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。     

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。     

大位移量桥梁伸缩缝处护栏设计研究

武汉青山长江公路大桥主、引桥间设置了位移量2.1m的伸缩缝,为解决大位移量桥梁伸缩缝处护栏的安全防护和伸缩功能需求,对该桥伸缩缝处护栏进行设计研究。该护栏设置长外套管跨越伸缩缝并在两端与护栏横梁连接,外套管上设置可满足位移量要求的长孔,立柱同时与横梁和外套管连接,伸缩缝每端相邻的2根立柱背部设置加强焊接斜撑。利用有限元仿真技术对设计的伸缩缝处护栏安全性能进行仿真分析,并依据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)规定的SS级护栏碰撞条件实施碰撞试验。结果表明:该具有大位移量的桥梁伸缩缝处护栏的防护能力达到SS级,可为桥梁伸缩缝处提供有效的安全防护。     

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。     

高防护等级开口护栏端部结构设计及安全性评价

开口护栏端部与中央分隔带标准段护栏之间过渡连接的安全性是影响开口护栏防护功能完整性及中央分隔带防护体系功能连续性的关键。基于长益复线高速高防护等级开口护栏成果,结合中央分隔带标准段SAm级整体式F型混凝土护栏结构,遵循过渡合理、牢固连接、结构简单、经济适用的原则,采用理论分析、计算机仿真技术等方法,对开口护栏端部与标准段护栏的过渡连接结构进行了设计研究与优化,并通过实车足尺碰撞试验对其安全性能进行了评价。评价结果表明:高防护等级开口护栏端部结构设计合理,满足现行评价标准中五级(SA级)的安全性能指标要求。所得成果完善了中央分隔带开口处的安全防护性能,提升了高速公路整体运营安全水平。     

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。     

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。     

跨海桥梁组合式护栏设计研究

针对超长跨海桥梁的需要,利用有限元仿真方法研发一种组合式护栏,实车碰撞试验验证其防护等级可达到SA级。该护栏外形美观、施工方便、造价较低,驾驶员行车时具有安全感且不压抑,值得在大型跨海桥梁中推广应用。     

新型波形梁护栏的开发及应用研究

针对原有SA级钢护栏不满足现行标准的情况,经仿真模拟验证原有护栏性能不足,并在原有设计基础上开发出新型波形梁护栏,经实车碰撞试验后,该护栏防护等级可达SA级(400kJ),各项安全性能评价指标均满足现行标准。制定了护栏检验标准,并在张承高速公路上实际应用,使用效果表明该护栏比传统混凝土护栏更适用于高寒山区公路。     

特高等级混凝土桥梁护栏设计研究

为了提高混凝土桥梁护栏的安全防护能力,按照《公路护栏安全性能评价标准》中最高防护等级要求设计特高等级混凝土桥梁护栏。采用屈服线理论分析方法校核所设计护栏的配筋强度;采用经试验验证的高精度计算机仿真模型模拟评价标准要求的四种车型碰撞护栏的过程,进行特高等级混凝土桥梁护栏的安全性能评估。理论计算结果显示设计配筋强度满足碰撞力的承载要求;仿真结果显示设计护栏的阻挡功能、缓冲功能、导向功能均满足标准要求。设计研究得到的特高等级混凝土桥梁护栏安全防护性能可靠,可为公路桥梁提供有效的安全防护。     

SA级装配式护栏纵向连接结构研究

纵向连接可靠度是保证装配式护栏强度的关键之一,护栏纵向长度方向上的整体性,对于护栏的防护能力影响较大,合理的纵向连接方式能够在一定程度上提高护栏的防护能力。现根据组合式护栏的结构特点,提出一种共用立柱连接板的纵向连接方式,其结构可作为组合式护栏上部钢结构立柱的底座,同时也可作为下部混凝土基座的纵向连接板,并通过台车试验和计算机仿真分析方法对其连接强度及可靠性进行了验证,可满足五(SA)级组合式护栏的强度要求。     

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。     

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)。     

城市桥梁型钢护栏结构优化与防护能力评价研究

针对城市桥梁型钢护栏存在的防护能力提升与经济节材矛盾的问题,通过分析现金属梁柱式护栏特点,提出一种类椭圆形护栏横梁截面,基于SB级、SA级、SS级防护要求,分别提出采用类椭圆形截面横梁的型钢护栏设计方案,且护栏关键设计参数经计算均满足现行规范要求,同时通过小客车与大客车仿真碰撞实验与经济效益分析得到,该新型型钢护栏在满足城市桥梁安全防护要求的同时,可分别降低每公里单侧SB级、SA级、SS级型钢护栏25.68t、19.19t、28.16t钢材使用量。     

基于车辆防护特性的新型桥梁景观护栏设计研究

为保障车辆和深中通道桥梁主体结构安全,同时兼顾桥梁人文景观,研发一种新型桥梁景观护栏。该护栏为金属梁柱式护栏,立柱采用不规则六边形,属于晶体切面的几何构造,与深中通道伶仃洋大桥桥塔设计相呼应,横梁采用圆形,立柱与横梁组合美观大方;考虑车辆外倾和不同车型碰撞特性以及经济性,采用仿真分析技术对护栏高度和横梁厚度进行多方案比选,确定护栏设计高度为1.55 m,由上到下横梁厚度分别为8,8,6,4 mm。对护栏进行实车足尺碰撞试验,试验结果表明：该护栏阻挡功能、缓冲功能及导向功能良好,其防护等级能达到六(SS)级。     

弹头型梁柱式钢护栏仿真评价

通过横梁、立柱结构形式的优化设计和合理布局,开发了一款新型的弹头型梁柱式钢护栏,相比同类护栏能节省材料20%以上.按照新颁布的《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013),采用计算机仿真模拟技术,分析评价了该护栏的安全性能,结果表明,该新型护栏的安全性能能够达到SA级防撞等级的标准.     

桥梁嵌固式基础中央分隔带钢护栏安全性分析

桥梁中央分隔带钢护栏设计防护等级为SS级,为考察基于嵌固式基础的该种护栏安全防护性能,建立有限元仿真模型按SS级碰撞条件进行仿真计算后,采用HA级特大型客车进行安全储备仿真分析,在仿真分析基础上组织实车足尺碰撞试验对分析结果进行验证。研究结果表明:桥梁中央分隔带嵌固式基础钢护栏安全性能可靠,同时较设计防护能力具有较大的安全储备。桥梁嵌固式基础钢护栏应用于实际工程中可提供有效的安全防护。     

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。     

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。     

路侧高等级梁柱式混凝土护栏防护性能研究

山区高速公路路侧环境复杂,护栏防护等级要求较高,为提高山区高速公路路侧护栏安全防护性能,针对目前护栏存在的问题,采用理论分析、台车试验及计算机仿真试验,通过对护栏防护性能、缓冲性能、施工工艺、景观造型、除雪方便等进行研究,研发一种五级(SA)路侧高等级梁柱式混凝土护栏,经台车试验验证该护栏强度高、安全性好;通过基座间断设置实现了景观通透,解决了混凝土护栏形式单一的难题;且护栏可实现工厂化预制、装配化施工,提高了护栏整体施工效率。