广清高速公路A级波形梁护栏加强方案研究

为了提高广清高速公路连续S弯道护栏安全防护性能,以通过碰撞试验的新型3 mm三波A级波形梁护栏为基础,提出护栏加强方案,建立高精度计算机仿真模型,对加强方案的极限防护能力和不同基础护栏的安全防护能力进行分析。结果表明：护栏加强方案较原护栏对大客车的防护能力由140 kJ提高到230 kJ,提高幅度为64.3%,对大货车防护能力由125 kJ提高到260 kJ,提高幅度为108%,同时规范推荐的四种护栏基础埋置方式均满足评价标准要求。研究成果可有效提高危险路段的安全运营水平,已经在实际工程中应用。     

高速公路在用波形梁护栏适应性评价和提升改造技术研究

早期修建的高速公路波形梁护栏已经达到或接近使用年限,防护能力水平与现阶段交通流的适应性问题突出。对某高速公路在用路侧波形梁护栏的适应性评价和提升改造技术进行研究。对运营期间可能发生变化的波形梁护栏结构参数进行现场检测,包括波形梁板中心高度及波形梁板、立柱和防阻块的镀锌涂层厚度等,并对波形梁板进行取样并实验室送检,检测材料力学性能。波形梁板出现明显锈蚀,材料力学性能仍然能够满足要求,腐蚀导致的波形梁板有效厚度减小将影响护栏的防护能力。结合现行设计规范的规定以及护栏防护比例的分析,对应于路侧事故严重程度为"中"和"低"时,路侧波形梁护栏的防护等级应分别达到SB级(280kJ)和A级(160kJ)。根据护栏适用性评价结论,综合考虑经济性和运营安全风险,建议的处置措施包括原设置护栏防护能力保持和提升。在事故率以及事故风险较低的路段,建议更换锈蚀严重的波形梁板,更换的过程中应确保波形梁板中心高度满足容许偏差要求。在事故风险较高的路段或者曾发生过护栏防护失效事故的路段,建议将护栏提升改造为满足《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2017)的要求,并给出经实车碰撞试验验证、防护等级达到A级(160 kJ)的双层双波护栏改造方案。防护等级SB级(280 kJ)的护栏提升改造建议采用拆除原护栏、设置JTG/T D81—2017规定的SB级波形梁护栏的处置方案。     

新型波形梁护栏的开发及应用研究

针对原有SA级钢护栏不满足现行标准的情况,经仿真模拟验证原有护栏性能不足,并在原有设计基础上开发出新型波形梁护栏,经实车碰撞试验后,该护栏防护等级可达SA级(400kJ),各项安全性能评价指标均满足现行标准。制定了护栏检验标准,并在张承高速公路上实际应用,使用效果表明该护栏比传统混凝土护栏更适用于高寒山区公路。     

A级标准二波波形梁护栏防护乘用轿车性能研究

为了解A级标准二波波形梁护栏对作为高速公路主流车型乘用轿车的防护性能，利用实车足尺碰撞试验验证其对乘用轿车的防护能力是否满足《公路护栏安全性能评价标准》（JTG B05-01—2013）（简称新标准）要求，并通过事故调研和分析，检验实际道路情况下对乘用轿车的防护能力。研究结果表明，A级标准二波波形梁护栏对乘用轿车的防护性能满足新标准要求，且在实际应用中性能表现良好。研究成果为A级标准二波波形梁护栏的合理应用提供了依据。     

基于仿真分析的SB级旋转式护栏与A级波形梁护栏过渡段研究

针对现有SB级旋转式护栏与A级波形梁护栏过渡段设计存在刚度突变的问题,提出一种新型SB级护栏与A级波形梁护栏过渡结构。以计算机仿真分析为技术手段,建立有限元仿真模型,采用LS-DYNA显式有限元程序进行求解,对护栏过渡结构进行优化分析。根据仿真计算,车辆碰撞过渡段护栏后能够恢复正常行驶姿态,各项评价指标均满足现行评价标准要求,护栏防护能力达到现行《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013)规定的过渡段防护要求。     

一种适用小半径路段的多功能型中央分隔带护栏开发

针对传统护栏在小半径曲线段安装困难以及防护能力不足的现状,研发了一种在小半径曲线路段安装方便的新型多功能型中央分隔带护栏。基于现行规范要求,建立了相应的显式有限元碰撞仿真模型,利用有限元分析软件进行了车辆与所研发多功能型护栏的非线性碰撞仿真计算,结果表明该结构护栏满足四级(SB级,防护能量≥280kJ)碰撞能量的防撞等级要求,各项碰撞安全性能指标均符合现行标准要求。在小半径曲线路段与应用于中央分隔带的传统波形梁和混凝土护栏进行了仿真对比分析,其在导向、缓冲、吸能功能上优于传统波形梁护栏和混凝土护栏。     

可拆装桥梁护栏设计研究

为满足广(州)-清(远)高速公路改扩建工程对桥梁护栏可拆装功能和防护能力的要求,设计一种可拆装桥梁护栏。护栏设计防护等级为SA级(400kJ),采用节段预制、现场拼装的混凝土护栏,混凝土墙体采用加强型坡面形式,护栏有效高度为1m,预制块长度为4~6m,采用钢筋焊接基础和背部型钢纵向连接。经实车碰撞试验检验,所设计护栏结构的防护等级能够达到SA级(400kJ)。     

波形梁护栏应用关键因素对防护性能的影响研究

在明确建模和计算方法可靠的基础上,通过改变护栏的中心高度、腐蚀程度以及拼接螺栓缺失形态,对现有2 m立柱间距A级波形梁护栏进行了计算机模拟碰撞试验,以分析这些应用关键因素变化对护栏防护性能的影响。结果表明:(1)护栏中心高度在58~62 cm范围时,现有护栏具有A级防护水平;(2)护栏板的腐蚀裕量为0.4 mm,当波形梁护栏板的减薄量不大于0.4 mm时,现有护栏的防护能力可达到A级水平;(3)拼接螺栓缺失可能使现有波形梁护栏的防护能力有一定程度的降低。当拼接螺栓小于4颗时,护栏具有A级防护水平,而当拼接螺栓缺失数量大于等于4颗时,剩余螺栓不同的布置方式可能使护栏的防护能力达不到A级水平。     

双层双波护栏的安全性能隐患分析

在对2006年以前修建的高速公路进行大修改造和改扩建过程中,本着节约资源,减少浪费的原则,很多研究机构和设计人员对原有波形梁护栏进行再利用升级改造为双层双波护栏,使其防撞等级达到新规范中的A级。但是当双层双波护栏的整体高度下降时势必会对其安全防护性能造成影响,本文通过计算机仿真模拟的方法建立护栏-车辆模型,逐渐降低护栏高度来进行仿真模拟碰撞从而获取防撞等级为A级的双层双波护栏的临界高度,最终通过实车碰撞试验验证分析结论,确定双层双波护栏的下限高度值。     

公路护栏安全性能星级评定方法研究

提出了一种可以指导护栏结构设计和选型的公路护栏安全性能星级评定方法,研究确定了评价指标和评分标准.该星级评定方法对4种通过A级(160 kJ)实车足尺碰撞试验验证的护栏进行安全性能星级评定,结果为:A级三波护栏二级()、A级钢背竹景观护栏三级()、A级梁柱式护栏四级()、A级直墙型混凝土护栏五级(...     

护栏过渡段应用泡沫铝改善防护能力方案研究

针对原有A级路基波形梁护栏与SB级桥梁混凝土护栏过渡段结构安全防护能力不满足现行标准的情况,提出在原有过渡段的基础上设计一种新型双波形截面的泡沫铝防护结构,基于全因子试验方法对材料性能与厚度因素设计9组优化工况.采用有限元仿真分析手段,通过LS--DYNA软件对车辆与护栏的碰撞过程进行求解,分别对优化前与9组优化工况后的过渡段防护水平进行安全性评价并确定最优参数组合的推荐方案.结果 表明:方案具有优异的吸能特性,优化后的过渡段各项安全性能评价指标均达到现行评价标准要求且防护水平等级由原有的A级提升到SB级.     

波形梁护栏加高改造设计研究

高速公路罩面导致路面结构层变厚,路侧护栏的防护高度降低。通过Hypermesh和LS-DYNA联合仿真试验方法建立了防护高度与护栏安全性能的关系模型,并提出了合适的加高改造方案。运用相似性原理,设计了改造立柱的缩尺模型试验,并通过碰撞仿真试验分析了护栏变形状况和车辆运动状态。结果表明,波形梁护栏高度降低100 mm以上,小客车和货车会发生侧翻;加高改造立柱的能量吸收率和缓冲能力优于标准立柱;改造后护栏满足A级波形梁护栏标准。     

高速公路双波护栏对客车碰撞的防护性能仿真研究与改进

采用有限元分析方法,基于客车碰撞规范中A级护栏和B级护栏防护性能的要求,建立了两种护栏以及客车的有限元模型.利用LS-DYNA软件进行了客车与护栏碰撞仿真和护栏结构改进分析.根据碰撞条件规范,模拟了客车以60 km/h和40 km/h速度,20.的角度分别与两种护栏碰撞的过程,以计算得出的客车加速度,运动轨迹和护栏的最大动态位移为参数评价了波形梁的防护性能.结果显示客车与两护栏碰撞的加速度均小于20g,客车运行轨迹平稳正常,但B级护栏吸能为47.8kJ,只占客车与护栏碰撞耦合系统中总吸能的41.4％.且A级护栏最大动态变形量为986 mm逼近允许值1 000 mm.这说明两种护栏的防护性能较差,且安全性能亟待提高,故对两护栏分别通过增加吸能结构进行了改进分析.改进后的B级护栏吸能为68.3 kJ,提高了43.3％;改进后的A级护栏最大变形量减小到898 mm,明显改善了绊翻和骑跨现象的风险.     

新型A级波形梁护栏实车足尺碰撞试验

2013年交通运输部颁布实施了《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-1-2013),广东省交通运输厅组织开展了广东省部分在建高速公路护栏的安全性能评估。为验证新型A级波形梁护栏是否满足《评价标准》对A等级护栏的要求,依据《评价标准》,采用三种车型对新型A级波形梁护栏进行了实车足尺碰撞试验。试验结果表明新型A级波形梁护栏满足《评价标准》要求,研究成果为该结构的合理应用提供了基础数据。     

路侧高等级梁柱式混凝土护栏防护性能研究

山区高速公路路侧环境复杂,护栏防护等级要求较高,为提高山区高速公路路侧护栏安全防护性能,针对目前护栏存在的问题,采用理论分析、台车试验及计算机仿真试验,通过对护栏防护性能、缓冲性能、施工工艺、景观造型、除雪方便等进行研究,研发一种五级(SA)路侧高等级梁柱式混凝土护栏,经台车试验验证该护栏强度高、安全性好;通过基座间断设置实现了景观通透,解决了混凝土护栏形式单一的难题;且护栏可实现工厂化预制、装配化施工,提高了护栏整体施工效率。     

在役旧桥梁组合式护栏升级改造研究

为提升在役旧桥梁组合式护栏的防护能力,采用计算机仿真模拟与实车足尺碰撞试验相结合的方法,对改造前原护栏结构安全防护能力进行分析,在此基础上提出3种桥梁组合式护栏升级改造方案,并利用经过碰撞试验校核的有限元仿真模型对改造方案进行了系统的安全性能评估。结果表明:3种改造方案仿真结果各项安全指标均满足JTG B05-01-2013《公路护栏安全性能评价标准》要求,其中钢结构加强改造方案达到SA防护等级要求,防护能量为400 kJ;植筋加高式改造方案与包封式改造方案均达到SS防护等级要求,防护能量为520 kJ。研究成果对于完善在役旧桥梁护栏设施和提升公路桥梁通行防护能力具有较好的借鉴意义。     

钢筋混凝土护栏裂纹对其安全防护性能影响

利用有限元仿真方法,针对280 kJ的单坡面和F型坡面钢筋混凝土护栏、520 k J的组合式护栏,计算分析裂纹对其安全防护性能的影响,建立具有裂纹的280 kJ的单坡面和F型坡面钢筋混凝土护栏、520 k J的组合式护栏试验段及520 kJ的玻璃纤维筋混凝土护栏试验段,采用实车碰撞试验方法深入分析裂纹对混凝土护栏安全防护性能的影响。研究结果表明:裂纹存在处混凝土护栏不连续,但由于混凝土纵向加强筋和竖向加强筋的存在,使得护栏作为纵向连续结构其整体安全防护能力并未减弱,因此,混凝土护栏裂纹对其整体的安全防护性能影响甚微。     

基于仿真模拟技术的SB级波形梁护栏梁板中心设置高度研究

由于实际工程中波形梁护栏梁板中心高度区别于设计标准值的现象时有发生,其对护栏的安全防护性能将带来不同程度的影响。为了护栏的合理使用和公路的安全运营,基于广泛应用的SB级波形梁护栏规范推荐结构,开展了实车足尺碰撞试验验证其安全可靠性,并采用高精度计算机仿真模拟技术手段,对规范规定的护栏梁板中心高度允许误差值±20 mm进行了分析,验证其合理性;且运用二分法探索研究了护栏梁板中心高度的设置区间为617～777 mm,同时结合相关仿真碰撞数据分析得到护栏有效高度在一定范围内越低,对小型车辆防护效果越有利,但对大型车辆阻挡性能越不利,护栏有效高度在一定范围内越高,对大型车辆防护效果越有利,但对小型车辆缓冲及导向性能越不利的结论。     

单坡面混凝土桥梁中分带护栏安全性能分析

为将单坡面混凝土路基段中分带护栏应用于桥梁上,给出设计方案,运用计算机仿真和实车碰撞试验相结合的方法对其安全防护性能进行分析。结果表明,桥梁段中分带护栏防撞性能高于经试验验证的路基段护栏,各项指标满足评价标准要求,防撞能力达到SAm级400 kJ以上,同时桥梁段护栏对基础嵌固依赖性小,更加可靠。可见桥梁段单坡面护栏满足安全防护需求,可以在实际工程中应用。     

公路波形梁护栏改造临界高度仿真研究

针对公路加铺罩面导致路侧波形梁护栏防护高度下降引起的波形梁护栏防护等级不足问题,运用HyperMesh和LS-DYNA联合仿真方法,基于加铺罩面导致的护栏高度降低值建立了5种高度的二(B)级波形梁护栏有限元模型,开展了皮卡车、货车分别碰撞护栏的仿真试验。选择车辆侧翻、车辆重心加速度、车辆驶出角度、护栏最大动态变形量4个指标对护栏的防撞性能进行评价。研究结果表明:护栏高度与车辆重心加速度、驶出角度呈负相关关系,与最大动态变形量呈正相关关系。当护栏高度低于标准护栏高度150 mm时,皮卡车与货车均会发生侧翻。因此,车辆重心加速度、驶出角度、车辆侧翻指标能够用于护栏加高的判断指标。综合各指标分析结果,当二(B)级波形梁护栏高度低于标准时,需要进行加高设计。