高速公路双波梁钢护栏改造方案碰撞实验研究

近几年国内很多高速公路在改造维护过程中对路面都进行了重新罩面,导致护栏板距地面高度降低,无法满足国家标准的要求.为方便旧护栏的再利用,提高经济性,采用计算机仿真技术进行方案初选后,由实车碰撞试验确定满足相关规范要求的护栏改造方案是评价护栏改造方案最直接、最有效的方法.     

护栏高度变化对防撞能力影响研究

护栏高度由于路面加铺罩面而降低,使得其安全防护性能受到影响。利用LS-DYNA有限元分析软件对不同高度下波形梁护栏进行了碰撞仿真实验,量化分析了护栏高度降低与其安全防护能力关系,确定了护栏防撞性能不能满足规范要求的临界高度值。对沿海高速公路原有护栏提出改造方案,并运用计算机仿真证明其符合规范规定。     

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。     

一种改造的新泽西型桥梁混凝土护栏试验研究

以NJ型桥梁混凝土护栏为基础,通过选用NJ型桥梁护栏结构下部的坡面形式,对上部进行改进。采用加高桥梁护栏、在桥梁护栏上部设置阻爬坎两项改进措施。对改进方案经仿真分析及实车碰撞试验,验证了改进方案的混凝土桥梁护栏能够防止车辆外翻和越出,同时也能防止车辆内侧翻,满足使用要求。     

改、扩建高速公路波形梁钢护栏改造方案研究

以广韶高速公路路面扩建工程为依托,通过有限元模拟分析和实车碰撞试验,对改、扩建高速公路中的波形梁钢护栏的改造方案进行优化,提出经济合理的改造方案,为今后我国公路护栏改造工程提供了基础数据和经验。     

高速公路中央分隔带波形梁护栏改造方案研究

以石安高速公路为例,提出两种满足新规范的原护栏利用改造方案,利用有限元模拟方法对其进行整体防撞性能评价,得出较优方案,并进行实车碰撞试验.优化改造方案可使其具有更大的防护空间,不但可以减少很多的工作量,降低对道路运营的影响,还可以节省大量的费用,适用于我国道路交通条件相似的高速公路.     

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。     

基于有限元的高速公路混凝土护栏碰撞安全性分析

基于Hyper Works和LS-DYNA软件分析,对F型和单坡型混凝土护栏的碰撞安全性进行了有限元模拟分析,对两种结构型式护栏的阻挡、缓冲以及导向功能进行了对比,结果表明:两种护栏下碰撞产生的横向和纵向加速度和速度分量满足不大于200 m/s2和12m/s的相关技术要求;小车与F型护栏碰撞后产生的跃起高度大于与单坡型护栏碰撞产生的跃起高度,单坡型护栏的防护效果比F型护栏的防护效果更好;两种护栏结构型式均满足导向功能要求,不会发生翻车和翻跃护栏的现象。     

定墩长间断式直道混凝土护栏的最优结构参数

为获得定墩长间断式直道混凝土护栏的最佳尺寸参数,应用正交试验设计方法,以间断式直道混凝土护栏的5个截面参数为设计变量,每个设计变量考虑了5个水平,基于建立的汽车-护栏碰撞系统动力学模型及LS-DYNA软件,对间断式直道混凝土护栏的25组不同截面参数组合进行了汽车碰撞仿真试验,研究了25组截面参数组合对汽车碰撞过程的影响。仿真结果表明:有2组参数组合的护栏同时满足轮胎完好,护栏完整,头部损伤指标小于1 000的碰撞要求,因此,只要设计参数合理,定墩长间断式混凝土护栏具有较强的吸能能力与引导失控车辆返回正确行驶方向的导向能力,具有良好的工程应用特性。     

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。     

钢管预应力索防撞活动护栏开发

采用钢管和预应力钢索组合结构,开发出新型防撞活动护栏,分析了活动护栏碰撞试验条件和安全评价标准,建立了有限元仿真模型,并采用LS-DYNA显式有限元程序进行求解,最后利用实车足尺碰撞试验对活动护栏进行安全评价。试验结果表明:该护栏防撞能力达到160 kJ;碰撞后车辆能够恢复正常行驶姿态;小车、大车碰撞时护栏最大动态位移试验结果分别为972、1 093 mm,仿真结果分别为913、1 100 mm;小车、大车驶出角度试验结果分别为10.2°、0°,仿真结果分别为9.1°、0°。仿真结果与试验结果一致,活动护栏满足评价标准要求。     

波形梁护栏养护及改造适应性研究

高速公路寿命期内会进行多次罩面,导致波形梁护栏与路面相对高度不足,因此其实际防护能力远低于设计标准,对道路运行产生了极大的隐患。在总结了现有波形梁护栏养护及改造措施后,提出了高度可调节的新型护栏,使护栏与路面相对高度始终维持在规范要求的最佳高度,从而使波形梁护栏在公路寿命期内满足其使用要求。     

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.     

山区公路险要路段路侧护栏的优化设计

结合HYPERMESH和LS-DYNA,对护栏、道路以及车辆碰撞模型体系进行整合,最终建立起完整的碰撞模型体系.由LS-DYNA对不同的护栏设计方案进行仿真计算,得到了各个试验中的车辆行驶轨迹、车辆速度、加速度、车辆与护栏的位移、碰撞模型体系的接触界面力、碰撞过程中能量的转化情况、等效应力以及塑性应变等,并使用LS-PREPOST对这些数值进行了详细的分析.对比所有试验结果,结合护栏选择原则,得出了护栏设计方案中最合理的方案.     

新型非导向防撞垫开发

为降低车辆碰撞护栏端部事故严重度,参考国内外相关标准．依据我国交通流特性,提出非导向防撞垫碰撞试验条件与评价标准,采用理论分析和实车碰撞试验相结合的技术手段．开发出一种新型非导向防撞垫．结果表明,开发的防撞垫能够防护1．5t小型车辆60km／h正面碰撞,碰撞后车辆姿态良好,车体重心X,y,Z三方向加速度最大值分别为18．9g．4．2g,6．1g．防撞垫最大动态变形为1234mm．非导向防撞垫满足评价标准要求,可弥补护栏端部安伞漏洞．     

某黄河公路大桥防护护栏设计研究

护栏对于桥梁尤其是跨线或跨越河流桥梁交通通行的防护能力越来越受到交通建设和管养部门的重视。以某黄河公路大桥防护护栏设计为例,通过交通流和路侧危险程度分析,首先确定了护栏防护等级,接着确定了护栏外形尺寸,最后对于护栏的立柱抗剪承载能力、公称抗力和尺寸进行了复核验算。结果表明:防护护栏设计能够满足桥梁交通通行的防护要求,且对桥梁承载能力影响较小,美观性和通透率方面均能满足当前交通和环境要求。研究结果对未来类似工程提供可借鉴的理论和工程经验。     

高速公路旧立柱改造方案防撞性能实验评估

改扩建中旧规范护栏立柱的防撞性能不满足现行规范要求,从提高立柱的抗弯与抗拔性能两方面提出了旧规范立柱升级改造设计方案;该方案将地面以下立柱内部土体清除,并填充钢筋混凝土,通过力学计算,分析了立柱的抗弯与抗拔的受力特征,确定了立柱内填充混凝土合理深度和高度;通过对旧规范立柱、现行规范立柱与升级改造立柱的抗弯静载、抗弯拟动载、摆锤冲击实验与抗拔拟动载现场实验,研究了立柱的抗弯与抗拉性能。研究表明:旧规范立柱的防撞性能经此升级改造方案后满足现行规范的设计要求。     

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。     

汽车与混凝土护栏碰撞事故分析及仿真研究

在分析了我国高速公路汽车护栏碰撞事故特点的基础上,对汽车与混凝土护栏的碰撞机理进行了分析,建立了汽车的有限元模型和混凝土护栏的多体模型,通过不同的碰撞初始条件对汽车与混凝土护栏碰撞进行了仿真研究,得出碰撞特性随着混凝土护栏参数的变化规律,并对碰撞时乘员头部和胸部所受的伤害进行了仿真分析,得出碰撞人的伤害特性．