车一混凝土护栏碰撞基本原理与冲击力计算

介绍了公路混凝土护栏的分类，碰撞机理以及已有的冲霹力计算方法。对已有方法加以评价，找到更为适宜的冲击力计算方法，使之计算更为科学和实用。通过6车辆的实车碰撞实验结果验证，证实了此法的有效性。     

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。     

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。     

桥梁混凝土护栏设计的研究

通过交通调查发现规范中护栏的设计条件要求偏低，本文提出护栏高度与冲击力的简化计算方法，进而由数值方法对多种护栏进行分析，提出护栏的结构设计方法并进行了足尺实验的验证。     

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。     

基于ANSYS/LS-DYNA的落石冲击力研究

落石冲击力的计算方法目前以半经验半理论算法为主，计算值与实测冲击力存在较大差别，其适用性、合理性一直未得到工程界一致认同。结合前人冲击试验结论，参考国内外具有代表性的5种冲击力计算方法，阐明了ANSYS/LS-DYNA软件分析落石碰撞地面问题的可行性，此法不仅能考虑落石形状、地面岩土体物理力学特性及其空间分布特征，而且还能考虑不同入射角的碰撞问题；同时还分析了落石入射角、落石形状对冲击力的影响规律。研究结果表明:①初始速度大小相同时，冲击力与入射角呈正线性相关，而冲击力与落石尺寸的关系曲线则为一条正相关的抛物线；②同样重量的落石，块状落石与球状落石形成的最大冲击力相当，而块状落石的平均冲击力则为球状落石的1.1～1.3倍；③球状落石与地面碰撞时最大冲击力约为平均冲击力的1.6～2.1倍，块状落石与地面碰撞时最大冲击力则约为平均冲击力的1.5～1.8倍。     

基于接触理论与数值分析下复合墙体抵抗冲击力研究

在建筑复合隔墙墙体正常使用的过程中通常会受到外界物体的偶然碰撞,相互碰撞后所产生的冲击力会使墙体发生局部变形或产生应力集中现象从而影响墙体的整体稳定性、耐久性和使用性能。由于目前建筑复合隔墙墙体在抗冲击方面缺乏结构层面的计算方法,因此,为研究复合墙体在低速碰撞下抗冲击问题并分析该类型墙体在受到碰撞所产生的冲击力对其性能的影响,需要对现有理论进行系统分析,发现Hertz弹性碰撞理论是计算冲击力的有效方法之一,通过改进规范试验方法与简化计算模型方法模拟墙体受到低速碰撞的过程来研究冲击力大小,采用ABAQUS数值模拟低速碰撞下的复杂接触,对简化的碰撞模型与计算方式进行了有限元分析。研究结果表明:Hertz理论计算结果偏保守,考虑弹塑性计算的结果安全且更符合实际;在Hertz接触理论和Thornton弹塑性假设的基础上,对现有碰撞理论进行了优化分析,揭示了复合墙体碰撞机理和规律,建立了外物冲击复合墙体的简化计算模型;结合已有的假设推论对计算表达式进行了较为合理的推导,并提出了一种适应于隔墙设计的考虑弹塑性与模型修正参数的最大冲击力理论计算公式;有限元模拟结果与理论计算结果能较好吻合,验证了ABAQUS有限元复合墙体模型的正确性,证实了冲击力理论计算式的有效性。     

落石在棚洞垫层上的运动轨迹研究

落石运动形式包括平抛运动、碰撞运动、斜上抛运动以及滚动运动。根据Hertz的弹性碰撞理论以及Beta函数，分析了落石在垫层上的运动轨迹和落石冲入垫层的深度以及最大冲击力。考虑落石在垫层上的滚动摩擦，忽略落石与垫层之间的滑动摩擦，得出落石在垫层上的滚动距离。根据弹跳运动的计算，护栏高度必须大于落实弹跳高度H2，才能保证行车的安全性。     

冲击荷载下预制装配式护栏的防撞性能分析

针对普通砼护栏无法解决车辆等冲击下损伤过大且碰撞发生时前车轮易卡死在护栏下的问题,提出新型有自复位功能的预制装配式防撞护栏,并通过有限元分析研究冲击荷载下装配式护栏的动力响应及能耗规律,分析不同冲击荷载及不同结构轴压比下护栏的防撞性能。结果表明,冲击发生时,该护栏呈现明显的瞬时碰撞和后期二次碰撞2个阶段,整个过程冲击力峰值持续时间较短,结构刚性位移较大且能量变化平缓;结构轴压比主要影响冲击时的后期二次碰撞阶段,较小的轴压比能增大结构的耗能能力并延缓二次碰撞发生时间;该护栏在冲击荷载下具有良好的防撞性能,且能满足快速绿色施工的要求。     

新型柔性护栏矩形截面立柱优化

为找到新型柔性护栏碰撞安全性最好的护栏立柱截面,据中国新出台的评价标准,通过建立车辆、护栏有限元仿真模型,对新型柔性护栏碰撞安全性进行综合分析。基于UG建模、VPG前处理软件、LS-DYNA仿真软件,对所建"汽车-护栏"模型从车辆驶出驶离点后的运动轨迹、车体加速度等方面分析车辆撞击新型柔性护栏的碰撞安全性。并通过多轮数值正交试验设计的方法获得了护栏截面优化设计分析的最优截面,通过长沙理工大学大型结构碰撞试验室实车碰撞试验验证护栏对车辆的导向性。结果表明:仿真计算所得车辆碰撞后运行轨迹、车体加速度等护栏安全评价指标与试验结果一致,满足新法规评定标准要求。