基于有限元分析的临时交通防护设施碰撞仿真

摘要

为研究临时交通防护设施的防撞效果,遴选常见的临时交通防护设施设置形式,包括波形梁护栏、单独设置水泥隔离墩或塑料隔离墩、间隔设置水泥-塑料隔离墩、设置永临结合护栏等5种类型。首先建立上述5种设施及波形梁护栏的三维模型与有限元模型,完成对模型边界条件、约束定义等操作,并进行护栏–汽车碰撞系统模型验证。其次,依据相关规范设置碰撞条件并讨论其评价准则。最后,采用LS-DYNA求解器对模型求解,获得仿真碰撞试验数据,从最大动态变形量、车体加速度、设施吸能方面比较防护效果。结果表明:各类临时交通防护设施与波形护栏防护效果差异较大。塑料隔离墩吸能效果好,但碰撞后产生的变形量、位移量较大,而水泥隔离墩防止失控车辆穿越道路效果较好,但其缓冲吸能效果差,质心加速度大于规范要求的20g。当水泥-塑料隔离墩交错设置时,吸能与形变数据介于单纯设置水泥隔离墩或塑料隔离墩之间,能够在一定程度上汲取二者的优点,比单独设置水泥隔离墩或塑料隔离墩更为合理。永临结合护栏吸能效果与波形梁护栏相比略差,但车体质心加速度变化满足规范要求,综合使用效果仅次于波形梁护栏。上述结果为临时交通防护设施的设计与改进,及其在改扩建工程交通组织中的有效应用与设置提供了依据。