波形護(hù)欄板是一種公路中央分隔帶開(kāi)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(kāi)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(chē)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(chē)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(chē)輛 接觸的構(gòu)件，波形梁護(hù)欄板通過(guò)防阻塊把碰撞力分散傳遞給多根立柱， 通過(guò)立柱把力傳給地荃(39J.護(hù)攔與失控車(chē)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(chē)輛沖擊作用下，波紋被展開(kāi)，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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(lái)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(lèi)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(guò)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(guò)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(chē)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?？紤]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(chē)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(guò)渡到兩端400mm;在與護(hù)欄縱向垂直的方向，考慮車(chē)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(guò)渡600mm。

 

 

 

 波形護(hù)欄的好壞直接影響整條道路的性，因此，在安裝完善后的波形護(hù)欄是要進(jìn)行性能檢測(cè)的。目前， 普遍認(rèn)為：波形護(hù)欄的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要是從：結(jié)構(gòu)的完整性、司乘人員的風(fēng)險(xiǎn)性、車(chē)輛運(yùn)行的軌跡三方面來(lái)檢測(cè)的。下面我們從一個(gè)一個(gè)方面來(lái)詳細(xì)的介紹一下。
  1、結(jié)構(gòu)的完整性
 
 結(jié)構(gòu)的完整性主要是：參照中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTJ074-94《離速公路交通設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范》，對(duì)高度自適應(yīng)半剛性護(hù)欄可提出如下要求:波形防護(hù)欄的橫向變形量(即車(chē)輛的 沖入距離)不能超過(guò)1200；具有平穩(wěn)的力-變形特性和良好的吸能能力；保證護(hù)欄能夠根據(jù)位擊能量的大小相應(yīng)地調(diào)整自身高度、 上升高度大于200mm撞擊過(guò)程中護(hù)欄梁板應(yīng)處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，且誤差不超過(guò)10°，保證波形防護(hù)欄的損壞程度適當(dāng)，不發(fā)生護(hù)欄大面積倒伏。
 
  2、司乘人員的風(fēng)險(xiǎn)性
  司乘人員的風(fēng)險(xiǎn)性是指事故過(guò)程中車(chē)內(nèi)乘員所受到的傷害程度，主要依據(jù)碰撞過(guò)程中車(chē)輛在特定時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的平均減速度及車(chē)輛的速度改變量的大小來(lái)衡量，試驗(yàn)結(jié)果表明，如果沖擊加速度的持續(xù)作用時(shí)間不超過(guò)0.04s，則不給帶來(lái)危害的縱向沖擊加速度達(dá)40~50g；在作用時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，沖擊加速度應(yīng)減小。由于汽車(chē)與波形防護(hù)欄相互碰撞時(shí)的持續(xù)時(shí)間為0.5~0.7s，故縱向沖擊加速度不應(yīng)超過(guò)12~15g，橫向沖擊加速度不應(yīng)大于5g,此時(shí)沖擊加速度的增長(zhǎng)速率不大于500g/s。3、車(chē)輛運(yùn)行的軌跡
 車(chē)輛運(yùn)行軌跡是衡量波形防護(hù)欄能否有效控制失控車(chē)輛的重要方面。我們期望的車(chē)輛軌跡是圓滑導(dǎo)向，彈出角度小于碰撞角度的60%，東體應(yīng)盡址保持豎直，側(cè)傾角度不大于300；不發(fā)生跨越護(hù)欄和在立柱位里絆阻的現(xiàn)象，更不能發(fā)生車(chē)輛傾翻和鉆人波形防護(hù)欄下面等事件。