梁柱式钢结构桥梁护栏结构设计研究

针对迁曹高速公路基于人-车-桥综合防护需求,就新型梁柱式钢结构护栏进行结构设计研究,从防护等级及防护目标为出发点,对护栏碰撞承载力、护栏整体结构、横梁立柱特点、基础连接形式及碰撞过程中对桥梁安全的影响方面出发,利用屈服线理论计算方法对护栏结构进行安全性验算,应用计算机模拟技术对护栏进行静态、动态仿真分析,结果表明:该钢...     

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。     

在用桥梁护栏安全性能改进方法研究

为探讨在用桥梁护栏安全性能改进方法,通过实际交通流的观测分析,确定了在用护栏安全性能的检验条件。利用力学分析和三维有限元模拟,确定了兼顾桥梁主体结构安全性和护栏防护性能的在用桥梁护栏安全性能评价方法。设计了具有双层护栏结构的在用桥梁护栏改造方案。结果表明:在用桥梁护栏的典型碰撞检验车辆应选择实际交通流中占有较大比重的车型或需要重点防护的车型,碰撞检验速度取实际交通流的85%位运行速度;在用桥梁护栏安全性能评价应包括防护性能评价和桥梁主体结构安全性评价两部分;内侧梁柱式护栏与外侧组合式护栏结合的改造方案可满足桥梁主体结构安全性要求,防护能力为SS级;在保证防护能力的前提下,可通过景观优化设计使改造后的护栏与环境景观相协调。     

基于过载保护功能的桥梁SS级型钢护栏结构研究

为避免超过护栏防护条件下碰撞荷载对钢梁桥主体结构造成损坏,实现桥梁护栏过载保护功能,通过理论计算、计算机仿真及实车足尺碰撞试验等方法,突破传统的护栏立柱与基础刚性连接模式,创新性地采取了立柱与基座铰接的方式,当碰撞荷载超过护栏防护能力时,护栏通过立柱旋转卸载,避免将过载力传给桥面板,实现对桥梁的过载保护。     

基于轿车撞击的跨线桥中墩波形护栏改进方案分析

中央分隔带内桥墩受到失控车辆撞击不仅威胁跨线桥梁结构安全,还会造成巨大生命和财产损失,对跨线桥中墩处防护措施开展研究十分迫切。文中通过分析跨线桥中墩处护栏防撞目的和控制指标,提出利用护栏立柱加密、增设护栏梁板及两种措施结合的3种改进方案,通过建立护栏-车辆有限元模型开展碰撞仿真分析。结果表明,增设护栏梁板既能增大护栏刚度、减小护栏变形,还能增大车头及车身与梁板的撞击和摩擦接触面,对防护效果有适量改善;立柱加密在达到增大护栏刚度、减小护栏变形效果的同时增加了车辆侧翻和乘员受伤的危险;将立柱加密和增设梁板相结合,既能大幅减小护栏最大横向变形,又具有较好的耗能能力,在满足护栏阻挡、缓冲、导向功能的前提下,是针对小轿车撞击跨线桥中墩防护的合理方案。     

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。     

大跨度悬索桥防撞护栏设计

桥梁护栏作为重要的被动安全防护装置,其构造设计及与桥面的连接方式对于发挥护栏的预定功能起着至关重要的作用.分析计算了贵黄高速阳宝山特大桥所采用的HA、SAm级梁柱式防撞护栏构造,并进行足尺碰撞试验,结果表明护栏设计满足相应级别防撞需求.同时,对护栏与钢桥面连接构造进行了模拟分析,结果表明,需要在立柱位置对桥面板横向刚度...     

钢梁桥用护栏过载保护功能研究

高速公路实际运营过程中,失控车辆碰撞荷载超过护栏设计防护条件的情况偶有发生,为避免过大的碰撞荷载对钢梁桥主体结构造成损坏,以钢梁桥用高防护等级金属梁柱式护栏结构为基础,采用理论计算与分析、计算机仿真模拟等技术手段,研究提出多种卸载方式,并综合考虑安全性、工艺可行性及维修养护方便性等因素,优选卸载方式对护栏结构进行特殊设计,使其具备良好的过载保护功能,保护桥梁主体结构安全,降低事故严重程度,减少生命财产损失与不良社会影响,提升公路运营安全水平。     

高寒地区高速公路中央分隔带节地型钢护栏

为适应高寒地区地形、地物对高速公路中间带安全防护的特殊要求,提出中间带节地型梁柱式钢护栏结构,以满足结构通透易除雪、占地空间小的目的。并根据不同路段的防护需求,开发了一种形式两种等级(Am级、SBm级)的护栏结构。采用计算机仿真与实车足尺碰撞试验相结合的手段对护栏进行安全性评价,结果表明:护栏阻挡功能、缓冲功能、导向功能各项指标均满足规范要求,护栏最大横向动态变形值小于500mm,车辆碰撞后护栏不侵入对向车道。同时也表明计算机仿真技术应用于护栏开发及安全性评价的可行性。     

一种新型SS级金属梁柱式桥梁护栏设计分析

针对桥梁路段坠落风险高与城市桥梁防护的美观要求,考虑现金属梁柱式护栏优缺点,基于规范中SS级护栏设计要求,提出了一种"类子弹型"横梁截面的新型梁柱式护栏设计方案,并通过碰撞仿真实验验证了横梁材料为Q450或Q345钢的护栏设计方案均满足安全要求,采用Q450钢横梁方案的梁柱式护栏可实现建设成本和护栏自重的降低,以桥梁每km为单位估算,该方案可节约钢材27.73t并降低59 991元建设成本。     

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。     

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.     

立柱插入式组合式桥梁护栏安全性能试验研究

为了提高桥梁护栏的安全防护能力,设计一种设计防护等级五(SA)级的立柱插入式组合式桥梁护栏。按照《公路护栏安全性能评价标准》规定的规定,采用车重1. 5t车速100km/h的小客车、车重14t车速80km/h的大客车、车重25t车速60km/h的大货车进行实车碰撞试验,考察该护栏的安全性能和验证其防护等级。试验结果表明:该立柱插入式组合式桥梁护栏的拦截功能、导向功能、缓冲功能满足标准要求,防护等级达到五(SA)级。     

梁柱式钢护栏加固改造方案设计研究

梁柱式钢护栏轻巧美观,在高速公路桥梁中应用较广.2006年颁布的<公路交通安全设施设计规范>(JTG D81-2006)全面提高了高速公路桥梁护栏的设防水准,现行高速公路的一些桥梁护栏的防撞能力已不能满足要求,需要进行必要的加固改造.以太原东环高速公路桥梁护栏的加固改造设计为实例,对梁柱式钢护栏加固改造中的一些关键问题进行了探讨与研究.     

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。     

汽车与护栏碰撞立柱绊阻机理及防止措施

为研究汽车与公路护栏的碰撞安全性,按照国家公路护栏标准建立了波形梁板护栏的有限元模型,采用某款车型构建了汽车-护栏碰撞仿真模型,从车辆的运行轨迹、车辆质心加速度、护栏最大动态变形量和护栏各部件的吸能性对护栏进行分析,发现立柱对车轮的绊阻使车辆质心加速度超过了国家标准限值,对车内乘员的安全造成严重威胁。分析了立柱绊阻的机理,并设计了填充型立柱和N型弯曲立柱,通过仿真验证了两种改进立柱能明显改善汽车-护栏碰撞安全性。最后利用正交试验研究了护栏板厚度、立柱间距、立柱厚度和立柱结构对汽车-护栏碰撞安全性的影响,选取了最优参数组合。仿真验证的结果表明,经优化的护栏可有效避免或减少立柱绊阻,提高了护栏的碰撞安全性。     

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)。     

波形梁护栏立柱承载能力研究

立柱作为波形梁护栏的重要组成构件,其承载能力大小直接影响护栏的安全防护性能。为了更好地指导波形梁护栏结构设计与工程应用,基于规范推荐的波形梁护栏多种立柱结构形式和基础埋置方式,采用单元静载试验和单元仿真模拟的方法对立柱承载能力进行较为系统的研究。结果表明:立柱结构弯曲是其承载力得到充分发挥的主要体现形式,当立柱埋置于土基础时,立柱抗弯刚度越大,折弯点越靠下;对于相同立柱结构,埋置于土基础中的立柱折弯点更靠下,埋置于混凝土基础中的立柱折弯点更靠上。     

基于桥侧护栏形式的中央分隔带护栏结构设计及优化研究

针对汝郴高速赤石特大桥采用了"人本型"高防护等级桥梁景观钢护栏,若为了整体景观效果而采用与桥侧护栏一致的结构,则会产生材料浪费。从景观效果、防护能力、造价等方面考虑采用人字形立柱加双侧横梁的结构形式,并采用有限元仿真对护栏结构进行优化,最终确定的中央分隔带横梁结构中上部横梁尺寸为120 mm长×160 mm宽×6 mm厚,中间和下部横梁尺寸为120 mm长×160 mm宽×4 mm厚,其余与路侧护栏采用相同的结构形式。并采用有限元仿真验证了结构的阻挡、导向功能符合相关规范要求,通过比较车辆碰撞路侧护栏和中央分隔带护栏后的护栏最大变形值得出中央分隔带护栏强度不低于路侧护栏的结论,并可以应用于工程实际中。     

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。