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。     

HA级三横梁组合式桥梁护栏设计优化

为提升一些特殊危险路段公路护栏对于大型车辆的防护能力,依据相关标准及规范规定,结合经实车碰撞试验验证的某三横梁组合式桥梁护栏结构,通过优化施工方便性与经济性,提出一种三横梁组合式护栏优化结构,并采用有限元仿真的技术手段,对其安全防护性能进行分析,结果表明:优化结构具有与通过碰撞试验验证的桥梁护栏相当或略优的安全性能指标,防护等级可达到HA级。研究结果能够在特殊危险路段对大型车辆形成良好防护,可有效降低由于大型运输车辆穿越或翻越桥侧护栏坠落桥下的事故严重程度。     

高速公路汽车与护栏碰撞的简化计算方法——柔性梁法

本文在实车碰撞实验的基础上，提出了汽车与护栏碰撞的简化计算方法－柔性梁法。该方法通过质点（车）在梁－柱结构（横梁为柔性，立柱为刚塑性或弹塑性）上滚动，来模拟汽车与护栏的动力碰撞过程，可得到车辆碰撞过程的运动轨迹及护栏位移。     

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。     

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...     

土基中波形梁护栏立柱的有限元模型研究

论述了土基在车与波形梁护栏碰撞过程中起着重要的作用,波形梁护栏立柱与土基的相互作用缺乏有效的建模方法,建立土基的实体模型将导致单元规模的增大和求解时间的延长。在对土壤材料模型输出的压缩变形特性和屈服特性进行了测试的基础上,使用非线性有限元软件LS-DYNA对波形梁护栏圆形立柱与土基的相互作用进行了模拟,探讨了使用非线性梁单元来正确模拟车与波形梁护栏碰撞过程中立柱与土基的相互作用,土基与立柱的相互作用力可简化为:垂直于波形横梁板的分力(X方向);平行于波形横梁板的分力(Y方向),为研究车与波形梁护栏碰撞过程中土基对护栏安全性能的影响提供了一种有效的方法。     

基于梁柱匹配及基础安全的桥梁护栏优化研究

在保障梁柱式桥梁护栏安全防护指标满足要求的前提下,为提升其梁柱匹配性,以更优地发挥其安全防护性能,通过对立柱间距、立柱结构及厚度、横梁厚度及分布等方面对护栏进行优化分析.从护栏基础受力情况及其损坏后不易修复的特征出发,优化护栏结构,降低对基础的不利影响.应用对标后的高精度仿真模型,利用护栏变形范围及变形量、单位防护水平、基础承载力变化等指标,确定护栏优化结构,为一般性梁柱式桥梁护栏设计提供改进建议.     

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。     

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。     

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...     

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。     

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)。     

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。     

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。     

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。     

钢管压扁吸能式减速护栏方案可行性研究

基于钢管压扁吸能机理,通过在组合式护栏的横梁上设置钢管吸能构件,设计出一种适用于雅泸高速公路连续长大下坡路段的减速护栏。根据计算机仿真分析结果可知,车辆贴靠碰撞减速护栏时钢管压扁变形,使车辆的动能转化为吸能钢管的内能,可有效降低车速。设置吸能钢管可减小组合式护栏的最大动态变形量和横梁变形范围,对组合式护栏的碰撞后维护是有利的,吸能钢管在车辆碰撞护栏过程中的性能表现可满足设计要求。     

高速公路中央分隔带波形梁护栏高度的研究

以波形梁护栏静载缩比试验和冲击试验为基础,考虑护栏在碰撞时波形梁的全梁弯曲塑性变形是主要变形,其车辆的碰撞能主要由波形梁护栏的弯曲塑性变形能吸收,结合实际护栏和截面特性,建立了波形梁护栏和车辆计算模型;根据动能定理,以能量守恒为基础,考虑汽车碰撞护栏达到极限状态时,其动能全部转换为其他形式的能量,结合护栏的主要变形,建立高速公路中央分隔带波形梁护栏高度计算模型;采用调查咨询分析的方法,以大货车为主要车型,初始碰撞角度为20°,运行速度的80%作为碰撞速度,从而确定了波形梁护栏高度计算模型中的有关参数。研究结果表明,适合中国高速公路中间带波形梁护栏的高度宜为87.6 cm,可有效地防止大型车跃出和小型车钻撞护栏等恶性交通事故的发生。     

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。     

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。     

城市桥梁型钢护栏结构优化与防护能力评价研究

针对城市桥梁型钢护栏存在的防护能力提升与经济节材矛盾的问题,通过分析现金属梁柱式护栏特点,提出一种类椭圆形护栏横梁截面,基于SB级、SA级、SS级防护要求,分别提出采用类椭圆形截面横梁的型钢护栏设计方案,且护栏关键设计参数经计算均满足现行规范要求,同时通过小客车与大客车仿真碰撞实验与经济效益分析得到,该新型型钢护栏在满足城市桥梁安全防护要求的同时,可分别降低每公里单侧SB级、SA级、SS级型钢护栏25.68t、19.19t、28.16t钢材使用量。