单坡面混凝土护栏碰撞分析.pdf

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1、第38卷第4期北京工业大学学报Vo1．38No．42012年4月JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHN0LOGYApr．2012单坡面混凝土护栏碰撞分析闫书明(北京中路安交通科技有限公司，北京100071)摘要：为了解某单坡面混凝土护栏防撞能力和防护机理，运用有限元仿真方法和试验方法进行碰撞分析，结果证明，该单坡面混凝土护栏能防护速度为80km／h的14t大客车以20。的碰撞，各项指标满足防撞性能指标要求，具有400kJ防撞能力；通过使车辆爬升和倾斜来吸收车辆动能和增加碰撞缓冲时间是单坡面混凝土护栏有效防护的一个重要机理；仿真结果和试验结

2、果相吻合，表明运用仿真方法评价护栏安全性能具备一定可行性研究结果为单坡面混凝土护栏的实际应用提供数据支持，为运用有限元动态仿真评价护栏安全性能方法的可靠性研究提供例证．关键词：混凝土护栏；碰撞试验；仿真；安全评价中图分类号：U417．12文献标志码：A文章编号：0254—0037(2012)04—0586—04ImpactAnalysisofSingleSlopeConcreteBarrierYANShu—ming(BeijingZhongluanTrafficTechnologyCoLtd，Beijing100071，China)Abstract：Toknowth

3、ecrashworthinessandmechanismofasingleslopeconcretebarrier，safetyperformanceisevaluatedusingfiniteelementanalysisandafull—scaleimpacttest．Theresultsindicatethatthesingleslopeconcretebarrierisabletoholdupto400kJimpactenergyandallindexmeetthecrashworthinessspecification，whentheimpactcondi

4、tionsarethatthebusweightis14t，velocityis80km／h，andimpactangleis20。．Onecrashworthinessmechanismofthesingleslopeconcretebarrieristhattheimpactmakesthevehicleclimbupandleanalongtheslopetoabsorbkineticenergyandincreaseimpacttime．Simulationresultsmatchthoseoftestsandprovethefeasibilityofthe

5、barriersafetyevaluation．ThisresearchprovidesdataforsingleslopeconcretebarrierapplicationinrealityandisanexampletoevaluatebariersafetybasedondynamicFEAmethod．Keywords：concretebarrier；impacttest；simulation；safetyevaluation某单坡面护栏采用素混凝土结构，需要客观评本研究建立了车辆碰撞非刚体混凝土材料有限价其防撞性能．目前世界各国主要通过实车足尺碰元仿真模

6、型，结合实车足尺碰撞试验对单坡面混凝撞试验方法确定护栏的防撞能力¨。，随着基于有土护栏进行防撞性能客观评价，同时对有限元仿真限元方法的计算机仿真技术的不断完善，采用该技模型的可靠性进行了验证．术进行护栏防撞性能评价的方法也El趋成熟．但由1单坡面混凝土护栏于混凝土材料质地较不均匀，且碰撞后易出现裂纹，在计算机仿真模型中多采用刚体模拟混凝土材图1为单坡面混凝土护栏示意图．护栏顶部距料。，不能客观评价护栏的防撞性能．路面以上96cm，底部两侧通过混凝土预制块嵌固收稿日期：2010—04-24．基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2o09BAGI3AO2)．作者简介：I-

7、=l~,yJ(1976一)，男，山东德州人，工程师，主要从事交通安全设施开发等方面的研究，E-mail：shumingyan@sina．com第4期闫书明：单坡面混凝土护栏碰撞分析587深度为10cm，坡面高度为81cm；顶面宽度为20碰撞试验所用设备包括坡道加速系统(将车辆cm，底面宽度50cm；混凝土标号为C30．单坡面混势能转化为动能以达到所需的碰撞速度)和高速摄凝土护栏的设计防撞等级为SAm级．像机(捕捉车辆碰撞过程和运行轨迹)．3．2有限元方法车辆碰撞护栏包括几何非线性、材料非线性和边界非线性等复杂的物理过程．基于显式算法的有限元方法可以求解碰撞类物理