基于数值模拟的半刚性护栏性能优化

ANSYS/LS-DYNA数值模拟的计算结果表明,按规范设计的波形梁Ⅰ型（WBSGⅠ）护栏在车辆与刚性护栏的碰撞过程中,不能满足承载力要求,导向性差,有可能发生车辆越出护栏的坠车事故.参考东海大桥的护栏设计标准（TBSG）,对规范中护栏各部件的设计参数做出调整,设计出波形梁Ⅱ型（WBSGⅡ）护栏.模拟结果表明,该护栏提高了护栏的安全性和车辆导向性.计算结果可为实车试验和工程实际应用提供参考依据.     

洞庭湖二桥护栏立柱的耐撞性拓扑优化和尺寸优化

为设计出防撞等级达到HA级(760kJ)的临湘至岳阳高速(简称"大岳高速")洞庭湖二桥桥梁钢护栏,文章基于耐撞性拓扑优化方法,对桥梁钢护栏立柱进行了拓扑优化分析,获取了矩形截面形式的桥梁钢护栏立柱拓扑构型,基于现行评价标准与正交试验设计方法,对矩形截面桥梁钢护栏立柱进行了优化设计,确定了厚度的最优参数组合;对最优参数组合的护栏立柱进行质量计算并运用4种车型进行验证分析,结果表明,碰撞仿真计算所得车辆运行轨迹、车体加速度等护栏安全评价指标满足安全性能评价标准要求。     

车辆碰撞混凝土护栏的数值模拟与应用

合理简化车辆冲撞混凝土护栏过程，得到计算仿真模型并编制计算机程序。通过计算结果与文献的比较，证明了方法的合理性，最后对护栏安全的多个影响因素进行分析，进而提出混凝土护栏设计的建议。     

城市桥梁新型桥侧混凝土护栏的碰撞分析

以某城区高架桥为例,设计出一种城市桥梁新型桥侧混凝土护栏的最优结构,并采用有限元仿真与碰撞试验相结合的方法对其进行安全防护性能分析。结果表明,新型桥侧混凝土护栏结构能够有效地防护行驶车辆,其中小客车碰撞后,其驶出角度为7°,大客车碰撞后,其驶出角度为1.7°;小客车碰撞后,其重心加速度最大值为17.4g,大客车碰撞后,护栏的最大动态变形小于100mm;混凝土坡面是影响小客车缓冲保护性能的主要因素,混凝土墙体强度是影响大客车防撞性能的主要因素。新型桥侧混凝土护栏的各项指标均满足评价标准,其防撞等级达到SS级,且成功应用于依托工程。     

高速公路中间带波形梁护栏高度

针对中国高速公路中间带护栏高度不足的问题,对高速公路中间带波形梁护栏的高度进行研究.采用能量守恒方法,在构建波形梁护栏和车辆计算模型的基础上,建立高速公路中间带护栏高度计算模型;并采用调查分析的方法,对交通事故、交通组成以及相关车型的设计参数进行分析,确定了护栏高度计算模型中的有关参数.研究结果表明,适合中国高速公路中间带波形梁护栏的高度宜为87.6 cm,可有效地防止大型车跃出和小型车钻撞护栏等恶性交通事故的发生.     

岳阳洞庭湖二桥钢护栏优化设计

为获得满足碰撞等级为HA级的桥梁钢护栏,对立柱初始构型进行了尺寸优化设计。首先,根据最新护栏安全性能评价标准,建立1.5t小车、25t客车、40t货车以及55t鞍车与护栏碰撞有限元模型;然后,参考护栏评价标准确定正交试验评价指标,并对护栏立柱各参数进行了单因素试验分析,确定截面各因素优化设计试验范围和水平数;再选用L16(45)正交实验表安排仿真试验,分别对仿真数据结果进行极差分析和方差分析,获得了最优立柱截面尺寸;最后,用4种车型对优化后护栏结构进行了仿真验证。研究结果表明,优化后护栏结构的防撞等级达到HA级,安全性能满足评价标准的要求。     

Am级中央分隔带柔性护栏耐撞性拓扑优化设计

为了设计出一套满足Am级防撞等级的新型中央分隔带柔性护栏,根据国内现有的评价标准,首先基于动态显式有限元方法建立并验证汽车-护栏有限元模型;然后结合元胞自动机的拓扑优化方法以立柱为设计域进行了不同工况下的拓扑优化分析,并提取了"叶片型"立柱拓扑构型;再运用正交试验方法对影响护栏性能的4个设计变量进行研究,获得中央分隔带柔性护栏立柱的最佳尺寸参数;最后对其进行验证分析。分析结果表明,3种法规规定的车型与护栏碰撞过程中,护栏的最大横向偏移量均小于评价标准规定的1000mm,车体的最大加速度均小于评价标准规定的20g,满足了碰撞安全性能评价标准要求,故得到的"叶片型"截面立柱能够实现Am级防护能力。     

长沙市湘府路大桥防撞护栏优化设计

为了得到满足防撞等级为SA级的长沙市湘府路大桥防撞护栏,根据国内新的护栏评价标准,采用计算机仿真的方法,对长沙市湘府路大桥防撞护栏的碰撞安全性展开了研究。以桥梁护栏尺寸参数为参考基础,以防撞等级为SA级的护栏为研究目标,以2种不同车型为研究工况,采用Pro-e建模以及VPG和Ls-dyna软件进行处理,联合运用正交试验设计方法,以小车纵横向最大加速度、纵横向最大速度以及客车最大横向偏移量为考核指标,对控制护栏形状的5个设计变量应用L16（45）正交试验表安排仿真试验,运用SPSS对仿真试验结果进行方差分析,找出各因素对结果的影响程度,再结合极差分析的结果[1]来确定大桥防撞护栏的最佳尺寸参数。并通过3种车型来验证其可行性,所得到的最佳尺寸组合是可行的且满足法规评定标准要求。     

HRB600级钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究配置HRB600级钢筋混凝土梁的抗弯性能，文章设计制作12根不同配筋率的HRB600级钢筋、C50混凝土梁，采用三分点静力加载的方式，对试件的破坏形态、钢筋强度设计值取值、极限承载力、跨中挠度及裂缝宽度等进行试验研究。结果表明，配置HRB600级钢筋混凝土梁的受力形态、破坏模式与普通钢筋混凝土梁相同，其极限承载力仍然可以按照相关规范公式进行计算；建议对于受弯构件，HRB600级钢筋的屈服强度标准值取600 MPa,抗拉强度设计值取520 MPa,抗压强度设计值取435 MPa;对比跨中挠度实测值与相关规范计算值，发现两者在正常使用阶段吻合良好；试件实测最大裂缝宽度值比相关规范计算值大，在此结果基础上提出最大裂缝宽度调整系数k,对短期荷载作用下最大裂缝宽度计算公式进行修正，调整后得到的计算值与实测值吻合度较高。     

公路安全设计的几点思考

文章从公路线形设计、标志设置及中分带护栏设计等方面,重点论述如何有效保证公路的安全行车问题,并力求深刻领会规范条文精神,认真对待规范的取值要求,既能满足规范,又能达到精益求精、把控好设计的安全度。     

公路安全保障工程实施技术探讨

针对安保工程实施以来出现的问题，从钢筋混凝土护栏设计高度的确定、护栏结构形式的多样性、特殊路段护栏基础如何确定、护栏施工质量等方面进行探讨，为以后继续完善和改进安保工程的实施方案打下基础。     

高速公路危险路段路侧护栏的设置

结合工作实践，从护栏的性能、安全性、经济性、景观及气象条件多个方面分析了各种护栏的适用性，提出了适合于山西省山区高速公路危险路段的路侧护栏设计形式。     

三跨与单跨护栏系统的抗冲击性能比较

为了解波形梁护栏系统的冲击响应及各跨之间的相互作用对护栏系统变形和受力的影响,设计和实施了半刚性三跨缩比护栏系统冲击试验,各试件尺寸与实际尺寸的缩比比例为1 ：3．75,对三跨护栏系统与单跨护栏系统的变形、冲击力、速度、能量吸收等特性进行了比较,计算各部件对护栏系统能量吸收的贡献。结果表明：三跨护栏系统吸收了较多的能量,整体的能量吸收更加均匀、合理、试验方法和所得结论为进一步开展工程护栏的优化设计奠定了基础。     

集装箱汽车列车与桥梁护栏碰撞分析

采用PAM- CRASH软件 ,模拟集装箱汽车列车与桥梁护栏的碰撞过程 .对车辆的碰撞过程进行了描述 :车辆在碰撞过程中发生了二次碰撞并且有倾覆现象 ,最后车辆恢复正位 ,顺利沿护栏导出 ;通过改变护栏栏杆的尺寸和壁厚 ,评估了多种护栏的耐撞性并指导了护栏的设计 ;讨论了集装箱汽车列车鞍座结构的处理 ,提出了鞍座阻力矩的计算方法 .     

互通立交匝道平曲线内侧停车视距检验与改善

在互通立交匝道平曲线内侧设置护栏,减小了匝道视距横净距,导致运行车辆停车视距不够,威胁行车安全,应将护栏视为视线遮挡物,并进行运行车辆的停车视距检验。可通过匝道视距横净距的计算方法,由已知的横净距,计算出汽车行驶轨迹半径;根据匝道设计速度、实际横净距、停车视距等,计算出匝道在不同设计速度条件下满足视距要求的临界圆曲线半径,并按一般地区对应的停车视距计算确定匝道横净距。已建成的互通立交,若匝道平曲线半径未达到临界值要求,应采取加宽硬路肩、外移护栏等视距改善措施,加宽横净距,或将行驶速度按低一级的设计速度进行合理限制,以提高行车安全性。     

钢背竹景观护栏结构设计与试验研究

竹材具有生长周期短、产量高、比强度大、环保及可再生等特点,可作为景观护栏构件的优质材料。竹材胶合板作为竹材的主要加工成品,易于切割和组装,是景观护栏优选的型材。竹材胶合板比强度较高,但其抗拉强度和延伸率较低,不宜作为单独的承力构件。通过将竹材胶合板与型钢构件按一定方式组合和优化,设计完成了一种钢背竹景观护栏,并对该护栏进行了B级碰撞条件下的安全性能评价。结果表明,钢背竹景观护栏具有良好的阻挡功能、导向功能和缓冲功能,符合评价标准要求。     

高速公路中央分隔带组合式护栏方案研究

针对国内某高速中央分隔带护栏升级改造问题,提出了中央隔离带组合式护栏方案,建立了组合式护栏的三维汽车—护栏碰撞仿真模型,并针对不同的护栏立柱间距进行了汽车碰撞仿真模拟研究。结果表明,利用中央隔离带旧护栏改造为组合式护栏满足规范要求,可以有效地降低成本,为高速公路中央分隔带护栏改造提供依据。     

一种新型装配式桥梁人-车隔离防撞护栏

近年来,由于失控机动车坠桥事故频发,对人民生命财产安全带来了一系列重大损失。基于此,迫切需要切实采取可行的措施来提高桥梁防撞护栏的防护性能,从而有效控制该类事故的发生风险和降低其后果。为此,本文首次提出了一种新型桥梁人车隔离防撞护栏,采用倒U形的截面形式并将锚固座与混凝土路缘石连接成为整体。通过精细化有限元模型对新型防撞护栏的力学性能进行了探讨。研究结果表明：在标准碰撞荷载作用下,两类护栏均满足规范要求,且新型护栏最大变形值仅为传统护栏的52%,达到最大位移值时,新型护栏的极限承载力相较于传统护栏提升了约58%,此时螺栓应力与变形分别为传统护栏的48%与70%,证明新型护栏在充分发挥圬工自重对车辆冲击的抑制作用和锚固螺栓的抗剪性能的同时,倒U形截面可大幅增加护栏的横向刚度,相比于传统护栏防撞性能有明显提升。此外,装配式的设计可有效减小施工和维护成本,为大量桥梁防撞护栏的设计和施工提供了新的解决方案。     

加固的A级护栏与客车碰撞的仿真分析

由于道路逐年大中修,导致旧钢筋混凝土护栏的防护性能减弱,针对这一情况,对旧护栏进行合理的改造比安装新护栏更节省资源。主要研究了加固后的A级护栏安全性能,运用ANSYS Workbench软件建立护栏与客车的有限元模型,并根据模拟仿真方案,控制仿真碰撞的参数,以规定的初速度和碰撞角度进行计算机仿真碰撞试验,得到x、y方向大客车加速度10 ms间隔平均值的最大值分别为148.2 m/s~2和206.5 m/s~2、护栏所受应力和变形情况、车辆运行轨迹和客车损坏程度等评价指标。结果表明,加固后的A级护栏结构能够有效地防护行驶车辆。     

半刚性护栏系统模型冲击实验研究

在Instron 9250落锤式冲击试验机的基础上，设计和实现了刚性护栏系统(包括W梁、防阻块和立柱)的模型实验系统．通过该实验系统开展了半刚性护栏系统的冲击实验研究，得到护栏系统的各部件在冲击条件下的变形特点．由实验结果计算得到了W梁和防阻块的变形能，并考察了它们在冲击过程中对能量吸收的贡献，其中W梁的吸收能量约为总吸收能量的50％～65％，防阻块的吸收能量约为15％～25％．