基于预制工艺的高速公路中央分隔带单片式混凝土护栏研究

以满足高速公路中央分隔带安全防护要求和简化施工、降低成本为原则,研究开发出一种预制工艺的单片式混凝土护栏.该护栏采用预制安装工艺,单个斜螺栓连接方法,降低了护栏施工的成本和周期;护栏基础底宽60 cm,与波形梁钢护栏相比,可减少基础占用路基宽度,节约土地资源;嵌固式基础减少基础施工对路基和路面的影响,简化排水及通讯管线布设;护栏材料费为波形梁钢护栏的77％.根据实车碰撞试验结果,预制工艺单片式混凝土护栏防撞等级能够达到SAm级(400 kJ),各项安全性能评价指标均满足相关标准要求,小客车和大客车碰撞护栏后,护栏整体结构均未损坏,减小了碰撞后护栏的维修工作量,从而可降低运营期的养护成本.通过在福建省泉三高速公路部分路段的实际工程应用,取得了显著的经济和社会效益.     

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。     

耒宜高速公路混凝土护栏设计

通过对波形梁钢护栏及新泽西混凝土护栏的优缺点分析，在耒宜高速公路中央分隔带护栏设计中采用了一种新型混凝土护栏－单坡面槽形混凝土护栏，它一定程度上克服了新泽西护栏的缺点，并具有防撞、绿化、防水、防眩等综合功能。并通过计算机模拟碰撞试验和实车足尺碰撞试验对其安全性能进行分析和评价。     

改扩建市政道路穿越高速公路桥梁的涉路安全评价研究

市政道路工程涉路项目日益增多，为梳理市政道路涉高速公路工程安全性评价，通过分析设计方案、施工工艺、交通组织、应急处置等对高速公路桥梁的安全影响，识别改扩建市政道路涉路工程风险点，提出穿越高速公路涉路工程质量和安全评价流程，分析得出道路专业6个和管线专业5个关键评价指标。采用有限元软件LS-DYNA 3D建立单体货车和混凝土护栏碰撞模型，碰撞速度为40 km/h～80 km/h。货车Ford F800模型经实车碰撞试验修正，研究碰撞速度、混凝土护栏等级与车辆侵入路侧区域的关系。建立市政道路下穿高速公路桥梁评估数值模型，模拟计算和评价桥梁安全性。结果表明，不同设计速度和护栏等级下的护栏迎撞面与路侧桥墩的最小安全距离建议在1.0 m～2.7 m之间，并应控制下穿道路施工与运营过程对高速公路桥梁的结构安全的影响。     

高速公路中分带桥墩安全防护问题的探讨

由于用地限制高速公路中分带桥墩处的护栏设置空间难以满足标准规范要求,本文针对高速公路中分带桥墩安全防护问题进行了深入探讨,明确了标准规范中"主要行驶车型"以及"大型车辆"的含义;对于中分带无法加宽但设置大直径桥墩的情况,给出了混凝土护栏和围护结构的处置方案;采用计算机仿真模拟技术手段,进行车辆-桥墩防护结构碰撞的最不利车型和最不利碰撞点分析以及处置方案的安全性论证;加高混凝土护栏和围护结构的仿真模拟结果满足安全性要求,并已通过实车碰撞试验验证,可在工程中应用.建议初步设计阶段尽可能避免在被交道路中分带内设墩,确需设置桥墩时,应尽可能采用薄壁墩,为设置护栏留出空间.     

汽车与波形梁护栏碰撞的仿真研究

对标准的路基压实土中圆形护栏立柱与土基的相互作用进行了模拟,在此基础上,基于非线性有限元软件LS-DYNA建立了波形梁护栏的有限元模型。在相同的碰撞条件下,对混凝土基础中和土基中护栏的碰撞安全性进行了仿真研究。结果表明,车与土基中护栏碰撞时对乘员造成的伤害值小于车与混凝土基础中护栏碰撞所造成的伤害值。     

车辆与弯道混凝土护栏碰撞的动态数值模拟及试验

对车辆与弯道混凝土护栏碰撞动态数值模拟结果和实车足尺碰撞试验结果进行对比分析，从车辆行驶轨迹、乘员冲击加速度以及车辆损伤形态3个方面，验证了动态数值模拟的准确性，并分析了弯道混凝土护栏曲线半径对乘员碰撞过程中所承受冲击加速度的影响；得到乘员风险的最不利护栏半径。结果表明：有限元仿真是进行汽车护栏碰撞研究的有效方法；弯道处护栏的形式对碰撞时乘员的安全有很大影响。     

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。     

耒宜高速公路混凝土护栏设计

通过对波形梁钢护栏及新泽西混凝土护栏的优缺点分析,在耒宜高速公路中央分隔带护栏设计中采用了一种新型混凝土护栏-单坡面槽形混凝土护栏,它一定程度上克服了新泽西护栏的缺点,并具有防撞、绿化、防水、防眩等综合功能.并通过计算机模拟碰撞试验和实车足尺碰撞试验对其安全性能进行分析和评价.     

On the overriding issue of train front end collision in rail vehicle dynamics

A three-dimensional dynamic model of crashed vehicles coupled with moving tracks is developed to research the dynamic behaviour of the train front end collision on tangent tracks. The three-dimensional dynamic model consists of a crashed vehicle model, moving track models, a simple wheel–rail contact model, a velocity-based coupler model and the model of energy absorption and anti-climbing devices. The vector method dealing with the nonlinear wheel–rail geometry is put forward in the paper. The developed model is applicable in the scope that central collisions occur on tangent tracks at low speeds. The examples of the vehicle impacting with a rigid wall and the train front end collision are carried out to obtain the dynamic responses of vehicles. The overriding issue is studied on the basis of the wheel rise in train collisions. The results show that the second bogie of the first colliding vehicle possesses the maximal wheel rise. The wheel rise increases with the increase of vehicles. However, the number of vehicles has tiny influence on the overriding in train collisions at low speeds. On the contrary, the impact speed has significant influence on the overriding in train collisions. The wheel rise increases rapidly if the impact speed is close to the critical speed of overriding. The large wheel rise is principally generated by the great coupler force related to the rigid impact in the axial direction.     

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。     

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。     

滚石运动模拟分析与危险性评价

随着公路在山区的建设和使用,危岩体不断地威胁着公路的安全使用。以茂县渭门乡危岩体为例,运用Rockfall软件对滚石的运动轨迹、冲击动能进行模拟,并通过赫兹碰撞理论、质点弹性理论接触问题两种计算方法,分析和求解滚石对行车的最大冲击力;从而得到滚石下落的落点区域主要集中在公路上、滚石下落到公路区域时的动能以及滚石撞击汽车时最大冲击力,综合判定危岩体对公路安全使用造成的危害,必须采取有效措施加以防治,确保安全。     

基于统计原理的铁路隧道运营期灾害类型及防灾对策研究

统计分析了83例国内外铁路隧道运营期事故资料,研究了铁路隧道运营期间主要灾害类型、原因及防灾对策。研究结果表明:1)铁路隧道运营期间主要灾害类型有火灾、列车碰撞、脱轨及衬砌剥落;2)铁路隧道运营期防灾应以隧道火灾为重点,同时兼顾列车碰撞、脱轨和隧道衬砌混凝土剥落等灾害;3)隧道内旅客列车火灾的主要原因为列车车辆关键部位故障、人为因素、列车车辆缺陷致列车碰撞或脱轨;4)依据土建设施规模及隧道结构分布特点,长大铁路隧道(群)运营期防灾模式可选择定点停车疏散救援模式、全长或局部范围内随机停车疏散救援模式;5)铁路隧道防灾涉及基础设施、铁道车辆和运输调度,应建立铁路隧道运营期灾害防范体系及预警系统,防止事故发生。     

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。     

跨线桥梁桥墩在车辆撞击作用下的结构性能研究

随着我国立体交通的快速发展,跨越既有高速的桥梁结构迅速增加。按传统结构设计方法设计的桥梁结构,一旦遭遇严重的车辆撞击事故,不仅会造成车辆损坏与人员伤亡,而且由于跨线桥多处于交通网络的重要节点,还会造成大面积的交通瘫痪,直接或间接地导致巨大的经济损失。因此,进行跨线桥梁在车辆撞击作用下的结构性能研究是十分必要的。现以杭绍台高铁线跨越段桥梁为背景,对跨越段铁路桥梁下方高架桥和城市快速路上车辆撞击桥墩对结构安全的影响进行了研究。结合铁路桥梁门式墩、高架桥路面和城市快速路路面的相对位置和可能出现车辆撞击的位置,选取了两个典型工况展开了数值模拟分析。分析结果表明,车辆撞击对桥梁结构整体安全性能影响较小,但会造成桥墩局部混凝土破坏,建议采取选择高防撞等级的道路护栏或在墩底采取加固及防撞等措施来降低高铁跨越段桥梁遭受邻近道路车辆撞击的安全风险。     

新建铁路路基对下卧公路隧道的影响

为研究新建铁路挖方路基对既有公路隧道的影响,以某铁路客运专线路基上跨某高速公路隧道为依托,通过建立三维有限元模型,分析了开挖过程及运营时列车静载作用下公路隧道结构位移和内力的变化规律。结果表明,随着路堑边坡逐级开挖卸载的进行,隧道结构在竖直方向发生隆起,离铁路路基的位置越近,变形越大;埋深越小,衬砌内力受路堑开挖影响越明显。运营阶段考虑列车荷载时,隧道隆起量有所减少。采用荷载结构法对二衬结构进行内力计算,拱顶处安全系数仅为3.9。针对影响,研究提出施工建议,为同类工程提供相应参考。     

正面碰撞事故中车速推算的改进算法研究

鉴于目前在正面碰撞事故的车速推算中常用的经典算法,其计算结果常与实际情况存在差异,文中在分析刚体碰撞过程中两车的运动状态的基础上,建立了车辆运动微分方程,以推算肇事车碰撞前的行驶速度.实例验证表明:改进算法的计算结果比常用算法的结果更接近PC-CRASH的模拟结果.     

行车荷载作用下路基动态竖向应力测试研究

为了研究交通荷载对高速公路路基的影响,在不同交通荷载、车速及车型的情形下,对谷竹高速公路27标段路基进行了动态竖向应力测试。结果表明:在荷载作用下,路基竖向应力随深度增大而逐渐衰减,且在路基浅层衰减较慢,然后加速,达到一定深度后,再次变缓。随着交通荷载增加,路基工作深度及竖向应力也会随着增大,但荷载增到较大后,工作深度的增幅会降低。在相同交通荷载情形下,路基浅层竖向应力会随着行车速度增大而减小,但车速变化对路基的工作深度影响较小。车型对路基的影响与理论相符,增加后轴轮胎数目可以减小交通荷载对路基的影响。