护栏结构安全裕度研究

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1、护栏结构安全裕度研究贾宁王成虎李勇交通运输部公路科学研宄院摘要：提出护栏安全裕度的概念，将安全裕度概念引入护栏的结构设计和选型中。采用经实车碰撞试验校核的有限元仿真模型，通过仿真模拟方法分析A级（160kJ）三波波形梁护栏和SA级（400kJ）混凝土护栏的安全裕度。三波波形梁护栏的极限防护能力为中型客车176kJ,护栏安全裕度为16kJ,混凝土护栏的极限防护能力为大型货车440kJ,护栏安全裕度为40kJ,SA级混凝土护栏安全裕度略大于A级三波波形梁护栏。安全裕度较高的护栏更适合应用在车型构成复杂、超载超速可能性大、交通事故率较高的高风险路段。关键词：安全裕度

2、;三波波形梁护栏;混凝土护栏;有限元仿真;实车碰摘试验;作者简介：贾宁（1979-）,女，辽宁沉房店人，博士，高级工程师，主耍从事公路安全防护设施研究与开发。收稿日期：2016-04-29基金：国家科技支撑计划（2014BAG01B01）ResearchonSafetyMarginofBarrierStructuresJIANingWANGChenghuLIYongResearchInstituteofHighwayMinistryofTransport;Abstract：Theconceptofbarriersafetymarginwasputforward

3、andintroducedintobarrierstructuredesignandtypeselection.Withfiniteelementsimulationmodelsverifiedbyfull-scaleimpacttest,safetymarginofA-level(160kJ)thrie-beambarrierandSA-level(400kJ)concretebarrierwasanalyzedthroughthemethodofFEA.Criticalprotectioncapabilityofthrie-beambarrierwas17

4、6kJformediumbusandsafetymarginwas16kJ.Criticalprotectioncapabilityofconcretebarrierwas440kJforlargescaletruckandsafetymarginwas40kJ.Safetymarginofconcretebarrierwasslightlygreaterthanthatofthrie-beambarrier.Barrierwithmoresafetymarginwasmoresuitableforthehigh-riskroadsectionwithcomp

5、lexvehicleconstitution,morepossibilityforoverloadandoverspeed,hightrafficaccidentrate.Keyword：safetymargin;thrie-beambarrier;concretebarrier;FEM;full~scaleimpacttest;Received：2016-04-290前言护栏是设置于公路行车道外侧或中央分隔带的一种带状吸能结构，车辆碰撞时通过自体变形或车辆爬升吸收碰撞能量，对碰撞车辆起到阻挡、缓冲和导向的作用，从而降低乘员的伤害程度。护栏结构设计按照既定的防

6、护等级确定结构型式、尺寸及配筋，并根据规范规定的相应防护等级的碰撞条件进行实车碰撞试验验证U1。碰撞条件包括碰撞车辆的总质量m、碰撞速度V和碰撞角度o,各防护等级对应的设计防护能量Rd=l/2m(vsine)。每一个防护等级的护栏结构能够安全防护相应碰撞条件的碰撞车辆，实车碰撩试验结果满足评价标准要求111，但安全余量大小可能不尽相同。护栏安全裕度定义为护栏和对于设计防护能量所具有的防护能力余量，有的实车碰撞试验结果表明护栏的防护能力己经达到临界状态，即安全裕度较低(图1(a))，也有的试验中护栏碰撞后变形损坏程度较轻，护栏还可以承受更人的碰撞荷载，即安全裕度

7、较高(图1(b))。在实际的交通环境条件下，失控车辆不可能完全按照既定的车辆总质量、碰撞速度和碰撞角度碰撞护栏，这三个要素值都可能高于试验值，对于安全裕度较高的护栏，能够安全防护的失控车辆范围更广，对应路段的安全保障水平就更高，更适合应用在车型构成复杂、超载超速可能性人、交通事故率较高的高风险路段。本文选取典型的A级三波波形梁护栏和SA级混凝土护栏两种护栏结构，采用经实车碰撩试验校核的有限元仿真模型，通过仿真模拟方法分析这两种护栏的安全裕度，以指导这两种护栏结构在具体路段道路环境条件下的设计选用，将安全裕度概念引入护栏的结构设计和选型中。图1护栏安全裕度(a较

8、低b较高)Figure1Barrier