钢防撞护栏改进结构设计的研究.pdf

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1、10.3969/j.issn.1004-4655.2012.03.030钢防撞护栏改进结构设计的研究王安宇上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海200235摘要：对防撞护栏的设计方法和设计条件进行了系统性的论述。采用ANSYS/LS-DYNA3D软件，通过计算机仿真对车辆与梁柱式防撞护栏的碰撞过程进行分析，提出了改正这种梁柱式防撞护栏的措施，并对改正后的防撞护栏进行了碰撞分析，表明改正后的防撞护栏可以有效地将碰撞车辆导向车道。防撞护栏;设计；工程塑料U417.12A1004-4655(2012)03-0086-03

2、2012-03-02作者简介：王安宇(1967-)，男，山西人，高级工程师，硕士，主要从事桥梁设计研究工作。：要是由于横梁中国’丛譬靠王安宇：钢防撞护栏改进结构设计的研究行模拟，计31个单元。车体用400mmx200nl_rn×740咖弹性体solidl64进行模拟，共640个单元。3护栏与车辆碰撞的计算结果及分析根据车辆碰撞护栏横梁的不同位置，将车辆碰撞护栏分为2种工况：车辆撞击护栏横梁跨中(相邻立柱间距中心，本文为沿护栏长度方向o．75m处)和车辆撞击护栏立柱处横梁(本文为沿护栏长度方向0m处)。沿护栏长度方向

3、0m、±1．5rfl、±3．0in、4．5m处均为立柱。1)当车辆撞击横梁跨中时，立柱、横梁的横向位移(时间间隔0．0ls)见图2和图3，碰撞力时程和车辆轨迹线见图4和图5。昌、簿翻匠颦肾捌030025020015OlO0050一。一趁&．一3．0—150153045沿护栏长度方向／n1图2立柱顶横向位移沿护栏长度变化图(时间间隔0．01sl暑、簿毯匠颦晕畚睬颦叫2016120804∥忿一0751．502253003．75沿护栏长度方向／m图3护栏横梁横向位移沿护栏长度变化图(时间间隔0．01s)400350彗：R

4、200斗甘150鞭10050；I么-。。。。一-m．。L．L．JOO．0lO02O03O04005O．060．07008O．09010时间／S图4碰撞力时程图图5车辆轨迹姨2012年第3期2)撞击立柱处横梁时。当车辆撞击立柱处横梁时，立柱、横梁的横向位移(时间问隔0．01s)见图6和图{‘，碰撞力时程和车辆轨迹线见图8和图9。一30一l50l53．045沿护栏长度方向／m图6立柱顶横向位移沿护栏长度变化图(时间间隔0．01s)昌0．30漳0．25警0．20鼙0．15璺o．10鲰觥0．05彗。公心075l502253

5、OO3．75沿护栏长度方向／m图7护栏横梁横向位移沿护栏长度变化围(时间间隔0．01s)35030025020015010050O时间／s图8碰撞力时程图0．000．Ol0．020．030．040．050．060．070080．090．10时间，S图9车辅轨迹线从图2一图9中可以看出，当车辆撞击横梁跨中时，立柱顶最大横向位移为0．028m，横梁最大横向位移为0．191m，最大碰撞力为394．1kN；当车辆撞击立柱处横梁时，立柱顶最大横向位移为0．017m，横梁最大横向位移为0．295m，最大碰撞力为302．8kN。

6、横梁最大横向位移未发生在撞击点处，而是在距离撞击点l临近的立柱附近，这主要是由于横梁采用空8705050￡j叭m∞0Og＼簿犁厘鼙爵埘铡_卜皇、R靼锫图17车辆轨迹线中田’丛?靠王安宇：钢防撞护栏改进结构设计的研究2012年第3期心圆管，车辆撞击横梁时，首先挤压圆管，圆管截面惯性矩变小，横梁刚度减小，几乎同时车辆还具有纵向行驶的速度。对于立柱顶最大横向位移，撞击横梁跨中时比撞击立柱处横梁时大，这主要是车辆撞击立柱处横梁时，由于空心圆管的局部变形作用，立柱顶变形较小，而车辆撞击横梁跨中时，车辆逐渐挤入立柱处，导致立柱

7、顶横向位移较大。从图9可以看出，车辆撞击护栏后，护栏不能有效地将碰撞车辆导向车道。从以上分析可以看出，为了使撞击护栏后的车辆回复到正常行驶方向，应提高车辆撞击护栏后横梁的局部刚度，减小横梁的位移。4改正后护栏与车辆碰撞的计算结果及分析在横梁空心圆管内填充塑料。塑料采用线弹性材料模型，其弹性模量E=1GPa，泊松比t'=0．40，质量密度P=1000kg／m3。有限元模型中空心圆管内填充的塑料采用solidl64单元进行模拟。1)撞击横梁跨中时。当车辆撞击横梁跨中时，立柱、横梁的横向位移(时间间隔0．Ols)见图10

8、和图11，碰撞力时程和车辆轨迹线见图12和图13。2)撞击立柱处横梁时。当车辆撞击立柱处横梁时，立柱、横梁的横向位移(时间间隔0．01s)见图14和图15，碰撞力时程和车辆轨迹线见图16和图17。昌、静毯定餐匿捌稍昌、簿q厦餐毫纛鲽罄』沿护栏长度方向／m图10立柱顶横向位移沿护栏长度变化图(时间间隔0．01S)1412IO08060402O沿护栏长度方向／m