参照图4和图5,凹槽21或通过在门扇10底面焊接槽钢等金属型材形成，故无需 采用对防护门进行专门的结构设计，具有结构简单和实施方便优点。
[0024] 仿真分析结果如下：
[0025] -、冲击波衰减效果对比分析
[0026] 1、模型
[0027] 模型1为传统抗爆逃生门，门扇尺寸：高度2000mm，宽度1500mm，厚度100mm、下门 缝高度9mm。
[0028] 模型2为具有本发明冲击波衰减构造的防护门，门扇尺寸：高度2000mm，宽度 1500mm，厚度100mm、下门缝高度9_。门扇底面凹槽的尺寸为：高度100mm,宽度160_。
[0029] 仿真采用炸弹（TNT)和空气两种材料，爆炸冲击波由TNT产生，并在空气中传播， 抗爆门所属的面采用刚性面（即，法线方向位移为零）。
[0030] 2、仿真工具
[0031] 选用大型通用显式有限元软件LS-DYNA作为计算工具。LS-DYNA对空气冲击波传 播规律的模拟包括TNT炸药的起爆、爆轰波及空气冲击波的形成及传播、冲击波的衰减等 复杂的物理、化学过程。
[0032] 3、仿真结果及分析
[0033] 3 - 1压力云图仿真结果分析
[0034] ①1. 2ms时，冲击波在炸药和门之间的空气中传播；
[0035] ②1. 9ms时，冲击波传播至门扇；
[0036] ③2. 1ms时，由于地面与门扇的冲击波反射作用，在门缝处形成较大的冲击波压 力；
[0037] ④2. 5ms时，冲击波传播至门缝内，通过对比图可以看出，模型1的冲击波压力明 显大于模型2 ;
[0038] ⑤2. 9ms时，模型1的冲击波透过门缝传递至门缝背侧，而模型2的大部分冲击波 被门扇凹槽吸收；
[0039] ⑥4. 55ms时，模型1的冲击波在门扇背侧扩散，而模型2的冲击波主要作用于门 扇凹槽。
[0040] 3 - 2冲击波超压仿真结果
[0041] 冲击波超压对比
[0042]
【权利要求】
1. 铁路隧道防护门冲击波衰减构造，包括门扇（10)，其特征是：所述门扇（10)底面沿 其厚度方向设置有至少一条凹槽（21)，该凹槽（21)沿门扇（10)宽度方向连续延伸或者间 隔延伸。
2. 如权利要求1所述的铁路隧道防护门冲击波衰减构造，其特征是：所述凹槽（21)内 壁上固定设置多孔材料填充层（30)。
【文档编号】E21F17/103GK104100294SQ201410321740
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】张峻领, 李二平, 余艳丽, 张致恒, 王珣, 欧毅, 姚小军, 王志强 申请人:中铁二院工程集团有限责任公司