基于过载保护功能的桥梁SS级型钢护栏结构研究

为避免超过护栏防护条件下碰撞荷载对钢梁桥主体结构造成损坏,实现桥梁护栏过载保护功能,通过理论计算、计算机仿真及实车足尺碰撞试验等方法,突破传统的护栏立柱与基础刚性连接模式,创新性地采取了立柱与基座铰接的方式,当碰撞荷载超过护栏防护能力时,护栏通过立柱旋转卸载,避免将过载力传给桥面板,实现对桥梁的过载保护。     

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。     

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...     

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。     

高速公路跨铁路桥梁护栏安全性能提升研究

为提升某跨铁路高速公路桥梁护栏的安全防护功能,运用调查分析、有限元计算与实车足尺碰撞试验综合技术手段,了解跨铁路高速公路桥梁护栏应具有高防护等级与减小车辆碰撞护栏时侧倾量的特殊防护需求,而原有护栏经过分析不满足该防护需求。针对这种情况提出了升级改造方案,并对方案的安全可靠性进行了验证。结果表明:护栏经1.5t小客车100km/h、18t大型客车80km/h、33t整体大货车60km/h以20°夹角碰撞检测,乘员碰撞后加速度最大为70.6m/s2,乘员碰撞速度最大为8.4m/s,大型客车与整体大货车碰撞护栏后最大动态外倾当量值分别为0.38m和0.41m,护栏达到了SS级高防护等级和车辆碰撞后低侧倾量的功能要求;护栏基座预埋螺栓经计算机仿真校核,其受力满足强度要求;结合现场设置条件及规范要求进行设计的护栏端部过渡结构,经计算机仿真分析验证,其具有安全可靠性。研究成果提高了跨铁路桥梁路段运营安全水平。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

隧道入口护栏防护提升与乘员安全适应性分析

为提升高速公路隧道入口护栏的安全性能,采用调研分析、实车足尺碰撞试验和有限元仿真模拟综合研究方法,了解隧道入口护栏设置现状和安全防护提升需求,提出一种新型高防护等级金属梁柱式护栏,并给出其在隧道入口处的合理过渡设计。研究结果显示：护栏结构安全性能经实车碰撞试验验证,防护等级达到六（SS）级;护栏乘员安全适应性能经1.5 t小客车100 km/h和33 t大货车60 km/h以20°角碰撞模拟,车辆碰撞护栏时假人头部性能指标HPC均小于1 000,假人胸部压缩指标THCC均小于75 mm,假人大腿压缩力指标FFC均小于10 kN,假人各项性能指标均满足要求,护栏方案对车辆乘员安全适应性能较优,能够较好地保护车内乘员安全。研究为隧道入口护栏的安全性能提升及实际工程应用提供了有价值的参考。     

一种新型装配式桥梁人-车隔离防撞护栏研究

近年来,失控机动车爬越人行道台阶破栏坠桥事故频发,对人民生命财产安全带来了一系列重大损失。基于此,迫切需要采取可行的措施以提高桥梁防撞护栏的防护性能,从而有效控制该类事故的发生风险和降低其后果。该文在深入总结现有各类桥梁防撞措施的应用特点和不足的基础上,提出一种新型装配式桥梁人车隔离防撞护栏。该护栏主要由护栏主体和锚固座组成,锚固座和底板前分别设立竖直抗力钢板与水平抗力钢板并采用螺栓连接。针对该护栏的特点,研究中首先就其受力特征进行传力途径概念分析。其后,依据相关设计规范选取标准碰撞荷载,采用精细化有限元方法对该类新型护栏和传统护栏进行对比,综合考虑整体和各部件的详细力学行为。在此基础上,研究中依据标准碰撞荷载进行放大,对上述两类护栏在极限状态下的失效荷载和失效模式展开进一步的对比分析。结果表明：该文提出的新型护栏满足规范要求,且相比于传统护栏防撞性能具有较明显的提升。     

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。     

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。     

护栏端头事故分析与解决方案

为降低车辆碰撞护栏端部事故严重性,通过事故形态分析,提出护栏端头碰撞条件与评价标准,并给出解决方案。结果表明,小型车碰撞护栏端头易造成乘员严重伤害,应采用小型车对护栏端头进行安全评价;卷板式护栏端头通过卷曲波形梁板吸收车辆动能,碰撞方向加速度为12.5 g,可有效防护小型车100 km/h正面碰撞;吸能箱式防撞垫通过结构变形吸收能量,小型车60 km/h正面碰撞加速度最大为10.7 g,侧面碰撞加速度最大为16.1 g。研究成果对护栏端头安全设计和标准完善有指导作用。     

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。     

山区公路路侧护栏在不同碰撞角度下的结构分析与改善对策

山区公路由于地形、环境以及投资等具体条件影响.其路侧安全设计尤为重要,为保证车辆的行驶安全,对路侧护栏需进行结构安全分析与评价.针对山区公路的波形梁护栏采用AN-SYS软件,对护栏在不同角度的撞击荷载作用下的反力、应力及位移情况进行分析,得到不同的撞击角度下护栏的应力、弯矩和位移的变化规律.当碰撞角度大于30°时,护栏结构所受内力及位移变形较大,针对这一角度进行护栏的安全性能改善.     

基于车辆防护特性的新型桥梁景观护栏设计研究

为保障车辆和深中通道桥梁主体结构安全,同时兼顾桥梁人文景观,研发一种新型桥梁景观护栏。该护栏为金属梁柱式护栏,立柱采用不规则六边形,属于晶体切面的几何构造,与深中通道伶仃洋大桥桥塔设计相呼应,横梁采用圆形,立柱与横梁组合美观大方;考虑车辆外倾和不同车型碰撞特性以及经济性,采用仿真分析技术对护栏高度和横梁厚度进行多方案比选,确定护栏设计高度为1.55 m,由上到下横梁厚度分别为8,8,6,4 mm。对护栏进行实车足尺碰撞试验,试验结果表明：该护栏阻挡功能、缓冲功能及导向功能良好,其防护等级能达到六(SS)级。     

石安高速公路护栏改造设计研究

简要介绍了在石安高速公路护栏改造研究中,采用静力和动力学理论、模型试验、计算机仿真技术等先进手段进行方案优选,并通过实车碰撞试验验证了两种不同防护能量的(93 kJ和160 kJ)护栏结构的可靠性.为目前乃至今后我国高速公路护栏改造,提供了一种安全、经济、方便、快捷的改造方案,不仅降低了护栏改造费用,减少了对运营的影响,同时也降低了运营期间恶性事故的发生,具有良好的经济效益及社会效益.     

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。