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。     

护栏结构安全裕度研究

提出护栏安全裕度的概念,将安全裕度概念引入护栏的结构设计和选型中。采用经实车碰撞试验校核的有限元仿真模型,通过仿真模拟方法分析A级(160 kJ)三波波形梁护栏和SA级(400 kJ)混凝土护栏的安全裕度。三波波形梁护栏的极限防护能力为中型客车176 kJ,护栏安全裕度为16 kJ,混凝土护栏的极限防护能力为大型货车440 kJ,护栏安全裕度为40 kJ,SA级混凝土护栏安全裕度略大于A级三波波形梁护栏。安全裕度较高的护栏更适合应用在车型构成复杂、超载超速可能性大、交通事故率较高的高风险路段。     

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。     

北京市公路特殊路段防撞护栏碰撞试验条件研究

现行公路规范规定护栏最高防撞能量为520 kJ,不能满足水资源保护区、水库、跨越干线铁路等特殊危险路段的安全防护需要,通过对北京市各高速公路交通流状况调查分析,对特殊路段护栏碰撞能量和碰撞试验条件进行研究,提出适合北京地区特殊防护路段护栏的碰撞试验条件为33 t重大货车以65 km/h速度、20°角碰撞护栏,碰撞能量为630 kJ,为新型高防护等级护栏的研究开发奠定基础。     

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。     

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。     

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)。     

桥梁砼护栏直立式接高改造设计与碰撞分析

随着新规范的颁布和实施,很多在用桥梁护栏防护等级严重不足。为提高在用桥梁护栏的防护能力,并考虑护栏改造的施工方便性和经济性,文中提出一种基于原护栏保留利用的直立式接高改造方案,通过理论分析对新旧护栏连接、护栏构件强度、桥面板锚固性能进行验算,并通过加强铺装层横向钢筋解决大翼缘桥面板锚固不足的问题;建立有限元仿真模型,进一步优化改造方案,并通过实车碰撞试验对护栏防护性能进行验证,结果表明,改造后护栏的阻挡功能、缓冲功能、导向功能等安全性能指标均满足JTG B05-01-2013《公路护栏安全性能评价标准》的要求,防护等级达到SS级。     

基于计算机仿真的双层高架特大桥护栏研发

洛塘河双层高架特大桥为我国首座双层高架特大桥,需要设计一种高防撞等级桥梁护栏以满足其安全防护要求。结合现场交通条件调查和现行标准规范确定出护栏的碰撞条件和安全性能评价标准,综合考虑安全防护、景观以及经济性等因素,提出一种上部采用耐冲击钢材、下部采用钢筋混凝土墙体的组合式桥梁护栏,采用经过实车足尺碰撞试验校核的计算机仿真模型对护栏结构进行安全性能评价,分析结果表明,新型护栏可对碰撞能量520kJ的大客车、碰撞能量650kJ的整体式大货车以及碰撞能量894kJ的拖挂式货车均进行有效防护。护栏各项性能指标均满足评价标准要求,碰撞能量高于现行标准要求。     

在用桥梁护栏安全性能改进方法研究

为探讨在用桥梁护栏安全性能改进方法,通过实际交通流的观测分析,确定了在用护栏安全性能的检验条件。利用力学分析和三维有限元模拟,确定了兼顾桥梁主体结构安全性和护栏防护性能的在用桥梁护栏安全性能评价方法。设计了具有双层护栏结构的在用桥梁护栏改造方案。结果表明:在用桥梁护栏的典型碰撞检验车辆应选择实际交通流中占有较大比重的车型或需要重点防护的车型,碰撞检验速度取实际交通流的85%位运行速度;在用桥梁护栏安全性能评价应包括防护性能评价和桥梁主体结构安全性评价两部分;内侧梁柱式护栏与外侧组合式护栏结合的改造方案可满足桥梁主体结构安全性要求,防护能力为SS级;在保证防护能力的前提下,可通过景观优化设计使改造后的护栏与环境景观相协调。     

公路安全防护技术研究动态与趋势

主要从护栏设计法规、评价标准、护栏和护栏端头、桩基检测,控速车道设计技术几个方面,分别对目前的公路防护安全技术进行了归纳,总结了其优点和不足。最后本文重点介绍了公路防护安全技术需要进一步研究的领域,并为其合理设计与使用提供了一些建议和技术方案;重点旨在应结合当地条件,因地制宜的开发防护设施。     

隧道入口护栏防护提升与乘员安全适应性分析

为提升高速公路隧道入口护栏的安全性能,采用调研分析、实车足尺碰撞试验和有限元仿真模拟综合研究方法,了解隧道入口护栏设置现状和安全防护提升需求,提出一种新型高防护等级金属梁柱式护栏,并给出其在隧道入口处的合理过渡设计。研究结果显示：护栏结构安全性能经实车碰撞试验验证,防护等级达到六（SS）级;护栏乘员安全适应性能经1.5 t小客车100 km/h和33 t大货车60 km/h以20°角碰撞模拟,车辆碰撞护栏时假人头部性能指标HPC均小于1 000,假人胸部压缩指标THCC均小于75 mm,假人大腿压缩力指标FFC均小于10 kN,假人各项性能指标均满足要求,护栏方案对车辆乘员安全适应性能较优,能够较好地保护车内乘员安全。研究为隧道入口护栏的安全性能提升及实际工程应用提供了有价值的参考。     

一级公路改建高速公路中分带再利用护栏研究

某一级公路改建为高速公路,为缩短施工周期、降低工程造价,同时兼顾路面加铺工况,经过充分研究,在可再次使用原中央分隔带两波形梁护栏和路侧护栏结构的基础上,提出一种中分带再利用护栏。该结构采用计算机仿真方法进行安全性评估,并已通过实车足尺碰撞试验。试验结果表明,中分带再利用护栏防护等级达到三（Am）级,阻挡功能、缓冲功能、导向功能均满足要求,护栏安全性能可靠。该再利用护栏已在实际工程中应用,不仅提高了中央分隔带护栏的安全防护能力,而且取得良好的经济效益。     

桥梁护栏与基础桥面板的匹配性防撞设计

桥梁防撞护栏是交通事故中保证桥上与桥外人员安全的生命防线,设计中需同时保证护栏本身和支撑护栏的基础桥面板的安全性,以及二者的可靠连接,但相关内容在一般设计中常不被充分考虑。以往该类防撞设计多采用基于弹性理论的悬臂算法,新设计规范实施后,基于塑性屈服线理论的设计方法被采用,但当前研究与设计关注点偏重于防撞护栏本身,对该方法成立的前置条件,尤其是如何实现基础桥面板与护栏相匹配的防撞性能关注有限。本文以城市桥梁所常采用的混凝土防撞护栏与基础桥面板为背景,从二者性能相匹配的角度,通过防撞计算与分析,揭示新规范屈服线理论设计方法在应用中的技术要点,探讨新规范实施后防撞设计方法的选用原则,为同类工程提供参考。     

旧式组合式桥梁护栏提升改造及应用

早期的一种组合式桥梁护栏已不满足现阶段安全防护需求。经过充分的调查研究,并在再利用原护栏混凝土基座的基础上,提出一种植筋加高改造结构。按照《公路护栏安全性能评价标准》的规定组织实车足尺碰撞试验,试验结果表明,护栏改造结构防护等级达到六(SS)级,安全性能可靠。该结构已在实际工程中应用,不仅提高了桥梁护栏的安全防护能力,而且缩短了施工周期、降低了工程造价,取得了良好的应用效果。     

新型柔性护栏设计与施工的应用性研究

新型柔性护栏作为长湘高速公路“两型”科技示范工程的课题成果已完成实验研究、法规性实车碰撞验收及相关结题工作。基于该研究成果,提出了长湘高速护栏立柱、钢丝绳及锚端的设计方案及施工方法,并重点进行了锚端设计原理分析,以期达到该成果产品化和规范化要求,从而实现防护安全、生态和谐、资源节约的综合效益目标。     

高速公路中央分隔带易开型防撞活动护栏碰撞仿真

针对目前国内高速公路中央分隔带开口处活动护栏所存在的安全隐患,提出了一种中央分隔带活动护栏型式,并建立了新型活动护栏的有限元模型。基于HYPERMESH与LS-DYNA软件平台,以HYPERMESH进行前处理,LS-DYNA作为求解器,采用1.5 t皮卡车和10 t货车的有限元模型,分别以侧向碰撞角度20°、速度100 km/h和碰撞角度20°、速度60 km/h为碰撞条件进行了汽车-护栏碰撞仿真。仿真结果表明,该活动护栏满足160 kJ碰撞能量的Am级防撞要求;三向加速度均不大于规定值20 g,最大动态横向位移均小于规定值1.5 m。此新型高速公路中央分隔带活动护栏可以有效地阻挡车辆,并且对车辆具有导向性,使车辆回到正确的行驶方向,在保障乘员安全同时还能减少对车辆的损坏。     

三波护栏的耐撞性研究

通过建立完整的汽车-三波护栏-乘员-座椅-安全带系统模型,应用LS-D Y N A研究了三波护栏在强力撞击下的耐撞性与吸能特性,得出了梁板是吸能主体、三波护栏对失控车辆具有很强的引导能力、室内乘员的安全性能够满足要求等结论,指出了三波护栏在抵御强力撞击方面的主要问题是护拦的完整性不足,为三波护栏耐撞性能的提高指明了方向。     

罐式车气动护栏的安装及应用

针对传统罐式车罐顶防护装置防护效果差等不安全因素,介绍了一种操作简单且安全性较好的气动护栏装置,以及气动护栏的结构及应用。     

波形梁护栏加高改造方案研究

针对公路罩面导致的路侧波形梁护栏防护高度不足,研究并提出了基于内套管节点加高法的波形梁护栏加高改造方案,该方案可实现护栏随路面升高调节高度。采取HyperMesh和LS-DYNA联合仿真的方式开展了皮卡车、货车的有限元仿真试验对该种加高方案的可行性进行验证。通过对车辆重心加速度、车辆重心速度、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。通过各指标的分析结果以及对加高方案的阻挡功能、缓冲功能、导向功能、吸能作用的综合评价,证明了经过内套管节点加高法改造后的护栏满足B级波形梁护栏标准,适用于我国现行公路旧有波形梁护栏改造。