高速公路波形梁护栏安全性能提升方案设计

针对高速公路改扩建中波形梁护栏的安全性能不足的问题,秉着尽可能利用原有护栏结构的设计理念,提出了波形梁护栏升级改造方案。该方案不但提高了护栏的抗弯抗剪能力,并考虑材料的易获得性和施工标准化的要求,设计了横隔梁的尺寸;通过研究土体与路肩的阻力,计算立柱的埋置深度,以提高护栏的抗拔承载力;针对失控车辆碰撞护栏时立柱内的剪力和弯矩分布特性,根据钢管混凝土结合的"统一理论"对护栏钢管立柱进行配筋设计,以增强护栏立柱的抗剪性能和抗弯拉性能。利用力学仿真软件LS-DYNA对改造后的波形梁护栏进行了仿真试验。实验结果证明:在相同的碰撞条件下,升级改造后的护栏能够有效拦阻失控车辆,波形梁最大位移等数据均能满足要求,防撞性能得到了大幅提高。     

新型波形梁护栏端头开发

为降低由于碰撞波形梁护栏端头引起的乘员伤亡,参考国内外相关标准,依据中国的交通流特性,提出波形梁护栏端头的碰撞试验条件和评价标准,采用有限元仿真分析和实车足尺碰撞试验相结合的技术手段,开发出一种满足评价标准的新型波形梁护栏端头。计算结果表明:开发的新型波形梁护栏端头利用卷曲波形梁吸收车辆动能,能够有效避免波形梁插入车体和翻车事故的发生,车体重心加速度小于20g,保护了乘员安全,同时能够为标准段护栏提供足够约束力,保证标准段护栏的正常防护能力。护栏端头满足评价标准的要求,可为失控车辆提供安全防护。     

常用波形梁护栏端头碰撞分析

车辆碰撞圆头式和地锚式端头时会发生恶性事故,故建立车辆碰撞端头的有限元模型,从侧面和正面碰撞两个角度对端头进行安全评价,分析事故形态和原因,以为新型端头的开发研究提供建议。研究结果表明:正面碰撞圆头式端头时,会发生波形梁板刺穿车体的事故;正面碰撞地锚式端头时,会发生翻车甚至翻滚的事故;侧面碰撞圆头式端头时,会发生车辆冲开护栏的事故;侧面碰撞地锚式端头时,会发生车辆翻越护栏的事故。通过对事故形态的分析,得出圆头式端头面积小且不能移动是波形梁板插入车体的主要原因,立柱不可倒伏是车辆加速度超标的主要原因,端头锚固力不足是车辆冲开护栏的主要原因,车辆爬升地锚式端头是翻车的主要原因。建议开发的新型波形梁护栏端头,能够沿波形梁板移动,与端头连接的立柱可倒伏,同时新型端头能够为标准段提供足够的约束力。以此为基础开发的新型波形梁护栏端头已应用于实际工程。     

车辆与缆索护栏碰撞的简化计算模型

汽车与缆索护栏碰撞是一个极为复杂的力学过程,影响其动力反应的因素很多。碰撞后的护栏系统如横梁、立柱、地基的变形情况以及碰撞车辆的变形、运动轨迹、倾覆等情况也极为复杂,而且有很大的随机性。根据缆索护栏的受力特点,对碰撞过程进行适当的假设,建立车辆与缆索护栏碰撞的简化计算模型,可为高速公路护栏的设计、施工提供借鉴。     

基于PC-Crash的公路护栏标准段安全性评价研究

部分公路现有护栏标准段防护功能不符合安全性能标准,存在车辆倾覆、翻越甚至穿越护栏等安全隐患。基于PC-Crash软件建立小型客车、大中型客车、大中型货车与混凝土护栏标准段和波形梁护栏标准段的碰撞模型,开展不同车型、不同车辆总质量以及不同碰撞速度的碰撞仿真试验。主要针对护栏标准段的阻挡功能、导向功能以及缓冲功能进行防撞性、导向性和乘员安全性研究,分析公路护栏标准段的安全性能,结论可为现有公路护栏安全性评价、事故处理和护栏优化设计提供支持。     

轻质泡沫土路段波形护栏结构性能研究

波形护栏通过阻挡、缓冲、导向来降低失控车辆的碰撞损失,保障司乘人员的生命安全,是道路交通安全防护的重要设施。由于传统的线弹性有限元模型无法反映护栏发生塑性屈曲变形的真实情况,提出采用能量法对波形护栏的防撞性能进行验证,以佛山市某道路二期工程为例,对轻质泡沫土路段波形护栏的安全性能展开研究。研究表明,采用能量法计算出波形护栏的结构破损极限荷载大于设计碰撞力,满足波形护栏的防撞性能要求。     

基于仿真模拟的双层双波护栏升级改造

结合沈海高速路侧波形梁护栏现状,提出一种双层双波护栏提质升级的改造方案,并利用计算机仿真模拟与实车碰撞试验对双层双波改造护栏的安全性能进行验证。采用经实车碰撞试验校核的仿真有限元模型,建立实车碰撞试验护栏和双层双波护栏的车辆-护栏碰撞仿真模型,模拟“车辆-护栏”碰撞过程,计算护栏的阻挡功能、导向功能、缓冲功能以及变形相关指标,分析双层双波护栏与实车碰撞试验护栏防护性能的差异,结果表明：防护等级安全性能各项指标均满足规范要求;双层双波护栏对中型客车和中型货车的阻挡功能指标优于实车碰撞试验护栏,小型客车碰撞双层双波护栏后顺利导出,双层双波护栏改造结构防护等级能够达到A级(160 kJ);现场实施时应对原护栏结构尺寸、基础以及力学性能指标等参数进行复核,并确保护栏的改造施工满足相关标准规范的要求。     

新型波形梁高强钢护栏的安全性能研究

为提高波形梁钢护栏的防护性能,针对目前波形梁钢护栏所选用的碳素结构钢材料的不足之处,研发了一种新型波形梁高强钢护栏。以SA级护栏为研究对象,依据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05 01—2013),采用LS-DYNA软件分别对新型波形梁钢护栏和现行国标护栏进行碰撞仿真试验,同时进行实车足尺碰撞试验,试验结果表明,新型波形梁高强钢护栏的阻挡、导向和缓冲性能良好,能够满足标准规定的SA级要求。     

防撞活动护栏碰撞分析

为确定几种新型防撞活动护栏安全性能,采用有限元仿真分析和实车足尺碰撞试验相结合的技术手段,对几种新型防撞活动护栏进行碰撞分析.结果表明,折叠式活动护栏对小型车辆形成绊阻,不满足评价标准要求;小客车和大客车碰撞链式混凝土、桁架式和钢管预应力索活动护栏后均能恢复到正常行驶姿态,小客车车体重心处加速度最大值分别为9.78,8.8和8.1g,小客车驶出角度分别为10.2°,9.8°和10.2°,大客车驶出角度分别为6.8°,4°和0°,护栏最大动态变形分别为1.25,0.807和1.093 m,3种护栏防撞能力分别达到93,93和160kJ.     

汽车与防撞护栏的碰撞运动研究

对防撞护栏与汽车工作特性以及防撞机理进行分析,并分析现有计算碰撞力的原理和方法,修正考虑汽车局部变形和护栏变形共同影响的修正的质量一弹簧模型,确定车辆和防撞护栏系统动力方程,给出在汽车冲撞过程中护栏所受碰撞力的计算表达式,求解碰撞力,并与实车碰撞结果进行比较和分析.对合理设计新型防撞护栏提供了重要的依据.     

桥梁钢护栏防撞性能有限元分析

梁柱式钢护栏作为一种半刚性护栏,具有一定的刚性和柔性,能依靠护栏的弯曲变形和张拉力来抵抗车辆的碰撞.为研究桥梁钢护栏的防撞性能,本文采用ABAQUS有限元分析软件对桥梁梁柱式钢护栏进行静力碰撞分析,研究了碰撞速度一定时,不同碰撞角度对碰撞性能的影响,结果表明在初始碰撞速度80 km/h不变的情况下,随着碰撞角度的增大,护栏的最大应力和最大位移都将增大,从而使护栏提前进入塑性阶段而屈服.     

高速公路跨线桥防撞护栏碰撞试验条件及评价标准研究

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问题,提出适合高速公路跨线桥的碰撞试验条件和评价标准.探讨了碰撞等级、碰撞车型、碰撞车辆的质量、碰撞速度及碰撞角度等试验条件的确定.根据跨线桥交通事故的特征和车辆乘员安全等要求,提出相关碰撞试验的评价标准,为开发跨线桥护栏和实车碰撞试验提供参考.     

半刚性双波护栏与双条半刚性护栏防撞性能仿真对比

基于ANSYS/LS-DYNA仿真平台,对车辆与半刚性护栏碰撞进行了数值模拟计算,对比分析了半刚性双波护栏和双条半刚性护栏在车辆运行轨迹、乘员安全性及护栏变形量3个方面的差异。研究结果表明:半刚性双波护栏容易造成某些车辆与其碰撞时发生下钻事故和骑跨事故;双条半刚性护栏可以有效防止此类事故的发生,并达到了车内乘员和车辆行驶的安全要求。     

某越野车车架耐撞性仿真分析

依据C-NCAP中100%重叠正面冲击固定刚性壁障试验规定,应用HyperWorks软件建立某越野车车架正面碰撞仿真计算模型,并应用ANSYS/LS-DYNA软件进行求解计算。在此基础上,对某越野车车架进行耐撞性仿真研究,并从车架碰撞变形、碰撞加速度和碰撞速度等方面对仿真结果进行分析。结果表明,车架前部纵梁发生理想的纵向有序的褶皱变形,车架类S型梁的拐角部分发生弯曲变形,且碰撞加速度曲线和碰撞速度曲线并非理想,说明车架结构有改进空间。     

高速公路金属设施材料的拉伸试验分析

金属护栏属于半刚性护栏,它是一种以波纹状钢护栏板相互拼接并由主柱支撑的连续结构。它利用土基、立柱、横梁的变形来吸收碰撞能量,并迫使失控车辆改变方向,恢复到正常的行驶方向,防止车辆冲出路外,减少事故造成的损失。结合《金属材料室温拉伸试验方法》（GB/T228-2002）,对护栏检测中的拉伸试验部分进行介绍和分析,具有一定的参考价值。     

铝合金车体前端结构抗撞性优化设计

为提高列车在碰撞事故中的耐撞性能并保证乘客的安全.以铝合金车体为研究对象,应用碰撞仿真软件PAM-CRASH对客车铝合金车体进行大变形碰撞仿真,并在此基础上利用多学科优化软件iSIGHT对车体前端吸能结构的进行优化,得出在碰撞过程中车体结构的变形模式以及车内乘客身体的受力和加速度情况,并对车体前端吸能结构进行最优化设计,满足轻量化要求,从而实现车辆的被动安全保护和耐撞性优化设计.     

组合式桥梁护栏防撞性能仿真与试验

为了提高特大型桥梁的道路行车安全性,通过理论计算与形式调查,确定了一种组合式护栏的基本结构形式,采用基于有限元理论的计算机仿真方法对护栏结构进行了多次优化设计,并通过实车足尺护栏碰撞试验验证了最终优化结构的防护性能。研究结果表明:该组合式护栏的结构能有效防护失控车辆的碰撞,防护能量可达到420 kJ以上,达到中国规范要求的SA级;试验证明采用计算机仿真方法获取的数据可靠有效。     

多控制模型嵌入的智能汽车防撞虚拟仿真

针对智能汽车行驶安全距离监测与防撞试验高成本、高危险性以及试验结果难以观察的问题,研究了智能汽车安全距离监测与防撞的虚拟仿真;应用Visual Studio 2015、3Dmax、Unity3D等虚拟仿真技术在虚拟制动控制系统中进行了可嵌入多控制模型的自动驾驶汽车行车安全距离监测和防撞虚拟仿真试验,测试了不同制动模型的...     

轻型货车前纵梁碰撞吸能特性分析

为分析某轻型货车前纵梁碰撞吸能特性,以碰撞理论为基础,运用CATIA软件建立前纵梁有限元分析模型,进行ANSYS/LS-DYNA模拟仿真。结果表明:车架前纵梁在碰撞中的变形吸收了大部分的能量,车架的最大变形位于纵梁的变截面处;纵梁的初速度为13.5 m/s,货车整备质量2.5 t条件下,碰撞发生2 ms后由于材料的塑性变形而产生峰值减速度,随后材料变形失效;车架前纵梁吸能特性与减速度相似,位于碰撞发生2 ms时出现吸能峰值。