基于实车足尺碰撞试验的防撞声屏障研究

以往声屏障设计只考虑降噪功能与抗风安全性,而忽视了防撞安全性;近年,车辆碰撞公路声屏障致乘员伤亡的交通事故时有发生,声屏障已然成了公路上新的安全隐患点。为解决该安全问题,采用理论分析、计算机仿真等方法,深入分析了声屏障安全问题的关键影响因素,研究提出了能够解决安全问题的防撞声屏障结构,最终采用实车足尺碰撞试验对其安全性能进行论证。试验结果表明,防撞声屏障的阻挡功能、缓冲功能、导向功能等安全性能指标均满足《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)的要求,防护等级达到五级(SA)水平。     

汽车与护栏碰撞立柱绊阻机理及防止措施

为研究汽车与公路护栏的碰撞安全性,按照国家公路护栏标准建立了波形梁板护栏的有限元模型,采用某款车型构建了汽车-护栏碰撞仿真模型,从车辆的运行轨迹、车辆质心加速度、护栏最大动态变形量和护栏各部件的吸能性对护栏进行分析,发现立柱对车轮的绊阻使车辆质心加速度超过了国家标准限值,对车内乘员的安全造成严重威胁。分析了立柱绊阻的机理,并设计了填充型立柱和N型弯曲立柱,通过仿真验证了两种改进立柱能明显改善汽车-护栏碰撞安全性。最后利用正交试验研究了护栏板厚度、立柱间距、立柱厚度和立柱结构对汽车-护栏碰撞安全性的影响,选取了最优参数组合。仿真验证的结果表明,经优化的护栏可有效避免或减少立柱绊阻,提高了护栏的碰撞安全性。     

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。     

浅谈申嘉湖杭高速公路(湖州段)声屏障设计

通过对申嘉湖杭高速公路(湖州段)上多处声屏障的声学设计、声屏障结构等方面进行分析探讨。提出一种新型声屏障的设计思路。结果表明,新型声屏障可以对高速公路沿线的噪声敏感点达到了预期的降噪效果。     

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。     

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。     

高速公路中央分隔带景观混凝土护栏结构研究与安全性能评价

为提高中央分隔带护栏防护能力,改善现有中央分隔带混凝土护栏景观效果及连接构件耐久性,通过对混凝土护栏的景观造型及纵向连接方式的改进,采用三维效果图、1∶1模型制作、计算机仿真计算、实车足尺碰撞试验等方法,提出了一种墙体设置长圆孔及纵向采用错台搭接方式连接的新型中央分隔带景观混凝土护栏结构。根据新颁布的护栏安全性能评价标准对护栏结构进行实车碰撞试验表明,车辆碰撞护栏后能够平稳驶出,并能够恢复正常行驶姿态,各项指标均满足评价标准要求,护栏防护等级达到SAm级(防护能量400k J)。可见新型中央分隔带景观混凝土护栏满足安全目标要求,可在实际工程中应用。     

高速公路护栏基本防护等级适应性评价方法研究

根据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013)对护栏防护等级的规定,经研究分析,以护栏的防护等级能否与其所在路段的交通负荷相适应作为判断其防护等级是否合理的重要依据。路段基本防护等级适应性评价方法,主要根据交通流特征(车辆类型、车辆质量、运行速度、碰撞角度)参数区间选择,对目前的交通流的护栏基本防护等级进行评价。本文从防护能量的角度建立了基于交通流特征的护栏适应性评价模型并进行了计算机编程开发。     

钢梁桥用护栏过载保护功能研究

高速公路实际运营过程中,失控车辆碰撞荷载超过护栏设计防护条件的情况偶有发生,为避免过大的碰撞荷载对钢梁桥主体结构造成损坏,以钢梁桥用高防护等级金属梁柱式护栏结构为基础,采用理论计算与分析、计算机仿真模拟等技术手段,研究提出多种卸载方式,并综合考虑安全性、工艺可行性及维修养护方便性等因素,优选卸载方式对护栏结构进行特殊设计,使其具备良好的过载保护功能,保护桥梁主体结构安全,降低事故严重程度,减少生命财产损失与不良社会影响,提升公路运营安全水平。     

新型四级多功能型护栏实车足尺碰撞试验研究

为了提高武易高速公路双向行驶匝道区域的行车安全性,针对目前应用于高速公路护栏的不足之处,提出了一种新型四级(SB)多功能型护栏,该护栏采用模块化设计,刚度合理,在车辆碰撞产生横向变形较小的条件下具有较好的缓冲吸能功能。为验证护栏是否满足《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)规定的四级(SB级,防护能量≥280kJ)防护等级的要求,依据评价标准采用小型客车、中型客车、大型货车对护栏进行了实车足尺碰撞试验,试验结果表明新型四级(SB)多功能型护栏满足评价标准要求,护栏最大横向动态变形值满足武易高速公路实际要求,可以应用于工程实际。     

HA级三横梁组合式桥梁护栏设计优化

为提升一些特殊危险路段公路护栏对于大型车辆的防护能力,依据相关标准及规范规定,结合经实车碰撞试验验证的某三横梁组合式桥梁护栏结构,通过优化施工方便性与经济性,提出一种三横梁组合式护栏优化结构,并采用有限元仿真的技术手段,对其安全防护性能进行分析,结果表明:优化结构具有与通过碰撞试验验证的桥梁护栏相当或略优的安全性能指标,防护等级可达到HA级。研究结果能够在特殊危险路段对大型车辆形成良好防护,可有效降低由于大型运输车辆穿越或翻越桥侧护栏坠落桥下的事故严重程度。     

高防护等级景观桥梁钢护栏的结构优化与评价

针对人本型高防护等级景观桥梁钢护栏建立有限元仿真模型,采用LS-DYNA显式有限元程序进行求解,对护栏结构进行优化研究和初步验证,最后根据试验碰撞条件利用实车碰撞试验对护栏进行最终安全评价。实车碰撞试验结果表明:碰撞后车辆能够恢复正常行驶姿态,各项评价指标均满足评价标准要求,护栏防护能力达到现行规范规定的最高防护等级HA级(防护碰撞能量760k J)。     

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。     

公路声屏障设计方法探讨

本文依据我国公路声屏障绕射减噪量实用计算方法及公路声屏障吸声结构等试验研究，论述了公路声屏障的设计思路与方法，并应用于我国第一座公路声屏障的修建。     

高防护等级组合型开口护栏结构探析

对高防护等级组合型开口护栏标准段结构进行探索分析,建立有限元仿真模型,并采用LS-DYNA显示有限元程序进行求解,从护栏整体高度、摩擦梁强度及刚度、摩擦梁高度3个方面对护栏进行优化,最终通过实车足尺碰撞试验对开口护栏进行安全性评价。试验结果表明:碰撞后车辆逐渐恢复到正常行驶姿态,各项评价指标满足《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013)的要求。所提出的开口护栏标准段结构为五(SA)级中央分隔带开口护栏的最终成功研发奠定了基础。     

声屏障建设项目的全寿命周期环境管理初探

本文基于全寿命周期理论对公路声屏障建设项目的设计、施工、验收运营维护等过程进行了分析、研究,指出了目前声屏障建设项目管理中存在的问题,提出对声屏障建设项目需进行全寿命周期环境管理的建议。     

护栏成本效益分析方法研究

研究建立了包括车辆碰撞护栏事故数预测、车辆碰撞护栏后速度计算、单次碰撞损失计算、年总碰撞损失计算、护栏成本计算的护栏成本效益分析方法。车辆碰撞护栏事故数预测考虑年平均日交通量、是否双向分离、纵坡、平曲线、危险物与行车道边缘线的距离等因素。单次碰撞损失计算时,通过车辆碰撞能量与护栏设计防护能量的差值体现不同防护等级护栏的防护比例以及车辆碰撞护栏后速度,对应不同的碰撞严重性指数,得出不同护栏设置方案对事故损失的影响。以某路侧为1∶1.5填方边坡高度6m的二级公路为例,进行不同护栏设置方案的成本效益对比分析,以确定最优护栏设置方案,验证了方法的实用性和可行性。     

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。     

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。     

新型防撞垫安全性能仿真与试验

为降低公路交通分流处车辆碰撞护栏端部事故的严重性,结合对防撞垫缓冲吸能原理的分析,设计出一种新型防撞垫结构,通过有限元仿真模拟和实车碰撞试验进行防撞垫安全性能分析与评价。结果表明:设计的防撞垫结构能够防护1.5t的小客车以60km/h速度正面碰撞,碰撞后车辆安全停止,停车位置满足导向驶出框要求,防撞垫的变形形态符合设计预想的缓冲吸能机理,乘员碰撞速度、乘员碰撞后加速度以及假人测试结果均满足乘员风险指标要求,试验结果和仿真结果具有较好的一致性,部分量化指标的误差在10%以内。研究结果为设计人员提供了一种可供选择的防撞垫结构,应用后必将提高公路交通分流处的安全防护水平。