高速公路汽车与护栏碰撞的简化计算方法——柔性梁法

本文在实车碰撞实验的基础上，提出了汽车与护栏碰撞的简化计算方法－柔性梁法。该方法通过质点（车）在梁－柱结构（横梁为柔性，立柱为刚塑性或弹塑性）上滚动，来模拟汽车与护栏的动力碰撞过程，可得到车辆碰撞过程的运动轨迹及护栏位移。     

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。     

混凝土护栏坡面参数对防护车辆撞击作用的影响

为研究混凝土护栏坡面参数对其防护车辆撞击作用的影响,建立车辆与护栏仿真模型,并利用实车试验数据验证模型有效性,采用经过验证的仿真模型,分别对不同坡度单坡面混凝土护栏、不同坡面参数组合改进型混凝土护栏以及加强型混凝土护栏阻爬坎功能进行碰撞分析,结果表明：坡度是影响单坡面护栏防护性能的关键参数,坡度偏小或者偏大均不能为车辆提供有效保护,在标准值80°参数条件下护栏综合防护性能相对较优;改进型护栏的斜面倾斜角度（α与β）、竖直方向高度（a、b及c）以及倾斜面宽度s是影响其防护性能的关键参数,在标准改进型坡面参数条件下,即α=84°、β=55°、s=12.5 cm、b=18 cm及c=7.5 cm时,护栏的综合防护性能相对较优;阻爬坎对于改进型护栏防护性能的提升作用不大,但与新泽西护栏组合后,护栏对于防车辆侧翻效果明显。     

耒宜高速公路混凝土护栏设计

通过对波形梁钢护栏及新泽西混凝土护栏的优缺点分析，在耒宜高速公路中央分隔带护栏设计中采用了一种新型混凝土护栏－单坡面槽形混凝土护栏，它一定程度上克服了新泽西护栏的缺点，并具有防撞、绿化、防水、防眩等综合功能。并通过计算机模拟碰撞试验和实车足尺碰撞试验对其安全性能进行分析和评价。     

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。     

车辆与弯道混凝土护栏碰撞的动态数值模拟及试验

对车辆与弯道混凝土护栏碰撞动态数值模拟结果和实车足尺碰撞试验结果进行对比分析，从车辆行驶轨迹、乘员冲击加速度以及车辆损伤形态3个方面，验证了动态数值模拟的准确性，并分析了弯道混凝土护栏曲线半径对乘员碰撞过程中所承受冲击加速度的影响；得到乘员风险的最不利护栏半径。结果表明：有限元仿真是进行汽车护栏碰撞研究的有效方法；弯道处护栏的形式对碰撞时乘员的安全有很大影响。     

基于乘员风险期望值的混凝土护栏安全性能评估

针对道路交通的实际情况，将车辆与混凝土护栏碰撞时车辆的入侵角视为具有一定概率分布的随机变量，提出了用于评估车辆与交通安全护栏碰撞过程中乘员风险的新概念——乘员风险期望值，并以一个优化算例简要说明了新概念对混凝土护栏安全性能评估的影响。     

有路缘石的中央分隔带护栏C值的探讨

高速公路上使用路缘石的目的和功能很多 ,首先可以对路面排水起到导流、汇集的作用 (俗称拦水带 ) ,此外路缘石具有一定的导向功能和防撞性能 ,即车辆失控越出行车道碰撞到路缘石后会改变行驶方向 ;车辆与路缘石碰撞后 ,会降低车辆越出路外的速度。但这些功能的有效发挥与路缘石的断面结构形式及护栏之间的相对位置有着密切关系。中华人民共和国行业标准 (交通部 ) JTJ0 74- 94《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》第 5 .1.8条 :当分设型护栏设置在有路缘石的中央分隔带内 ,波形梁护栏面到路缘石面的最小 C值可以减小到 2 5 cm(见…     

组合式护栏混凝土底座坡面性能研究

为给组合式护栏选择合理的混凝土底座坡面,运用有限元动态模拟技术对几种混凝土坡面进行仿真研究,研究结果表明:直壁式坡面对车辆缓冲能力不强,改进型坡面和单坡面对车辆具有良好的缓冲能力;改进型坡面和单坡面分别通过车辆爬升和倾斜来增加碰撞时间,缓冲机理有所不同.研究成果可以为组合式护栏混凝土底座坡面形式合理选取提供参考.     

钢管压扁吸能式减速护栏方案可行性研究

基于钢管压扁吸能机理,通过在组合式护栏的横梁上设置钢管吸能构件,设计出一种适用于雅泸高速公路连续长大下坡路段的减速护栏。根据计算机仿真分析结果可知,车辆贴靠碰撞减速护栏时钢管压扁变形,使车辆的动能转化为吸能钢管的内能,可有效降低车速。设置吸能钢管可减小组合式护栏的最大动态变形量和横梁变形范围,对组合式护栏的碰撞后维护是有利的,吸能钢管在车辆碰撞护栏过程中的性能表现可满足设计要求。     

耒宜高速公路混凝土护栏设计

通过对波形梁钢护栏及新泽西混凝土护栏的优缺点分析,在耒宜高速公路中央分隔带护栏设计中采用了一种新型混凝土护栏-单坡面槽形混凝土护栏,它一定程度上克服了新泽西护栏的缺点,并具有防撞、绿化、防水、防眩等综合功能.并通过计算机模拟碰撞试验和实车足尺碰撞试验对其安全性能进行分析和评价.     

桥梁标准段护栏结构优化分析

该文以某连续高架桥为依托工程,依据该桥梁标准段护栏（包括混凝土箱梁翼缘板桥侧护栏、钢箱梁翼缘板桥侧护栏、混凝土翼缘板中央分隔带护栏和互通匝道护栏）设计参照的碰撞条件和评价标准,采用有限元仿真方法,对依托工程中标准段护栏分别进行结构优化设计,优化后的标准段护栏能够有效地防护失控车辆,降低事故发生的概率,减少事故造成的损失,提高高速公路的交通安全水平.     

高速公路高性能混凝土移动式护栏

对于施工现场的人员和高速公路上行驶车辆的驾驶者而言,选择适宜的安全性护栏是很有必要的,且依赖于现场交通环境和国家高速公路网规划.某些国家的高速公路管理者在选用护栏时具有相当大的自由度,而在多数国家对高速公路护栏性能分类及其适用范围有非常详细的要求.市场要求高速公路安全护栏产品具有较宽的范围,一般而言,这些安全护栏必须按照欧洲EN 1317和美国MASH标准满足车辆碰撞试验的要求.现场制作的高速公路混凝土护栏在各个防护等级下有多种解决方案,除此外,在特殊场合,为了优化高速公路护栏的安全性能,交通管理者可选择护栏的各种设计类型及其高度.随着高速公路重型车辆的增多,需要使用更高防护等级的护栏系统.当高速公路需要分离对向交通流或靠近现场施工时,轻型护栏是较佳的选择.现代高速公路高性能护栏满足了所有安全防护等级的要求.对国家权威检验机构及高速公路管理者来说,对护栏系统的正确选择以及提出合理的功能要求是必要的.     

新型过渡段护栏的力学机理与数值模拟

为研究车辆高速碰撞高速公路上过渡段半刚性护栏的安全问题,提高吸收汽车碰撞动能和增强过渡段护栏的刚性防护能力,通过对大量碰撞事故实地考查,分析了中国现有过渡段半刚性护栏设计的缺陷,设计出了一种具有较高的刚性,可用以抵御重型车辆碰撞时产生的巨大能量,并能起到很好卸能效果的新型过渡段护栏;并利用LS-DYNA有限元软件对汽车高速碰撞新型过渡段护栏进行仿真模拟。结果表明：新型过渡段护栏尺寸设计合理,起到了刚度过滤的效果,能够有效地提高汽车和乘员的安全系数。     

钢索公路护栏的拦截性能研究

在汽车与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。通过实车与钢索护栏的碰撞试验,研究了护栏、汽车和乘员的动态响应特性,结果表明,钢索护栏完全符合要求,可为高速公路护栏的设计、施工以及在不同地点的设置提供借鉴。     

半刚性三波护栏与客车碰撞的仿真分析

针对高速公路广泛使用的半刚性波形护栏建立“汽车-护栏”有限元模型,分析模拟BHI型防阻块三波护栏与客车的碰撞过程,并从护栏结构的完整性、乘员风险指标和车辆轨迹三个方面研究三波护栏对客车的防御能力。结果表明,BHI型三波护栏对客车有良好的防御与导向能力,充分发挥了护栏的作用。整个仿真过程与实际情况基本相符。应用有限元法进行护栏与车辆碰撞仿真模拟不仅具有重复性强的优点,还可以提供试验所无法得到的结果。     

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。     

缆索护栏安全性能研究

缆索护栏是柔性护栏的一种,具有缓冲能力强、适应性强、造价低、美观通透等优点,在国内外曾经使用过,最根本的是它对车辆及乘原的安全性能。本文通过实车与多种结构的足尺缆索护栏进行碰撞试验,对获得的碰撞车辆和假人各项试验数据进行分析,能够较为准确的研究缆索护栏安全性能,总结缆索护栏的优缺点以及近年来在国内的应用情况。结果表明缆索护栏具有很广泛的应用前景,而其安全防护性能需要更深一步进行研究。     

高等级单波梁钢护栏创新设计与试验

为设计一种缓冲性能好，经济、安全和景观三方面统一的桥梁护栏，以解决国内外桥梁钢护栏碰撞缓冲吸能效果不佳、造价高、存在绊阻现象等问题，文章提出了一种新型组合式缓冲立柱与单波钢管横梁相结合的高等级单波梁钢护栏设计结构，其中，立柱采用“8”字型立柱并列组合结构，横梁采用单块单波梁与圆形钢管形成盾牌形横梁。在SA级碰撞条件下，对大客车和小客车的驶出角度、驶出速度、立柱变形最大位移、车体加速度、车辆运行轨迹等指标进行了CAE分析与实车碰撞试验。试验结果表明：该护栏缓冲能力明显、导向功能好、防护功能强，满足高速公路护栏安全性能评价标准，该高等级单波梁钢护栏设计方案具有良好的可行性。