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。     

4索交叉缠绕式A级柔性护栏优化设计

为提高我国A级柔性护栏的安全、经济及实用性能,使其具有广泛推广使用价值,对护栏立柱及钢索布局形式进行设计。结合正交试验方法,对设计的柔性护栏整体尺寸进行优化设计,通过对试验结果进行极差与方差分析研究,得到柔性护栏最优尺寸结果。通过建立基于有限元方法的柔性护栏碰撞模型对最优结果进行分析验证,得出该柔性护栏能够满足碰撞安全性标准要求的结论。     

新型刚性护栏防撞性能的数值模拟

为了验证在车辆与护栏的碰撞过程中,通过改造标准F型混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的可能性,开发设计了IF型刚性护栏,并引入Ford F800车型在ANSYS/LS-DYNA软件环境中进行碰撞仿真分析.数值模拟结果表明:混凝土刚性护栏截面形式的改变对碰撞过程的影响显著,IF型刚性护栏结构具有更好的车辆导向性和乘员安全性;通过改造混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的做法是可行的;给出的IF型刚性护栏的设计图可为进一步的实车碰撞试验提供参考依据.     

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。     

桥梁标准段护栏结构优化分析

该文以某连续高架桥为依托工程,依据该桥梁标准段护栏（包括混凝土箱梁翼缘板桥侧护栏、钢箱梁翼缘板桥侧护栏、混凝土翼缘板中央分隔带护栏和互通匝道护栏）设计参照的碰撞条件和评价标准,采用有限元仿真方法,对依托工程中标准段护栏分别进行结构优化设计,优化后的标准段护栏能够有效地防护失控车辆,降低事故发生的概率,减少事故造成的损失,提高高速公路的交通安全水平.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高速公路跨线桥SS级防撞护栏优化设计

基于中国交通规范、高速公路跨线桥交通事故的特征及高速公路跨线桥现有的安全状况,设计了一种全新的高速公路跨线桥防撞混凝土护栏,使之能够满足防御大型货车撞击的要求.为了获得重新设计的护栏的最佳结构参数,应用正交试验法以混凝土护栏截面的6个参数为设计变量,每个变量考虑5个水平,建立汽车-护栏碰撞有限元系统模型进行25组不同截...     

SS级桥侧混凝土护栏设计优化及安全性和经济性分析

采用计算机仿真分析方法,对某桥梁桥侧护栏进行优化设计,并对改进后的护栏进行安全性和经济性评价。原护栏设计采用的坡面为加强型标准坡面形式,通过碰撞试验可知原设计符合SS级标准,但是原结构的设计与已有的研究结构比较过于保守。尽管原设计护栏满足安全要求,但不符合经济性的要求,因此按照等强度原则对原护栏配筋方案进行优化设计。通过仿真实验得出:优化后护栏在减少配筋量的同时,依然能够满足碰撞等级SS级(520kJ)的安全要求,可产生良好的经济效益。     

可模拟桥梁翼缘板的试验护栏基础设计

为在桥梁护栏碰撞试验中,提取桥梁设计的有效数据,需设计一种可模拟桥梁翼缘板的护栏试验基础。该文通过理论分析和有限元仿真计算,使该试验基础能够为确定护栏和翼缘板地角螺栓连接强度要求指标和混凝土桥梁翼缘板配筋结构力学性能要求指标提供数据支持。结果表明,试验护栏基础可以在桥梁护栏碰撞试验中使用。     

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)。     

基于加速度指标的波形梁护栏缓冲功能风险分析研究

为研究波形梁护栏加速度风险指标的影响因素和机理,采用实车足尺碰撞试验和计算机仿真分析方法,研究了护栏防护能量、护栏板尺寸以及立柱等因素对车辆加速度的影响,结果表明:护栏碰撞加速度与护栏结构的整体防护能量成非单调关系;加速度随波形梁板的截面模量增大先减小后变大,存在最优的护栏板的截面模量;护栏方柱由于棱角突出,相较于圆柱对车辆的加速度影响更大;可通过缩短立柱间距的方法,而降低车辆的加速度,降低安全行车风险。     

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。     

混凝土护栏坡面参数对防护车辆撞击作用的影响

为研究混凝土护栏坡面参数对其防护车辆撞击作用的影响,建立车辆与护栏仿真模型,并利用实车试验数据验证模型有效性,采用经过验证的仿真模型,分别对不同坡度单坡面混凝土护栏、不同坡面参数组合改进型混凝土护栏以及加强型混凝土护栏阻爬坎功能进行碰撞分析,结果表明：坡度是影响单坡面护栏防护性能的关键参数,坡度偏小或者偏大均不能为车辆提供有效保护,在标准值80°参数条件下护栏综合防护性能相对较优;改进型护栏的斜面倾斜角度（α与β）、竖直方向高度（a、b及c）以及倾斜面宽度s是影响其防护性能的关键参数,在标准改进型坡面参数条件下,即α=84°、β=55°、s=12.5 cm、b=18 cm及c=7.5 cm时,护栏的综合防护性能相对较优;阻爬坎对于改进型护栏防护性能的提升作用不大,但与新泽西护栏组合后,护栏对于防车辆侧翻效果明显。     

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。     

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。