#波形護(hù)欄板#量大從優(yōu)
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郴州嘉禾云海旭金屬材料有限公司以生產(chǎn)制造【高速護(hù)欄】為依托,大力拓展上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè),并逐步將每個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展完善,公司目標(biāo)是將整個(gè)產(chǎn)業(yè)集團(tuán)打造成國(guó)內(nèi)百?gòu)?qiáng)企業(yè)。
(1)橫斷布設(shè)
路側(cè)波形梁護(hù)欄的橫斷布設(shè),不應(yīng)使護(hù)欄面侵入公路建筑限界以內(nèi),并不得使護(hù)欄立柱外側(cè)的側(cè)向土壓力明顯減少。立柱外邊緣到路肩邊緣的小距離為:當(dāng)土路肩寬度為75cm時(shí),不應(yīng)小于25cm;當(dāng)土路肩寬度為50cm時(shí),不應(yīng)小于14cm。
(2)端頭處理
路側(cè)波形梁護(hù)欄的起、訖點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行端頭處理。路側(cè)護(hù)欄的端頭可采用圓頭式或地錨式。我國(guó)高速公路修建初期,護(hù)欄端頭多用圓頭式,在護(hù)欄起點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄之間通過漸變段連接起來。漸變段一般設(shè)計(jì)成拋物線形,立柱位置逐漸外移,立柱高度不變,其間距在端頭附近加密為2m,采用混凝土基礎(chǔ),加索端錨具,這種處理辦法稱為端部斜展,端梁為圓頭。這種端頭國(guó)外使用較普遍,因?yàn)橹圃烊菀祝惭b方便,在碰撞角度小的情況下有較好的導(dǎo)向功能。如果失控車輛與端頭正面相碰,有可能發(fā)生護(hù)欄穿透車廂的事故。因此改用地錨式端頭,這種端頭通過斜角梁逐漸伸向地面,在端部用混凝土基礎(chǔ)錨固。地錨式端頭在失控車輛正面碰撞時(shí),車輛會(huì)沿斜置波形梁爬上而吸能。側(cè)面碰撞時(shí),同樣具有較好的導(dǎo)向功能。
護(hù)欄端頭,在迎行車方向的上游和順行車方向的下游有不同的處理方法,上面介紹的端頭處理方法均指迎行車方向的上游。順行車方向的下游端頭與標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄成一直線布設(shè)。下游端頭一般均按圓頭端梁處理。車輛行至下游端頭處,護(hù)欄設(shè)置已結(jié)束,應(yīng)該說路側(cè)的危險(xiǎn)性已不大了。
(3)防阻塊構(gòu)造
路側(cè)波形梁護(hù)欄的防阻塊是波形梁與立柱之間的承力部件,可以用各種形狀的型鋼來制造??煞譃锳型、B型兩種,A型適用于圓形立柱,是一種六角形的結(jié)構(gòu);B型適用于槽形立柱或其他型鋼立柱。
波形梁與立柱之間加防阻塊后,有很多好處:
①防阻塊本身就是一個(gè)吸能機(jī)構(gòu),因此可以使護(hù)欄在受到碰撞后逐漸變形,有利于能量吸收,減少乘員傷亡;
②防阻塊固定在立柱與波形梁之間,使波形梁從立柱上懸置出來,失控車輛一旦與護(hù)欄發(fā)生碰撞,不會(huì)因?yàn)椴ㄐ瘟壕o靠立柱,而使前輪在立柱處絆阻;
③防阻塊參與護(hù)欄整體作用后,可以使碰撞力分配到更多跨結(jié)構(gòu)中,從而使護(hù)欄受力更加均勻,使護(hù)欄的碰撞軌跡比較圓滑,有利于車輛的導(dǎo)向和增加護(hù)欄的整體強(qiáng)度;
④有路緣石路段設(shè)置防阻塊時(shí),可使波形粱與緣石面的距離減少,減輕甚至由于失控車輛碰到緣石后跳起產(chǎn)生對(duì)護(hù)欄不利的影響。
(4)立柱安裝
路側(cè)護(hù)欄立柱應(yīng)安裝于堅(jiān)實(shí)的土路肩中,立柱與路基土的作用,使立柱彎曲變形,土基壓縮變形,這是護(hù)欄吸能過程的一環(huán)。但是,當(dāng)護(hù)欄立柱遇到立柱置于橋梁、通道、涵洞等無法打入的地方,立柱下方遇有地下管線、石方路段,其他特殊情況等三種情況時(shí),應(yīng)把護(hù)欄立柱設(shè)置于混凝土基礎(chǔ)中,有條件時(shí)宜采用抽換式護(hù)欄立柱。
護(hù)欄立柱設(shè)置于混凝土中的方法有三種:一種是在混凝土基礎(chǔ)中預(yù)留孔,等立柱放入后填密實(shí)的砂,上下都用瀝青密封。一旦發(fā)生碰撞,立柱可以有一定的變形量,不會(huì)損壞混凝土基礎(chǔ),也容易更換。另一種采用法蘭盤基礎(chǔ),螺栓連接,法蘭盤上開長(zhǎng)圓孔,一旦發(fā)生碰撞,法蘭盤沿長(zhǎng)圓孔方向有一定位移量,如果不損壞地腳螺栓,也容易修復(fù);第三種是采用抽換式道路護(hù)欄裝置,該裝置適用于圓形立柱,用鑄鋼制造,外基座埋于混凝土中,內(nèi)套管通過螺栓與外基礎(chǔ)練成一體,護(hù)欄立柱插入內(nèi)套管中,螺栓擰緊厚,內(nèi)觀套就會(huì)把立柱抱死。一旦發(fā)生碰撞,立柱彎曲變形,只要把螺栓擰緊,即可輕易把立柱拔出、更換。
中央分隔帶波形粱護(hù)欄
設(shè)置于中央分隔帶的波形梁護(hù)欄,按防撞等級(jí)可分為Am級(jí)和Sm級(jí)。Sm級(jí)護(hù)欄屬加強(qiáng)型,適用于中央分隔帶內(nèi)有重要構(gòu)造物,并需要限制護(hù)欄橫向位移的路段;Am級(jí)適用于汽車專用路的一般路段。按構(gòu)造可分為分設(shè)型和組合型兩種。分設(shè)型護(hù)欄適合于中央分隔帶相對(duì)較寬,中央分隔帶內(nèi)的構(gòu)造物較多,并在中央分隔帶下埋有管線的路段。組合型護(hù)欄適合于中央分隔帶寬度較窄,中央分隔帶內(nèi)構(gòu)造物不多或埋設(shè)管線較少的路段。
(1)橫斷布設(shè)
中央分隔帶波形梁護(hù)欄的橫斷布設(shè)應(yīng)根據(jù)中央分隔帶的寬度,斷面形式及地下通訊管線布設(shè)來確定。
中央分隔帶按分設(shè)型布設(shè)時(shí),不宜使護(hù)欄面侵入到道路建筑界限以內(nèi)。若分設(shè)型護(hù)欄設(shè)置在有路緣石的中央分隔帶內(nèi),波形梁護(hù)欄應(yīng)有防阻塊。如設(shè)在中央分隔帶內(nèi)而中央分隔帶內(nèi)布設(shè)有通、電力等管線,波形梁護(hù)欄倒緣石面的小值C可減少到25cm(一般情況下為C=50cm)。
中央分隔帶采用組合型波形梁護(hù)欄時(shí),護(hù)欄立柱的中心線宜與公路中線重合,當(dāng)公路中線位置內(nèi)有構(gòu)造物、地下管線時(shí),護(hù)欄立柱的中心線可以向一側(cè)偏移,或把組合型改變成為分設(shè)型,以便繞過中心線位置的構(gòu)造物,組合型波形梁護(hù)欄由立柱、橫隔梁、波形梁、緊固件組成。立柱可采用圓形或槽型等型鋼制造,橫隔梁由兩根槽鋼組成,分別安裝在立柱兩邊,兩端分別與波形梁相連。兩邊波形梁的 組合寬度為l00cm,亦可根據(jù)中央分隔帶的寬度做適當(dāng)調(diào)整。
(2)端頭處理
設(shè)置于中央分隔帶起點(diǎn)、終點(diǎn)及開口處的護(hù)欄應(yīng)進(jìn)行端頭處理。不加處理的端頭是極端危險(xiǎn)的,車輛與金屬類護(hù)欄碰撞時(shí),可能導(dǎo)致端梁穿刺乘客車廂;車輛與鋼筋混凝土護(hù)欄正面相碰時(shí),將產(chǎn)生巨大的碰撞力。
迎面碰撞時(shí),端頭處理的防撞裝置不能帶刺、產(chǎn)生拱起或使車輛翻滾,車輛在碰撞過程中產(chǎn)生加速度不能超過要求的限度。當(dāng)失控車輛在端頭和標(biāo)準(zhǔn)段之間發(fā)生碰撞,端頭結(jié)構(gòu)應(yīng)具有與中央分隔帶標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄相同的改變車輛方向的性能。
端頭形式。可分分設(shè)型和組合型兩種情況考慮。分沒型波形梁護(hù)欄,其端頭應(yīng)與中央分隔帶線形相一致。在一定長(zhǎng)度(例如16m)范圍內(nèi),波形梁護(hù)欄從兩條平行線逐漸按一定比例往分隔帶內(nèi)縮窄,一般呈拋物線形,立柱間距為2m,圓端頭的半徑應(yīng)與分隔帶開口處的線形相一致,一般為25cm。
我國(guó)在端頭處理技術(shù)方面的研究工作較少,上述處理方法基本上是用圓頭把兩側(cè)的波形梁連接起來,而沒有采用解體消能立柱或滑動(dòng)基座,波形梁沒有采用吸能、變位等設(shè)計(jì)。因此,此端頭的吸能效果不會(huì)很好,但這種結(jié)構(gòu)制造安裝容易,造價(jià)較低,在目前仍大量使用。
交通分流處三角地帶護(hù)欄
汽車專用道路互通式立交匝道進(jìn)、出口及服務(wù)區(qū)、停車場(chǎng)進(jìn)、出口處的三角地帶,屬危險(xiǎn)三角區(qū),應(yīng)該設(shè)置專門設(shè)計(jì)的護(hù)欄。該處的護(hù)欄構(gòu)造應(yīng)與路側(cè)波形梁護(hù)欄相一致,并應(yīng)根據(jù)三角地帶的線形和地形進(jìn)行布設(shè)。在布設(shè)時(shí),靠專用道路主線一側(cè)的兩端8m范圍內(nèi)和靠匝道一側(cè)的兩端8m范圍內(nèi)應(yīng)采用加強(qiáng)型(S)護(hù)欄,在加強(qiáng)型護(hù)欄的中間接6跨A級(jí)護(hù)欄,并用圓頭把三角區(qū)兩側(cè)護(hù)欄連接起來。在條件允許時(shí),應(yīng)在危險(xiǎn)三角區(qū)范圍設(shè)置防撞墊。防撞墊能有效地吸收碰撞能量,降低正面碰撞車輛速度。側(cè)面碰撞時(shí),防撞墊能改變車輛碰撞角度,將車輛導(dǎo)向路中,因此被廣泛應(yīng)用于交通分流的危險(xiǎn)三角區(qū)。
波形護(hù)欄板是一種公路中央分隔帶開口處用組合型波形板活動(dòng)式鋼護(hù)欄,該護(hù)欄由兩片波形鋼護(hù)欄板及兩者之間固定夾放的兩根立柱構(gòu)成,兩根立柱固定夾裝在兩片波 形鋼護(hù)欄板之間。在公路正常營(yíng)運(yùn)時(shí),該護(hù)欄利用插拔立柱可方便地插入開口處預(yù)先設(shè)置的插拔孔內(nèi),起到隔離和防護(hù)作用,同時(shí)與公路外邊上的護(hù)欄帶相呼應(yīng),整 齊劃一,美觀配套。車輛對(duì)其碰撞時(shí),由于波形鋼護(hù)欄板有良好的耐撞性能和吸收能量的作用,既不容易被撞毀,同時(shí)又可對(duì)車輛和司乘人員起到很好的保護(hù)作用。
波形梁護(hù)欄模型在ANSYS/LS DYNA默認(rèn)的整體直角坐標(biāo)系中完成,包括波形梁護(hù)欄板、防阻塊、立柱以及地面模型.模型總共有35484個(gè)單元,40545個(gè)節(jié)點(diǎn)。由4段波形梁,5個(gè)防阻塊、5個(gè)圓柱形立柱和地面組成,相鄰兩段立柱的中心距4000mm。
1)波形梁護(hù)欄板模型波形梁護(hù)欄板是整個(gè)護(hù)攔體系重要的組成部分,它是與失控車輛 接觸的構(gòu)件,波形梁護(hù)欄板通過防阻塊把碰撞力分散傳遞給多根立柱, 通過立柱把力傳給地荃(39J.護(hù)攔與失控車輛的作用隨著時(shí)間的推移,不斷改變著作用位置,在碰撞車輛沖擊作用下,波紋被展開,吸收能。目前世界上主要 有兩種護(hù)欄結(jié)構(gòu):日式護(hù)欄和美式護(hù)欄。美式護(hù)欄與日式護(hù)欄相比較,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度適中、節(jié)省材料等特點(diǎn)。我國(guó)根據(jù)美式護(hù)欄結(jié)構(gòu)機(jī)理制定了自己的設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)。本文根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)建立了波形護(hù)欄板的有限元模型。波形護(hù)欄板的截面形狀如圖3.3所示t40l,表3.4中是對(duì)應(yīng)的幾何尺寸。在具體建模中,為了盡量 準(zhǔn)確模擬波形梁護(hù)欄板的弧形邊界,將截面劃分為20份:在長(zhǎng)度方向上,為了正確反映碰撞的動(dòng)力特征,在橫梁首先受到?jīng)_撞的部分,按25mm單元尺寸均勻劃 分(41],然后沿沖撞區(qū)域兩側(cè)慢慢增大單元尺寸,逐漸過渡70mm.
2)防阻塊模型防阻塊是護(hù)欄重要的傳力構(gòu)件之一,其作用是將波形梁護(hù)欄板受到的撞擊力均勻地傳遞給立柱。防阻塊本身也是一個(gè)吸能機(jī)構(gòu),可以使護(hù)欄在受到 碰撞后逐漸變形,使能量吸收時(shí)間增長(zhǎng),減少乘員傷亡,它的主要作用是降低事故的嚴(yán)重度。若忽略防阻塊而直接將護(hù)欄板與立柱相連的話,將難以準(zhǔn)確反映波形梁 護(hù)欄(尤其是立柱)的受力特征。防阻塊可以用各種形狀的型鋼來制造。在我國(guó)的行業(yè)規(guī)范中使用A型、B型兩種。A型適用于圓柱形立柱,是一種六角形的結(jié) 構(gòu)。B型是參照法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的,適用于槽形立柱或其他型鋼立柱。本文采用A型防阻塊。
考慮防阻塊雖然會(huì)使建模難度和計(jì)算工作量大大增加,但能夠讓計(jì)算結(jié)果更為合乎實(shí)際。在具體建模過程中,防阻塊以殼單元模擬,在立柱上部均勻布置,位置與波 形梁護(hù)欄板一致。防阻塊采用映射網(wǎng)格劃分,考慮與護(hù)欄板的連接需要,在高度方向上均勻劃分8個(gè)單元,長(zhǎng)度方向上則是兩端疏中間密,在與波形梁護(hù)欄板連接的 部分,按20mm單元尺寸均勻劃分,然后沿兩側(cè)慢慢增大單元尺寸,逐漸過渡30mm,同時(shí)中間部分的劃分要考慮到與立柱的連接需要。
3)立柱模型立柱為波形梁護(hù)欄的主要受力構(gòu)件,采用薄壁圓管結(jié)構(gòu)有利于提高護(hù)欄整體強(qiáng)度和韌性、有利于吸收和消耗碰撞能量并減輕沖撞損傷。在具體建模中, 由于鋼管的壁厚相對(duì)于鋼管直徑要小得多,所以在LS-DYNA中使用殼單元來建模[44).根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的《高速公路交通設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī) 范.JTJ074-94),立柱的總高是1850mm,其中1100mm是埋在地底下的。 類圓柱立柱模型是以外徑為114mm,厚度為4.5mm的圓 柱型鋼管為原型建立的t3。幾何尺寸如圖3.7所示.立柱間距為4m,采用映射網(wǎng)格劃分。由于在碰撞過程中,立柱地面以上部分和地面以下部分受沖擊的程度 不同,網(wǎng)格劃分上,地面以上立柱的網(wǎng)格的密度要比地面以下立柱大一倍左右,單元尺寸從50mm到100mm之間過渡,同時(shí)兼顧與防阻塊和地面連接的需要.
4)地面模型由于本文的分析重點(diǎn)不在于地面的受力及變形,為了降低建模的難度,避免加入小轎車模型后產(chǎn)生大小不等的初始滲透,對(duì)其用實(shí)體單元模擬。網(wǎng)格劃 分采用掃驚網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分相結(jié)合的方法進(jìn)行,盡量避免用自由網(wǎng)格。考慮與立柱的連接需要,在高度方向上按兩端密中間疏劃分6個(gè)單元:在護(hù)欄縱向需 考慮車輛行駛的路線,按兩端疏中間密進(jìn)行劃分,單元尺寸從護(hù)欄第二、三跨160mm逐漸過渡到兩端400mm;在與護(hù)欄縱向垂直的方向,考慮車輛撞擊力的 影響,同樣按兩端疏中間密劃分,靠近立柱的地方按150mm劃分,然后沿兩側(cè)慢慢增大單元尺寸,逐漸過渡600mm。
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