基于车辆碰撞试验的波形梁钢护栏改造方案研究

摘要

近年来中国大陆高速公路事业的迅速发展，从1988年第一条高速公路开工建设截至2006年底我国高速公路总里程为4.54万公里，其中1999年前建成进入路面整修、改扩建阶段的高速公路约有1万公里，占高速公路总里程的22％。由于路面罩面或改扩建造成路面标高提高，从而引起路侧及中央分隔带原有波形梁钢护栏板中心线至路面标高降低，导致护栏的有效高度不能满足现行规范要求。如果在扩建或路面罩面过程中拆除原有护栏，则对原有资产造成极大的浪费。如何通过对护栏结构的优化，达到有效的利用原有波形梁护栏材料的目的，也是创建节约型工程的一个重要课题。 本文以京珠国道主干线甘塘至太和段路面扩建、罩面工程为依托，通过有限元分析及实车碰撞试验对护栏改造方案进行不断优化，从而提出即能有效利用原有材料又能满足安全性评价标准要求的合理的护栏改造方案。本护栏改造方案已在京珠国道主干线粤境高速公路甘塘至太和段路面扩建工程中予以应用，具有良好的经济及社会效益，也为今后我国公路护栏改造工程提供了基础数据和经验。 本文第一章介绍了研究背景、内容及技术线路；第二章对国内外护栏研究的现状及我国在护栏碰撞试验中的有关研究成进行了归纳和分析；第三章介绍了安全性评价的标准、碰撞条件及护栏改造的基本方案：第四章介绍了Ls-dyna有限元分析软件并应用该软件对护栏改造方案进行数值分析，根据分析结果提出一期护栏改造方案并进行实车碰撞试验；第五章确定二期护栏改造方案并进行有限元分析和实车碰撞，确定最终护栏改造方案，并对施工工艺进行研究；第六章应用价值工程原理对护栏改造及新建方案进行分析比较，从而对护栏改造方案的综合效益进行分析；第七章是本论文的主要结论及建议，为今后护栏研究提供较为可靠的参考价值。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1论文课题来源

1.2主要研究内容

1.3研究目标

1.4研究思路与研究方法

第二章高速公路波形梁钢护栏分析研究

2.1前言

2.2国内外对高速公路波形梁钢护栏主要研究

2.3护栏碰撞试验的主要研究方法

2.4我国在“车辆一半刚性护栏”防碰撞领域研究的进展

2.5护栏碰撞试验的研究存在的主要问题

2.6小结

第三章波形梁护栏改造的基本方案及评价标准

3.1前言

3.2广韶高速公路及波形梁护栏设置概况

3.3护栏安全性能评估

3.3.1护拦的主要功能

3.3.2评估标准

3.3.3评估手段

3.4护栏碰撞条件

3.4.1碰撞角度的选择

3.4.2碰撞速度的选择

3.4.3碰撞车辆质量的选择

3.4安全性评价标准

3.6小结

第四章护栏改造方案的动态模拟及实车试验

4.1前言

4.2动态模拟

4.2.1软件介绍

4.2.2轿车—护栏碰撞的动力学模型

4.2.3车辆模型简介

4.2.4护栏模型

4.2.5波形梁护栏改造基本方案动态模拟计算

4.3优化方案的提出及分析

4.3.1优化方案提出

4.3.2优化方案车辆模拟分析

4.4一期护栏改造结构的确定

4.4.1矩形梁常用安装形式

4.4.2两种工况分析比较

4.5实车碰撞试验

4.5.1实车碰撞试验的一般规定

4.5.2实车碰撞试验

4.5.3试验结果

4.6 小结

第五章二期改造方案的确定及实车碰撞试验

5.1前言

5.2护栏立柱强度的研究

5.3护栏波形梁结构设计

5.4足尺寸实车碰撞试验

5.5护栏的施工工艺研究

5.6 小结

第六章护栏改造的价值分析评价

6.1前言

6.2价值工程分析的目的

6.3利用价值工程进行方案比选

6.3.1方案比选的步骤

6.3.2功能评价

6.3.3成本分析

6.3.4价值分析

6.4 小结

总结与建议

总结

需要进一步研究的问题

附录

参考文献

致谢