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。

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。

高速公路双条半刚性护栏结构设计

针对我国高速公路护栏难以满足不同车型碰撞需求的问题,对高速公路护栏的结构及参数进行研究。采用能量守恒方法,建立车辆骑跨护栏事故数学模型,提出了双条半刚性护栏新型结构;采用均匀设计方法,对交通组成要素和车型外形参数进行分析,确定了双条半刚性护栏的有关参数。研究结果表明:该护栏可有效防止微型车下钻护栏和大型、重型车骑跨护栏等恶性交通事故的发生。

公路波形梁护栏改造临界高度仿真研究

针对公路加铺罩面导致路侧波形梁护栏防护高度下降引起的波形梁护栏防护等级不足问题,运用HyperMesh和LS-DYNA联合仿真方法,基于加铺罩面导致的护栏高度降低值建立了5种高度的二(B)级波形梁护栏有限元模型,开展了皮卡车、货车分别碰撞护栏的仿真试验。选择车辆侧翻、车辆重心加速度、车辆驶出角度、护栏最大动态变形量4个指标对护栏的防撞性能进行评价。研究结果表明:护栏高度与车辆重心加速度、驶出角度呈负相关关系,与最大动态变形量呈正相关关系。当护栏高度低于标准护栏高度150 mm时,皮卡车与货车均会发生侧翻。因此,车辆重心加速度、驶出角度、车辆侧翻指标能够用于护栏加高的判断指标。综合各指标分析结果,当二(B)级波形梁护栏高度低于标准时,需要进行加高设计。

波形梁护栏应用关键因素对防护性能的影响研究

在明确建模和计算方法可靠的基础上,通过改变护栏的中心高度、腐蚀程度以及拼接螺栓缺失形态,对现有2 m立柱间距A级波形梁护栏进行了计算机模拟碰撞试验,以分析这些应用关键因素变化对护栏防护性能的影响。结果表明:(1)护栏中心高度在58~62 cm范围时,现有护栏具有A级防护水平;(2)护栏板的腐蚀裕量为0.4 mm,当波形梁护栏板的减薄量不大于0.4 mm时,现有护栏的防护能力可达到A级水平;(3)拼接螺栓缺失可能使现有波形梁护栏的防护能力有一定程度的降低。当拼接螺栓小于4颗时,护栏具有A级防护水平,而当拼接螺栓缺失数量大于等于4颗时,剩余螺栓不同的布置方式可能使护栏的防护能力达不到A级水平。

沈山高速公路消隐提升工程护栏改造实施方案

对沈山高速公路现状护栏的情况进行调查分析,提出护栏改造方案并在沈山高速公路消隐提升工程中落地实施,提升了护栏整体防护能力,可降低重特大交通事故风险和高速公路运营管理责任风险。

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。

路面加铺后套筒加高护栏防护能力分析

为了保证路面结构的功能性能够满足高速公路运营期的需求,通常的做法就是在路面进行加铺罩面,导致设置在路侧的护栏高度不满足设计时的相关要求。针对路面加铺罩面造成的路侧护栏防护能力降低的问题,为了充分利用路侧既有护栏,减小路侧护栏的施工量,针对套筒加高护栏板高度的提升方案,采用数值模拟方法对车辆-护栏碰撞模型进行建模,模拟了路面加高16 cm条件下,车辆与采用套筒加高的护栏碰撞过程,分析了护栏相关变形指标和车辆相关指标,得到了护栏的实际防护能力与防护效果,验证了采用套筒加高护栏措施的可靠性。研究结果可用于高速公路路面加铺后的护栏改造施工项目中,实现了对既有路侧护栏的充分利用,降低了交通安全设施的材料消耗和碳排放水平,对于运营过程中的高速公路路侧安全水平提升和绿色低碳化发展具有重要意义。

波形梁护栏高度偏差阈值及处置对策

为了解波形梁护栏高度偏差达到何种程度时需要尽快处置以及具体的高度处置方案,采用经实车碰撞试验校核的高精度车辆碰撞护栏仿真模型,针对在役的典型波形梁护栏类型,开展波形梁护栏高度对防护能力影响机理研究,得出影响护栏防护能力的护栏高度偏差阈值为:2006规范A级两波形梁护栏高度偏低阈值为―2 cm,高度偏高阈值为+2 cm;2017规范A级三波形梁护栏、2006规范和2017规范SB级三波形梁护栏高度偏低阈值为―5 cm,高度偏高阈值为+8 cm。针对仅进行高度偏差处置和在高度偏差处置同时进行护栏提升改造,给出推荐的处置方案。