双层双波护栏极限防护能力仿真分析

为找到双层双波护栏的理论最大极限防护能力,以计算机仿真分析为技术手段,采用二分法的探索方式,通过改变车辆碰撞速度的方法改变车辆碰撞能量,进行了不同车辆碰撞能量的计算机仿真模拟碰撞试验,找到了双层双波护栏的理论最大极限防护能量为216k J,为公路运营期护栏安全性评价方法的检验奠定了基础。     

波形梁钢护栏升级改造技术研究

近几年中国高速公路逐渐进入大修养护和改扩建阶段。因新颁布的JTG/T D81-2006《公路交通安全设施设计规范》规定高速公路设置的护栏至少应达到A级,碰撞能量为160kJ。而2006年以前修建的高速公路护栏目前碰撞能量仅能达到70kJ。目前较为普遍的改造方法是拆除原有旧护栏安装新护栏,拆除的旧护栏大多数是低价处理造成资源浪费,如何对旧护栏进行再利用并改造升级至符合新规范要求是需要重点研究的问题。该文考虑改造后护栏的用钢量、防护能力等因素决定采用双层双波护栏的改造方案,通过计算机仿真模拟碰撞测试分析对改造方案进行了优化。经过实车足尺碰撞测试验证了改造方案的可行性,并给出了护栏改造的合理建议。     

中央分隔带SBm级双层双波护栏结构设计与试验研究

通过采用有限元分析方法和实车碰撞试验分析方法,进行了JTJ074-94规范中央分隔带双波形梁护栏升级改造方案设计和优化,最终开发完成了组合式双层双波护栏,并对该护栏进行了SBm级碰撞条件下的安全性能评价。结果表明:组合式双层双波护栏具有良好的阻挡功能、导向功能和缓冲功能,符合评价标准要求。与新建JTG/TD81-2006规范中推荐的SBm级三波形梁护栏相比,按组合式双层双波护栏进行中央分隔带护栏改造时,护栏的新增用钢量将节省63.1%,单侧建设成本将节省345元每延米,经济效益显著,具有较好的推广应用价值。     

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。     

双层双波护栏计算机仿真模拟研究

在我国,如需对2006年以前修建的高速公路进行改扩建,则原有的护栏必将不满足现行规范的防护要求,部分改扩建项目中将其进行再利用升级改造成分离式双层双波护栏使其能够达到现行规范。而这种分离式结构的改造方案需要加密立柱操作,不仅增加了工程量还对施工工期造成影响。本文在此基础之上提出了不需要加密立柱的叠加式双层双波护栏改造方案,通过计算机仿真模拟手段分析其安全防护性能,与分离式双层双波护栏相比其具有用钢量低、施工便利等特点。     

桥梁中分带波形梁钢护栏改造技术方案研究

浙江甬台温高速公路复线温州南塘—黄华段桥梁中分带按原规范JTJ 074—944设置波形梁钢护栏的防撞等级不满足现行规范JTG D81—2006的要求,拓宽改造时应对护栏进行改造。从工程实际需求出发,以满足防撞等级要求为首要原则,综合考虑护栏的改造成本、施工便捷性、安装工艺难度、工期等因素,提出了桥梁中分带波形梁钢护栏改造方案,并通过计算机仿真模拟试验及实车足尺碰撞试验验证了它的可行性,给出了护栏改造的合理建议。     

新型梁柱式钢护栏研发与防撞性能试验研究

按照新的JTG B05-01-2013《公路护栏安全性能评价标准》,设计了一款新型SS级的梁柱式钢护栏,利用LS-DYNA软件对其进行碰撞仿真模拟。在仿真评价通过后,进行了实车足尺寸碰撞试验验证。结果表明该款护栏防撞级别能够达到SS级。     

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.     

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。     

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。     

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。     

GFRP筋混凝土护栏设计与安全性能分析

提出一种新型GFRP筋混凝土护栏,对护栏采用屈服线理论进行配筋计算,并采用经实车足尺碰撞试验校核的计算机仿真模型对其进行安全评估。结果表明:GFRP筋护栏对横向载荷的抗力大于标准值520 kN,满足强度要求;GFRP筋混凝土护栏可对小客车、大客车和大货车进行有效的防护,防撞等级达到SS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。     

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。     

汽车铝制防撞梁碰撞性能优化分析

深入开展车辆与护栏碰撞的安全研究,对提高我国交通安全具有重要现实意义。文章阐述了国内外学者对车辆与护栏碰撞的研究,利用ANSYS以及LS-DYNA软件建立车辆和护栏模型,通过碰撞模拟和计算,研究车辆防撞梁单元车速因素对防撞梁碰撞性能的影响,对防撞梁碰撞性能进行优化分析。     

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。     

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。     

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。     

高速公路防撞护栏立柱改进设计

汽车与高速公路防撞护栏的碰撞是极其危险的。利用ANSYS／LS—DYNA对三种防撞护栏的立柱进行仿真模拟试验，根据研究结果进一步提出护栏设计和改进的方法，从而降低事故对乘员的损伤程度。     

试验与仿真相结合对防撞垫进行评价

首先对一款新设计的TS级可导向防撞垫进行正面碰撞仿真模拟,在仿真结果符合碰撞标准后,进行实车碰撞试验,通过试验数据来修正初始碰撞模型.利用修正后的碰撞模型来模拟防撞垫其他三种碰撞,通过试验与仿真综合评价的结果表明该款防撞垫能满足TS级防撞性能要求.