高速公路工作宽度受限护栏的设计与应用

为了解决部分高速公路护栏工作宽度受限问题、安全防护问题、景观设计问题,依据研究经验、理论分析数据、仿真模拟结果,提出了一种A级和一种SB级梁柱式钢护栏设计方案。按照《公路护栏安全性能评价标准》的规定,采用实车足尺碰撞试验对这2种护栏的安全性能进行评价。试验结果表明:设计的2种护栏的拦截功能、导向功能、缓冲功能均满足要求,在应用中可成功防护事故车辆,取得了良好的应用效果。

A级标准二波波形梁护栏防护乘用轿车性能研究

为了解A级标准二波波形梁护栏对作为高速公路主流车型乘用轿车的防护性能,利用实车足尺碰撞试验验证其对乘用轿车的防护能力是否满足《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013)(简称新标准)要求,并通过事故调研和分析,检验实际道路情况下对乘用轿车的防护能力。研究结果表明,A级标准二波波形梁护栏对乘用轿车的防护性能满足新标准要求,且在实际应用中性能表现良好。研究成果为A级标准二波波形梁护栏的合理应用提供了依据。

桥梁嵌固式基础中央分隔带钢护栏安全性分析

桥梁中央分隔带钢护栏设计防护等级为SS级,为考察基于嵌固式基础的该种护栏安全防护性能,建立有限元仿真模型按SS级碰撞条件进行仿真计算后,采用HA级特大型客车进行安全储备仿真分析,在仿真分析基础上组织实车足尺碰撞试验对分析结果进行验证。研究结果表明:桥梁中央分隔带嵌固式基础钢护栏安全性能可靠,同时较设计防护能力具有较大的安全储备。桥梁嵌固式基础钢护栏应用于实际工程中可提供有效的安全防护。

桥梁嵌固式基础中央分隔带混凝土护栏安全性分析

桥梁嵌固式基础中央分隔带混凝土护栏设计防护等级为SA级,为了验证桥梁嵌固式基础中央分隔带混凝土护栏的安全性能,采用计算机仿真和实车碰撞试验相结合的方法对其进行安全性能分析。首先按照SA级碰撞条件建立计算机仿真模型模拟车辆碰撞护栏过程,然后按照SS级碰撞条件模拟大货车碰撞护栏过程,最后采用SS级大货车进行实车足尺碰撞试验。仿真结果显示桥梁嵌固式基础中央分隔带混凝土护栏的阻挡功能、缓冲功能、导向功能均满足标准要求;实车足尺碰撞试验验证桥梁嵌固式基础中央分隔带混凝土护栏具有较高的安全储备,嵌固式基础安全可靠。

防撞护栏最大动态变形量敏感性分析

碰撞参数在试验组织中会产生误差,为了解护栏最大动态变形量对碰撞参数的敏感程度,建立了车辆碰撞某金属梁柱式护栏有限元仿真模型,模型中考虑了碰撞过程中路基对护栏的影响,采用平均敏感度系数作为护栏敏感度的评判标准。结果表明,撞击速度是影响防撞护栏最大动态变形量的最敏感因素,该研究成果对制定碰撞试验误差范围具有指导意义。

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。

缆索承重桥梁专用高等级型钢护栏研发

为提高缆索承重桥梁护栏的安全防护水平,运用调查分析、实车足尺碰撞试验综合技术手段,了解缆索路段护栏应具有高防护等级和车辆碰撞后低侧倾量的特殊防护需求,提出设计新理念和新结构。研究结果表明:专用型钢护栏经1.5 t小客车100 km/h、25 t特大型客车85 km/h、40 t整体大货车65 km/h、55 t拖头车65 km/h以20°夹角碰撞试验检测,乘员碰撞后加速度最大为116 m/s^(2),乘员碰撞速度最大为7.8 m/s,特大型客车、整体大货车、拖头大货车碰撞护栏后最大动态外倾当量值分别为0.8、0.8和1.4 m。专用型钢护栏达到了HA级特高防护等级和车辆碰撞后低侧倾量的功能要求,对缆索形成较好保护,提高了桥梁路段运营安全水平。

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。

具有快速开启功能的新型防撞活动护栏开发

针对现有中分带开口活动护栏存在的问题,提出了活动护栏设计新理念,并设计由快速开启段、可开启段和端部过渡段组成的具有快速开启功能的新型防撞活动护栏方案,建立经实车碰撞试验验证的有限元仿真模型对活动护栏的安全性进行评估。试验结果表明活动护栏的阻挡功能、导向功能和缓冲功能均满足评价标准要求,防护等级达到Am级。

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±20mm进行了分析,验证其合理性;且运用二分法探索研究了护栏梁板中心高度的设置区间为617~777mm,同时结合相关仿真碰撞数据分析得到护栏有效高度在一定范围内越低,对小型车辆防护效果越有利,但对大型车辆阻挡性能越不利,护栏有效高度在一定范围内越高,对大型车辆防护效果越有利,但对小型车辆缓冲及导向性能越不利的结论。

黄龙带特大桥桥侧护栏优化

为对黄龙带特大桥桥侧护栏进行优化,结合了前期研发的特高防护等级景观钢护栏成果,并对优化结构性能进行分析,结果表明:相比原设计方案优化结构的安全性能更高,工程适应性强,施工工艺更加简便,且材料用量更少,大大节省了工程造价,同时还具有更好的景观效果。可见该优化结构满足实际工程应用要求。

特大桥型钢护栏连接方案研究

针对某特大桥型钢护栏的连接方式进行设计,并运用计算机仿真分析方法对几种连接方案进行碰撞分析,研究结果表明:提出的连接方案在提升护栏安装和维护方便性的同时,均保证了护栏的正常防护功能。研究成果能够满足桥梁对型钢护栏安装维护方便性与安全性的需要,可为型钢护栏的设计研发及工程实践提供借鉴。

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。

高速公路隧道入口护栏设计研究

针对高速公路隧道入口护栏设计中存在的问题,对规范给出的隧道入口处护栏结构进行分析,并结合怀阳高速公路工程隧道入口处实际情况,进行优化设计研究,提出新型隧道入口护栏设计方案,并对其进行安全性分析。结果表明:新型隧道入口护栏具有较好的安全防护性能,其外展式护栏设计能有效减小车辆碰撞角度,且具有减小事故车辆侧倾功能。研究成果应用于隧道入口处可有效提升安全防护能力,保护乘员生命安全,提高其安全运营水平。

F型混凝土护栏坡面参数对安全性的影响

为分析F型混凝土护栏坡面参数对其安全性的影响,利用有限元模拟方法,进行小客车碰撞不同坡面参数F型混凝土护栏的研究。结果表明:F型混凝土护栏坡面参数选取应符合以下基本原则:第一斜面倾斜角度β应大于50°,s为12.5cm、b为18cm;第二斜面倾斜角度α变动时应满足80°≤α<90°;竖直面高度c值宜取7.5cm。研究成果与《公路交通安全设施设计细则》JTG/T D81-2017的规定吻合,可为F型混凝土护栏的实际应用提供参考依据。

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。

基于多目标的组合式桥梁护栏优化研究

为提高某组合式桥梁护栏的安全防护能力,并利用已施工的底部混凝土结构,对原护栏结构进行优化研究,得到优化护栏结构:高度提升至1300mm,底部混凝土结构不变,H型立柱,三层矩形管横梁,立柱和横梁通过防阻块和螺栓连接。按照五(SA)级碰撞条件模拟车辆碰撞护栏过程,仿真结果表明优化护栏安全性能满足要求,实车碰撞试验进一步验证优化护栏防护能力达到五(SA)级。优化护栏可继续使用已施工的原护栏混凝土结构,较原护栏防护能力大幅度提升,并可节省钢材用量,实现多目标优化要求。

新型钢管预应力索防撞活动护栏研发

为保证中央分隔带开口活动护栏的安全防护能力,降低车辆穿越中分带开口位置的事故率,根据相关规范要求,提出新型钢管预应力索防撞活动护栏,并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进行安全性能评价。结果表明:活动护栏经过三种车型两个碰撞点共计六次碰撞试验验证,各项安全性能指标均满足评价标准要求,防护能力达到Am级(防护能量≥160kJ),可对中分带开口位置形成有效的安全防护。

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。

玻璃纤维筋混凝土桥梁护栏性能分析

常规钢筋混凝土护栏中钢筋比重大、易发生腐蚀,而玻璃纤维筋质轻、耐腐蚀,以玻璃纤维筋代替常规钢筋的新型玻璃纤维筋混凝土护栏能有效解决常规混凝土护栏重量大、易腐蚀等问题。结合新型的SS级玻璃纤维筋混凝土桥梁护栏,对其安全性、耐久性、经济性和轻量化等进行分析。