钢套箱-群桩组合防撞结构防撞性能仿真分析

为确定船舶碰撞作用下钢套箱-群桩组合防撞结构的工作机理和防护能力,以余信贵大桥防撞设计为背景,采用显式动力分析软件LS-DYNA建立船舶-组合防撞结构碰撞计算模型,进行不同工况下船舶撞击防撞结构仿真分析,对碰撞相互作用过程、撞击荷载、船舶及结构响应进行分析。结果表明:中心碰撞时的碰撞荷载峰值、持时、冲量和桩顶位移比偏心碰撞时大;中心碰撞时船舶动能大部分转化为系统内能,偏心碰撞时船舶动能大部分保持在自身;典型中心碰撞工况下,船艏及组合防撞结构局部发生塑性变形,但未超过材料强度极限。该防撞结构具有较好的防撞吸能和导向能力,可以保护桥梁结构免受撞击,降低碰撞船舶的损伤。     

装配式无锚固移动护栏用于施工区域的试验研究

针对高速公路施工区域安全防护装置无法满足工程需要的现状，设计开发一种防撞性能好、安拆便捷、对路面无破坏的装配式无锚固移动护栏。通过LS-DYNA软件进行碰撞仿真试验及实车足尺碰撞试验，验证了该装配式无锚固移动护栏的防护性能满足标准规范要求，具备良好的实用性，可进行推广应用。     

基于UG和ADAMS的客车与波形梁护栏碰撞仿真分析

护栏的防撞力、最大动态变形量和车辆运动轨迹是护栏防撞性能测试的评价标准。文中基于UG软件建立客车和护栏模型,导入ADAMS软件将波形梁栏板进行柔化,形成刚柔耦合的防撞半刚性护栏,并对波形梁护栏受客车碰撞进行动力学仿真,分析了不同车速条件下客车与护栏碰撞产生的最大碰撞力和最大变形位移及车轮的侧偏角,仿真结果与护栏的安全性能评价标准值基本一致,表明三维动态仿真的可靠性,也为护栏的优化设计提供理论依据。     

三横梁组合式桥梁护栏仿真与试验研究

为提高既有桥梁护栏的防护性能,兼顾护栏改造经济性及施工方便性,通过仿真分析与碰撞试验,确定了一种利用原混凝土护栏底座接高三横梁的组合式护栏改造方案。依据相关规范、标准对组合式护栏构种强度、弱翼缘桥面板强度、护栏抗倾覆性能等进行了理论计算;采用计算机仿真分析方法对护栏进行模拟碰撞分析,不断优化护栏部件及参数;并通过实车碰撞试验对护栏安全性能进行了验证。试验结果表明,护栏防撞等级达到SS级;上部钢梁柱及防阻块的变形吸能可有效减小传递至桥面板的碰撞荷载,弱翼缘桥面板满足受力要求。     

新型刚性护栏防撞性能的数值模拟

为了验证在车辆与护栏的碰撞过程中,通过改造标准F型混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的可能性,开发设计了IF型刚性护栏,并引入Ford F800车型在ANSYS/LS-DYNA软件环境中进行碰撞仿真分析.数值模拟结果表明:混凝土刚性护栏截面形式的改变对碰撞过程的影响显著,IF型刚性护栏结构具有更好的车辆导向性和乘员安全性;通过改造混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的做法是可行的;给出的IF型刚性护栏的设计图可为进一步的实车碰撞试验提供参考依据.     

高速公路中央分隔带活动护栏问题与改进

综合分析了高速公路中央分隔带开口常用活动护栏存在问题,提出了一种水泥混凝土活动护栏,该型护栏充分发挥水泥混凝土护栏高防撞能力特性,并通过螺旋升降装置和引动脚轮实现了护栏的快速开启和移动。运用LS-DYNA建立车辆和护栏有限元模型,通过模拟碰撞实验和重锤冲击实验,证明该型活动护栏达到了Am级防撞能力。     

高速公路中央分隔带活动护栏问题与改进

综合分析了高速公路中央分隔带开口常用活动护栏存在问题,提出了一种水泥混凝土活动护栏,该型护栏充分发挥水泥混凝土护栏高防撞能力特性,并通过螺旋升降装置和引动脚轮实现了护栏的快速开启和移动。运用LS-DYNA建立车辆和护栏有限元模型,通过模拟碰撞实验和重锤冲击实验,证明该型活动护栏达到了Am级防撞能力。     

桥梁防撞护栏创新设计研究

本文利用高性能计算机群完成了桥梁防撞护栏创新设计的模拟碰撞研究,对其护栏设计进行优化比选,最终优化方案达到了PL3级防撞性能,所完成的新型桥梁防撞护栏已经在南京至太仓高速公路(南京至常州段)得以运用,取得了良好的效果。     

组合式护栏设计优化及安全性能评价

该文采用计算机仿真分析方法,对某组合式护栏进行安全性能评价。原设计护栏由于上部钢结构为"强柱弱梁"形式,且横梁迎撞面距离立柱迎撞侧的间距较小,横梁在碰撞力方向刚度弱,从而导致大客车碰撞护栏后在立柱处发生绊阻,不满足安全性能评价标准要求。优化后护栏在减少材料用量的同时,有效地提高了防护能力,其防撞等级可达到SS级(520 kJ),安全性能满足评价标准要求。     

TS级可导向防撞垫的研究开发

针对我国高速公路三角分流地带存在不合理设计的情况,提出了一种新型可导向防撞垫结构。利用计算机仿真技术及实车碰撞试验对该防撞垫进行了正碰、斜碰、偏碰、正向侧碰、反向侧碰5种不同类型碰撞,依据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)仿真结果及实车碰撞结果进行评价,评价结果均表明该防撞垫防护等级满足TS级标准要求。     

高速公路新型泡沫铝防撞护栏性能研究

利用泡沫铝材料良好的吸能特性,通过特殊设计将泡沫铝材料应用于道路护栏防阻块中,配合高延展性的合金钢三波护栏板,组成新型泡沫铝防阻块防撞护栏,对新型泡沫铝防阻块防撞护栏进行实车足尺碰撞试验,分析不同车型碰撞试验效果,并与传统护栏进行比较。结果显示:在防撞缓冲方面,新型泡沫铝防阻块防撞护栏优于传统牛角弯头护栏,具有良好的应用前景。并在京台高速公路德齐段改扩建工程中得以应用。     

中央分隔带护栏开口处事故分析与解决方案

为降低中央分隔带护栏开口处事故严重程度,通过调查分析,提出活动护栏的设计理念,并提出一种新型防撞活动护栏结构。结果表明,活动护栏应具有与中央分隔带护栏同等的防撞能力,端部应与中央分隔带护栏实现无缝连接,且具备防止任意开启的功能;新型防撞活动护栏通过试验验证达到与中央分隔带波形梁护栏同等的160kJ的防撞能力,碰撞后车辆能够恢复正常行驶姿态,护栏动态位移最大为1 093 mm,车体加速度最大为8.1 g,各项指标均满足评价标准要求。研究成果为开发高防护等级活动护栏奠定了基础。     

框架式开口护栏标准段实车足尺碰撞试验

为解决中央分隔带开口处防撞性能低的问题,保证中央分隔带防撞强度的连续性,提出了一种新型框架式开口护栏结构,采用实车足尺碰撞试验方法对框架式开口护栏结构进行安全性能评价。根据试验结果可知该开口护栏各项指标满足评价标准的要求,防护等级达到三级(A级,防护能量160kJ),开启关闭方便、横向动态变形小、景观效果好,对于提高中央分隔带安全水平具有重要意义。     

公路防撞开口护栏自动开启技术研究

针对当前具有防撞功能的中央分隔带开口护栏基本都采用人工开启的方式,效率低且安全隐患大,现研究一种防撞开口护栏的自动开启系统,通过改造现有A级中央分隔带开口护栏接头形式、设置升降式限位立柱以及改造端部导向形式等使护栏结构实现移动功能,同时采用可编程逻辑控制器(PLC)对护栏体的平移及限位立柱的升降进行逻辑控制,既保证了护栏的防撞功能,又实现了护栏的自动开启和关闭。通过实车足尺碰撞试验及运行试验表明,该护栏系统不仅具备三级(Am)的防撞能力,且在3.5 min内开启长度可达20 m,相较于人工开启,极大缩短了操作时间,提高了开启效率,实现了公路领域防护设施的自动化控制。     

汽车与不同形式高速公路护栏碰撞的试验研究

汽车与高速公路护栏碰撞事故中,护栏不仅有拦截、导向作用,还要有良好的缓冲吸能特性,以减小由于乘坐空间过度变形以及人与车内物体二次碰撞对乘员的伤害。通过实车与两种不同形式护栏的碰撞试验,研究车辆、护栏碰撞中的动态响应,分析护栏、汽车和乘员的特性以及相互关系;护栏的不同结构形式与安装方式对乘员的安全性的影响,为高速公路护栏的设计、施工以及在不同地点的设置提供有益的借鉴。     

山区公路路侧护栏在不同碰撞角度下的结构分析与改善对策

山区公路由于地形、环境以及投资等具体条件影响.其路侧安全设计尤为重要,为保证车辆的行驶安全,对路侧护栏需进行结构安全分析与评价.针对山区公路的波形梁护栏采用AN-SYS软件,对护栏在不同角度的撞击荷载作用下的反力、应力及位移情况进行分析,得到不同的撞击角度下护栏的应力、弯矩和位移的变化规律.当碰撞角度大于30°时,护栏结构所受内力及位移变形较大,针对这一角度进行护栏的安全性能改善.     

护栏端头事故分析与解决方案

为降低车辆碰撞护栏端部事故严重性,通过事故形态分析,提出护栏端头碰撞条件与评价标准,并给出解决方案。结果表明,小型车碰撞护栏端头易造成乘员严重伤害,应采用小型车对护栏端头进行安全评价;卷板式护栏端头通过卷曲波形梁板吸收车辆动能,碰撞方向加速度为12.5 g,可有效防护小型车100 km/h正面碰撞;吸能箱式防撞垫通过结构变形吸收能量,小型车60 km/h正面碰撞加速度最大为10.7 g,侧面碰撞加速度最大为16.1 g。研究成果对护栏端头安全设计和标准完善有指导作用。     

高度自适应护栏过渡段研究

针对桥梁护栏和路基段护栏的过渡问题,建立了护栏结构的有限元模型,并设计了一种过渡段结构形式,该过渡段具有高度自适应功能,有效避免路基沉降时护栏高度的不统一问题.采用计算机仿真方法对该过渡段设计方案进行了安全性能评价,评价结果表明:该过渡段形式的高度自适应功能可靠,且其防撞能力达到我国相关规范的A级要求.     

空心矩形薄壁墩延性抗震性能试验

为了深入研究矩形截面且空心薄壁桥墩的延性抗震性能,对4个模型墩在恒定的轴压和循环反复水平荷载作用下进行了拟静力试验。探讨了薄壁墩在压、弯、剪共同作用下的破坏形态、位移延性和耗能能力,考虑轴压比、配箍率2个参数对结构极限承载力和延性性能的影响。试验结果表明:模型墩的破坏形式为弯曲破坏,位移延性系数介于3.61~5.56之间;配箍率是影响桥墩延性抗震性能的主要因素,随其值的增加位移延性系数增大,箍筋能显著提高试件的延性和耗能能力;随着轴压比的提高,试件的承载力有所降低,后期变形能力减小,抗震性能越来越差;建立了具有8个控制点的恢复力模型,并给出了各控制点的计算公式。     

高速公路中央分隔带波形梁护栏高度的研究

以波形梁护栏静载缩比试验和冲击试验为基础,考虑护栏在碰撞时波形梁的全梁弯曲塑性变形是主要变形,其车辆的碰撞能主要由波形梁护栏的弯曲塑性变形能吸收,结合实际护栏和截面特性,建立了波形梁护栏和车辆计算模型;根据动能定理,以能量守恒为基础,考虑汽车碰撞护栏达到极限状态时,其动能全部转换为其他形式的能量,结合护栏的主要变形,建立高速公路中央分隔带波形梁护栏高度计算模型;采用调查咨询分析的方法,以大货车为主要车型,初始碰撞角度为20°,运行速度的80%作为碰撞速度,从而确定了波形梁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。