道路護(hù)欄碰撞分析.pdf

1、護(hù)欄是保護(hù)乘員安全的重要設(shè)施，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外研究中存在的問題，本文比較系統(tǒng)地進(jìn)行了護(hù)欄開發(fā)研究，在此基礎(chǔ)上，著重分析了車輛碰撞護(hù)欄的過程。通過大量的高速和一般公路調(diào)查發(fā)現(xiàn)，規(guī)范中碰撞條件與標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際差異很大，造成目前我國(guó)護(hù)欄設(shè)施的安全性普遍不足，以致惡性事故屢屢發(fā)生。為此在交通調(diào)查的基礎(chǔ)上確定了碰撞條件。車輛碰撞護(hù)欄的沖擊力是設(shè)計(jì)、開發(fā)和評(píng)價(jià)護(hù)欄最為重要的指標(biāo)之一，而目前尚沒有一個(gè)能夠比較精確的計(jì)算公式，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差非常多

2、。筆者采用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方法，通過對(duì)碰撞過程的簡(jiǎn)化，得到簡(jiǎn)單明了的雙自由度動(dòng)力學(xué)模型，把混凝土護(hù)欄和鋼護(hù)欄沖擊力計(jì)算有機(jī)的統(tǒng)一起來?；炷磷o(hù)欄剛度很大，可把模型簡(jiǎn)化為單自由度模型，通過計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)和足尺實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，表明此方法精度很高。在此基礎(chǔ)上，筆者編制了車輛碰撞砼護(hù)欄的模擬程序，與多次足尺實(shí)驗(yàn)比較說明模擬程序有足夠的精度，可以方便地變換各種參數(shù)分析它們對(duì)碰撞結(jié)果的影響，從而得到增強(qiáng)護(hù)欄安全性能的方法，同時(shí)還可以進(jìn)一步應(yīng)用于

3、實(shí)際事故責(zé)任判定。 使用靜力學(xué)有限元方法分析了多種橋梁和道路護(hù)欄，從而得到簡(jiǎn)便的護(hù)欄設(shè)計(jì)公式，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果。分析護(hù)欄基礎(chǔ)破壞形式，提出護(hù)欄基礎(chǔ)設(shè)計(jì)模型，并利用模型實(shí)驗(yàn)獲得設(shè)計(jì)參數(shù)，足尺實(shí)驗(yàn)證明這種方法有很高的安全度。應(yīng)用大型動(dòng)力學(xué)有限元軟件——PAMCRASH分析了坡度對(duì)碰撞性能的影響，然后改進(jìn)了以前的護(hù)欄形式，提高了護(hù)欄的安全性能。分析鋼護(hù)欄碰撞過程時(shí)，首先應(yīng)用結(jié)構(gòu)塑性動(dòng)力學(xué)和剛體動(dòng)力學(xué)理論對(duì)柔性梁進(jìn)行了

4、改進(jìn)，但結(jié)果表明這種方法計(jì)算結(jié)果與實(shí)際差異很大，不能真正反映出實(shí)際的碰撞過程。因此將雙自由度系統(tǒng)繼續(xù)簡(jiǎn)化為雙彈簧單自由度系統(tǒng)，從而能通過給定允許位移求出碰撞力。然后筆者編制了碰撞的模擬程序，計(jì)算結(jié)果與有限元分析結(jié)果十分相近，表明這種方法的有效性。接著又與四次有效的足尺實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，無論時(shí)間、車輛位移和護(hù)欄的位移，都相當(dāng)接近實(shí)驗(yàn)結(jié)果。筆者在資料分析和碰撞力計(jì)算基礎(chǔ)上提出鋼護(hù)欄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，分別對(duì)橫梁、立柱、螺栓等構(gòu)件進(jìn)行

5、檢驗(yàn)，并詳細(xì)分析了各構(gòu)件對(duì)碰撞性能的影響，計(jì)算與多次足尺實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。為了詳細(xì)分析每個(gè)參數(shù)對(duì)護(hù)欄碰撞性能的影響，筆者使用PAMCRASH程序?qū)ε鲎策M(jìn)行了模擬分析。分別探討了車輛速度、立柱間距、橫梁厚度、立柱強(qiáng)度、防阻塊強(qiáng)度等因素對(duì)碰撞的影響，然后對(duì)足尺實(shí)驗(yàn)的護(hù)欄形式進(jìn)行了模擬，通過與實(shí)驗(yàn)的比較，說明只要把握計(jì)算的原理、模型與實(shí)際的差異，那么使用動(dòng)力學(xué)有限元分析就能夠來指導(dǎo)足尺實(shí)驗(yàn)。通過22次足尺實(shí)驗(yàn)得到了三種山區(qū)公路護(hù)欄形