集装箱汽车列车与桥梁护栏碰撞分析

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1、万方数据第33卷第1期2005年1月同济大学学报(自然科学版)JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)V01．33No．1Jan．2005集装箱汽车列车与桥梁护栏碰撞分析高云凯，彭和东，张荣荣(同济大学嘉定校区汽车学院，上海201804)摘要：采用PAM-CRASH软件，模拟集装箱汽车列车与桥梁护栏的碰撞过程．对车辆的碰撞过程进行了描述：车辆在碰撞过程中发生了二次碰撞并且有倾覆现象，最后车辆恢复正位，顺利沿护栏导出；通过改变护栏栏杆的尺寸和壁厚，评估了多种护栏的耐撞性并指导了护栏的设计；讨论了集装箱汽车列车鞍座结构的处理，提出了鞍座阻力矩的

2、计算方法．关键词：集装箱汽车列车；桥梁护栏；碰撞；鞍座中图分类号：U461．91文献标识码：A文章编号：0253—374X(2005)01—0112—04CrashAnalysisbetweenCOntaine卜truCksandGuardrailsGAOYun—kai，PENGHe-dong，ZHANGRong-rong(CollegeofAutomobile，TongjiUniversityJiaclingCampus，Sbanghai201804，China)Abstract：Crashbetweenacontainer-truckandpartofaguardrailiss

3、imulatedwiththehelpofsoft—warePAM-CRASH．Duringtheprocesses，thecontainer-truckstrikestheguardrailtwiceandnearlycapsizes，thenrecoversfromthecapsizalandseparatesfromtheguardrail；theerashworthinessofseveralkindsofguardrailsisevaluatedbychangingitssizeandthickness，anditsdesignisguidedunderthesimula

4、tionresult；thejointsimulationisdiscussedandcalculationmethodofitsresistancemomentisproposed．Keywords：container—truck；guardrail；crash；saddlepoint在没有针对性规范的情况下，为了评估桥梁护栏的安全性和可修复性，有必要在设计初期用数值方法模拟分析桥梁护栏受重型汽车撞击的过程，以在护栏设计阶段预估护栏的耐撞性能和提出护栏结构优化方案．此外车辆在撞击护栏后的运行状况，尤其是重型集装箱货车列车在事故发生后能否从护栏安全导出对于车辆行驶的安全性有很大的意

5、义．笔者针对某正在开发设计中的跨海大桥护栏，应用专门有限元程序PAM—CRASH，进行桥梁护栏受集装箱汽车列车碰撞的模拟．模拟程序的应用使得在护栏的设计过程中能较方便地改变模型的各种结构参数，反复计算对比，从而得出最优性能结构．文中首次对集装箱汽车列车的碰撞运行状态进行了模拟．1计算模型1．1护栏模型主要包括3组栏杆及间距为3000rnln，通过水泥基座固定在桥面挑出部分上的立柱(如图1)．为同时考虑桥面挑出部分的弹性，模型中包括桥面挑收稿日期：2003—11一03作者简介：高云凯(1963一)，男，黑龙江哈尔滨人，教授。工学博士．E．mail：gaoyunkaidoctorQma

6、il．china．oom万方数据第1期高云凯，等：集装箱汽车列车与桥梁护栏碰撞分析出部分．根据以往工程经验L1J，在这类碰撞中，在6个立柱范围内的护栏结构及桥面挑出部分有响应；在以下模型中取8个立柱范围内的护栏结构及桥面挑出部分．模型准确反映了护栏立柱柱距、立柱与栏杆截面尺寸等；忽略护栏内部的连接结构及孔；简化立柱与桥面的连接，用刚性焊点单元替代水泥墩的连接．计算中，护栏用弹塑性单元模拟，桥面用弹性单元模拟．计算全约束桥面挑出部分与桥墩相接边各节点的6个自由度．由于主要分析护栏的受力和变形，考虑计算效率，本次计算将整个模型中的护栏精确处理．又由于车辆撞击护栏后，沿护栏运行距离较长，

7、即车辆与护栏的接触界面较长，所以护栏整体单元都较密，单元边长取15rfllTl．分析模型如图1所示，包括30946个单元和33248个节点．为便于护栏碰撞力和变形的分析，碰撞模型整体坐标系参照护栏坐标系．图1护栏及桥面模型(单位：nun)Fig．1Partofgnmrdrailandbridgemodel(unit：mm)1．2集装箱汽车列车模型集装箱汽车列车模型包括5轴重型集装箱汽车的牵引车、半挂车及载货集装箱．通过对运行中的大型5轴集装箱车的调研，取列车的长×宽×