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。     

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。     

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。     

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。     

单坡面混凝土桥梁中分带护栏安全性能分析

为将单坡面混凝土路基段中分带护栏应用于桥梁上,给出设计方案,运用计算机仿真和实车碰撞试验相结合的方法对其安全防护性能进行分析。结果表明,桥梁段中分带护栏防撞性能高于经试验验证的路基段护栏,各项指标满足评价标准要求,防撞能力达到SAm级400 kJ以上,同时桥梁段护栏对基础嵌固依赖性小,更加可靠。可见桥梁段单坡面护栏满足安全防护需求,可以在实际工程中应用。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

桥梁伸缩缝位置护栏结构设计与综合评价

桥梁伸缩缝位置是交通安全防护的薄弱环节,需要设置安全可靠且可协同伸缩的特殊护栏结构,并进行合理评价。为此,以横门西特大桥为依托,结合工程实际条件及相关科研成果,采用计算机仿真模拟技术,研究桥梁伸缩缝位置护栏结构设计方案,并依据规程要求,对其进行结构安全性能仿真评价和车辆乘员适应性能仿真评价。仿真评价结果表明：桥梁伸缩缝位置护栏结构方案具有良好的安全防护性能,防护能力达到六(SS)级;桥梁伸缩缝位置护栏结构方案具有良好的车辆乘员适应性能,在碰撞过程中可以对不同类型车辆及乘员进行有效防护。所得成果可提升大桥伸缩缝位置的安全防护水平,为同类工程提供设计参考。     

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.     

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。     

路侧高等级梁柱式混凝土护栏防护性能研究

山区高速公路路侧环境复杂,护栏防护等级要求较高,为提高山区高速公路路侧护栏安全防护性能,针对目前护栏存在的问题,采用理论分析、台车试验及计算机仿真试验,通过对护栏防护性能、缓冲性能、施工工艺、景观造型、除雪方便等进行研究,研发一种五级(SA)路侧高等级梁柱式混凝土护栏,经台车试验验证该护栏强度高、安全性好;通过基座间断设置实现了景观通透,解决了混凝土护栏形式单一的难题;且护栏可实现工厂化预制、装配化施工,提高了护栏整体施工效率。