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。     

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。     

节地型中央分隔带混凝土护栏的研究

为降低北方山区高速公路建设成本,同时保证中央分隔带混凝土护栏的安全防护性能,依托河北太行山高速公路,考虑到北方山区的特殊自然条件以及该高速公路的交通流特征等,对不同坡面型式混凝土护栏的优缺点进行了综合分析,选取最佳坡面型式并对其进行了优化,然后通过计算选取了护栏受碰撞后最易发生破坏的截面,并对该截面的配筋进行安全校核;以库伦理论建立了数学计算模型,计算护栏基础的抗倾覆能力;最后通过计算机仿真技术对护栏进行了碰撞模拟仿真。研究表明:加强型坡面型式的混凝土护栏更适用于北方山区高速公路,护栏坡面型式优化后制作、安装更便捷,且不易开裂;护栏底部泄水槽的设计取消了路中排水沟的设置,降低了公路建设宽度,减少公路建设成本;护栏危险截面处混凝土层碰撞后可能发生开裂,但钢筋不会发生断裂;护栏的抗倾覆力满足防护要求,且公路基础不会发生破坏;计算机仿真结果显示该护栏的防护能力达到了SAm级。     

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。     

桥梁中分带SAm级混凝土护栏结构优化

对原设计SAm级中分带护栏的安全性进行实车足尺试验,考核设计是否满足设计目标安全等级,再对原配筋方案等进行优化以达到经济性的要求。通过等强度原则对原设计中分带护栏进行优化,并采用有限元仿真技术对优化改进后的设计按照规范的安全评价标准进行安全性分析。结果表明,优化设计后的中分带护栏既能满足设计目标强度等级,又具有很好的经济效益。     

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。     

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。     

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。     

桥梁砼护栏直立式接高改造设计与碰撞分析

随着新规范的颁布和实施,很多在用桥梁护栏防护等级严重不足。为提高在用桥梁护栏的防护能力,并考虑护栏改造的施工方便性和经济性,文中提出一种基于原护栏保留利用的直立式接高改造方案,通过理论分析对新旧护栏连接、护栏构件强度、桥面板锚固性能进行验算,并通过加强铺装层横向钢筋解决大翼缘桥面板锚固不足的问题;建立有限元仿真模型,进一步优化改造方案,并通过实车碰撞试验对护栏防护性能进行验证,结果表明,改造后护栏的阻挡功能、缓冲功能、导向功能等安全性能指标均满足JTG B05-01-2013《公路护栏安全性能评价标准》的要求,防护等级达到SS级。     

永吉高速公路混凝土护栏优化设计

对高速公路混凝土护栏进行截面优化设计,在混凝土护栏截面设置控制点,结合正交试验方法,依次通过小车、客车、货车进行碰撞仿真试验,对49组截面构型进行多层筛选,得出满足SS级法规要求的最优构型。并对优化后的护栏进行碰撞安全性能分析。结果显示,最优构型能够有效降低车身最大爬升高度和提高车辆导向性能,优化设计方案能够有效解决如今车辆爬上、越过、翻越、内侧翻车的问题,满足设计目标。以典型高度处护栏厚度为优化对象,为护栏优化设计提供了一种有效、可行的设计思路。     

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。     

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。     

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)。     

护栏过渡段应用泡沫铝改善防护能力方案研究

针对原有A级路基波形梁护栏与SB级桥梁混凝土护栏过渡段结构安全防护能力不满足现行标准的情况,提出在原有过渡段的基础上设计一种新型双波形截面的泡沫铝防护结构,基于全因子试验方法对材料性能与厚度因素设计9组优化工况.采用有限元仿真分析手段,通过LS--DYNA软件对车辆与护栏的碰撞过程进行求解,分别对优化前与9组优化工况后的过渡段防护水平进行安全性评价并确定最优参数组合的推荐方案.结果 表明:方案具有优异的吸能特性,优化后的过渡段各项安全性能评价指标均达到现行评价标准要求且防护水平等级由原有的A级提升到SB级.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。