高速公路养护工程波形护栏接桩工艺研究

摘要

近年来，由于高速公路的改扩建工程，导致护栏高度不满足设计规范要求，致使车辆跨越护栏引发的交通事故数量大增，影响了高速公路行车安全。开展原有旧波形护栏接桩工艺改造方案的研究，对提高道路安全性、减少事故损失具有重要的意义。
　　通过大量的调研与试验对传统的接桩形式进行分析，结合施工便捷性、接桩成本等因素确定了镶嵌的接桩形式。以力学原理为基础，采用结构求解器法及平行试验法对嵌入构件进行力学性能分析，初步得到嵌入构件的结构参数；采用非线性有限元软件LS-DYNA分别对不同加高护栏方案进行动静态仿真分析，得到了嵌入构件的结构参数；从经济性、工艺性等角度进行优化分析，最终确定了接桩工艺护栏构件的几何尺寸。
　　其次，通过建立货车的LS-DYNA模型及护栏的结构模型，采用计算机仿真对碰撞过程进行模拟分析，得到了接桩护栏的动态变形曲线及最大位移值；依据Newmark理论建立货车碰撞波形护栏的理论模型，对护栏碰撞过程进行时程分析，构建了位移—时间关系模型，为计算机仿真提供了理论依据。
　　最后，将接桩护栏和标准护栏进行静力加载试验，得到了荷载—位移关系曲线；通过将接桩护栏和标准护栏进行实车碰撞仿真试验分析，得到了接桩护栏的最大的动态变形值为856mm；针对嵌入构件的制造工艺及安装特点提出了波形护栏接桩工艺流程图。
　　研究成果的应用不仅提高了高速公路的安全性，而且节约了养护成本，体现了节能减排的理念，将产生巨大的经济及社会效益。在研究过程中得到了河北省交通运输厅科技项目的支持。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容

1.5 技术路线

1.6 小结

第二章 试验设计及数据分析

2.1 拔桩试验设计

2.2 基础材料检测试验设计

2.3 静力加载试验设计

2.4 计算机仿真试验设计

2.5 数据分析

2.6 小结

第三章 立柱接桩参数的初步确定

3.1 接桩形式的选择

3.2 波形梁护栏碰撞力计算模型

3.3 波形梁护栏碰撞力的计算

3.4 嵌入构件力学性能分析

3.5 小结

第四章 计算机仿真确定接桩尺寸参数

4.1 仿真软件介绍

4.2 计算机静态仿真分析

4.3 计算机动态仿真分析

4.4 优选嵌入构件结构尺寸

4.5 小结

第五章 碰撞过程试验及理论分析

5.1 实车碰撞过程仿真分析

5.2 基于Newmark理论的碰撞过程分析

5.3 小结

第六章 静力加载及计算机仿真验证

6.1 静力加载试验验证

6.2 计算机仿真试验验证

6.3 小结

第七章 波形梁护栏接桩施工工艺及效益分析

7.1 接桩施工工艺分析

7.2 效益分析

7.3 小结

第八章 结论

8.1 结论

8.2 创新点

8.3 展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢