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。     

高速公路中间带护栏碰撞仿真实验

针对高速公路中间带护栏安全性难以评估及实车碰撞护栏存在危险性等问题,提出了基于计算机仿真的高速公路中间带护栏碰撞安全性评估方法.建立了汽车模型、护栏模型、路缘石模型和碰撞模型,进行了多角度、不同速度和有无路缘石情况下的汽车碰撞仿真实验,并对碰撞数据进行了分析.结果表明:通过仿真实验可获得各种情况下汽车碰撞护栏的实验数据,为进行护栏安全性评估提供了依据;该方法具有参数容易修改、数据表达直观、实验速度快和节省费用等优点.     

影响护栏防护性能的相关因素研究

采用计算机仿真的手段，运用有限元仿真软件LS-DYNA建立了圆柱形立柱形式的波形梁护栏的有限元模型，护栏的材料采用的是钢材，护栏板与立柱之间通过螺栓连接，基于这个模型，本文对轿车与护栏碰撞过程中影响护栏防护性能的摩擦系数以及护栏板与立柱之间的连接性能进行了研究，结果发现，通过减小摩擦力以及改变护栏板与立柱之间螺栓连接的临界失效载荷，可以提高事故中护栏对乘员的保护能力。     

公路波形梁护栏抗撞防护特性及轻量化研究

高速公路护栏是公路交通安全中的关键因素。针对其抗撞防护特性和轻量化开展研究具有显著的社会效益和经济价值,目前已逐渐成为公路交通安全领域的研究热点。基于有限元仿真对公路波形梁护栏进行了性能分析及轻量化研究,选用轿车、SUV和小型客车3种车型,碰撞速度采用了60、80和100km/h,对Q235碳素钢护栏和Fe-0.1C-5Mn中锰钢护栏进行碰撞仿真分析。研究结果表明,碰撞过程中能量吸收曲线的变化规律与车辆结构、碰撞速度和车辆质量等因素有关。在多数碰撞情况下,中锰钢护栏的抗撞防护性明显优于Q235钢护栏,将A级波形防护栏材料由Q235钢改为中锰钢,梁板厚度可减少1.0mm,轻量化程度可达25%。     

基于LS-DYNA的车辆-护栏碰撞仿真模型

 针对车辆与护栏的实体碰撞试验难度大、经费高、周期长、数据不易获取的情况,基于LS-DYNA 有限元软件,在分析实际碰撞试验的基础上,建立了碰撞车辆仿真模型和护栏仿真模型,优化碰撞过程,最终形成了车辆-护栏碰撞仿真模型;同时,与实际试验数据进行对比,分析了误差形成原因。结果表明,仿真模型试验结果与实车试验结果基本一致,验证了仿真模型的正确性。     

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。     

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。     

基于ABAQUS有限元仿真的车辆碰撞护栏动力响应

当前基于车辆碰撞护栏的研究多以单一车型或单一碰撞位置为研究对象,侧重护栏结构或参数优化,较少探寻多车型多碰撞位置条件下护栏所受冲击而产生的动力响应规律。以国内常用的3mm厚波形梁护栏及三种车型(1.5t小型客车、10t中型客车、10t中型货车)为研究对象,基于ABAQUS有限元仿真软件,在三种车型及两个不同撞击点的情况下,分析护栏冲击加速度、护栏横向最大位移、护栏应力等变化动力响应指标。研究结果表明,不同车型撞击下护栏冲击加速度响应具有明显差异,10t车型撞击下护栏所受的最大冲击加速度显著高于1.5t小客车,可通过护栏加速度值判别碰撞事故车辆类型及危险程度;在10t车型不同位置撞击下,护栏的最大横向位移相差50%,最大位移均超过1m,最严重情况达1.35m,针对大型车辆通行率较高路段,护栏至路侧外边缘应留有1m-1.5m安全距离;不同车型碰撞下护栏受损跨数不同,1.5t车型碰撞下护栏应力最大值247Mpa,仅使护栏达到弹性变形阶段,护栏仍具有安全防护能力;10t车型碰撞下护栏应力最大值329Mpa,使碰撞点及前方护栏发生塑性形变,完全丧失防护能力,需及时对碰撞点前后跨数护栏进行完整更换,保证道路护栏处于完整防护能力水平。     

刚性护栏及半刚性护栏与车辆碰撞的安全性模拟分析

为了明确刚性护栏与半刚性护栏的安全性能及适用性,基于动态显示有限元法建立了车辆碰撞护栏模型,对我国高速公路常用的刚性护栏和半刚性护栏的安全性进行了模拟分析,计算了不同质量的车辆与护栏碰撞时的护栏变形、车辆质心加速度及车辆轨迹.模拟结果表明,刚性护栏具有抗冲击性强的优势,但驾乘人员所承受的冲击力较大,且车辆导向性较差;半刚性护栏具有较好的车辆导向性,对驾乘人员也有一定的保护作用,但抗大型车辆的冲击性能较差.建议在选择护栏时,应当根据这2种护栏各自的优缺点,结合路段的地形、交通组成情况进行选用.此外,为了提高护栏的安全性能,需增加半刚性护栏的波形板厚度,而对于刚性护栏,需要在其表面上安装一层弹性材料.     

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。     

微型桩-加筋土挡墙路基结构的公路护栏抗冲击性能

为了对微型桩-加筋土挡墙路基结构的护栏抗冲击性能进行验证和评价,利用数值手段开展加固前后的护栏冲击动力响应对比分析。研究结果表明:微型桩-加筋土挡墙通过"护栏—连接构件—地基梁—微型桩—加筋土—地基"这一从上到下的加固体系,从受力机制上相当于大大增加护栏的锚固深度,将作用在护栏上的碰撞荷载自上而下地传递到加筋土及地基内部,而沿公路长度方向浇筑的地基梁则将荷载从作用点向两侧分散传递,利用整体结构来分担荷载,因而显著增强护栏的抗冲击能力,可减小约90%的护栏碰撞位移,并使得不同碰撞荷载作用下的面板最大侧向位移比加固前减小82.1%~94.3%,初步验证其护栏抗冲击性能的可靠性。     

城市桥梁新型铝合金防撞护栏安全性

为满足城市景观的需要,同时适应可持续发展趋势,采用新型铝合金防撞护栏替代传统型钢护栏,为了保证其具有良好的安全性能,需对其力学性能进行评价分析。以某实际工程为背景,提出了一种新型铝合金防撞护栏方案,通过理论分析与数值模拟相结合的方法对其在汽车碰撞作用下螺栓连接处的承载能力、栏杆及立柱的安全性能进行了综合分析。结果表明:对初步提出的铝合金护栏方案,可适当增大螺栓直径及法兰盘厚度,以保证其具有良好的安全性能;当车辆发生撞击时,改进后的护栏所承受的碰撞冲击力及变形均符合规范要求,因而可以应用到实际工程中。研究成果可为同类铝合金护栏的推广应用提供技术支持。     

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 .     

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。     

FRP-混凝土组合式护栏防护重型车辆撞击的能力

为提高低等级混凝土护栏防护重型车辆的能力,设计了3种不同构造形式的复合材料护板,分别设置在混凝土护栏表面形成组合式护栏。建立车-护栏精细化有限元模型,通过与实车碰撞试验结果对比,验证了有限元模型的可靠性。考虑撞击力、碰撞角度、车辆轨迹、货厢尾部抬高、车辆动态外倾值、车辆外倾角6个评价指标,对比分析了3种方案护栏的防车撞性能。结果表明,在整体式货车撞击下,3种方案护栏均能顺利引导车辆转向,不带阻坎的方案一的各主要指标均优于其他方案,防护能力最优;在拖挂式货车撞击下,方案一的护栏导向与阻挡性能依然良好,驶出角仅为0.75°;改造后的组合式护栏防护能量达到650 kJ,防护能力是改造前的4倍。     

基于计算机仿真的汽车与高速公路护栏碰撞事故的分析与研究

从高速公路交通事故的统计资料出发，分析了汽车与高速公路护栏事故在交通事故中的比例与发展趋势。通过计算机仿真的方法，研究了汽车与高速公路护栏碰撞过程的汽车与乘员的动态响应和护栏的特性。从提高汽车安全和改进护栏设计等方面，提出了改善高速公路交通安全的措施，指出了本领域的研究展望。     

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。     

新型铝合金防撞护栏安全性对比研究

为满足城市桥梁维修加固的美观与可持续发展需求,新型铝合金防撞护栏成为一种新颖形式,为保证其具备足够的安全性能,需对其安全性能进行综合评价。本文以某实际工程为背景,以原传统型钢护栏为基础,提出了采用不同立柱间距的两种新型铝合金防撞护栏方案,通过理论分析、数值模拟相结合的方法对栏杆、立柱及基础螺栓在汽车碰撞荷载下的承载能力、使用性能进行了综合评价。研究结论表明：1m立柱间距的新型铝合金护栏可以替代传统的型钢结构护栏,具有安全性保障。可见本文研究成果可为铝合金安全护栏的推广应用提供技术支持。     

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。     

方形与圆形钢管梁半刚性护栏防撞性能对比分析

根据几何等效原理,分别建立了方形和圆形钢管梁半刚性护栏,采用显式非线性有限元分析方法,模拟了汽车碰撞两种钢管梁半刚性护栏的动态响应,对比研究了碰撞过程中两种护栏的最大应力、横向位移和护栏系统及其各部件的吸能特性。结果表明,两种护栏形式都有较好的防护作用,方形钢管梁半刚性护栏的最大位移和最大Mises应力较圆形钢管梁半刚性护栏小,但其变形吸能效果明显比圆形钢管梁半刚性护栏的吸能效果差。