安全护栏抗冲击能(néng)力分(fēn)析

特种安全护栏是保障道路交通安全的重要设施,也是保卫重要场所安全的第一道屏障。提高护栏的抗冲击能(néng)力能(néng)够有(yǒu)效减少交通事故中的财产损失,保护交通参与者的人身安全;同时也能(néng)够更好的应对突发事件,将不安全因素阻隔在被保护目标之外。

(1)对护栏的抗冲击性能(néng)进行了理(lǐ)论分(fēn)析。利用(yòng)无回弹型車(chē)辆与护栏碰撞简化力學(xué)模型,推导出了最大横向撞击力计算公式,并按照设计的安全防护等级,对护栏结构的连接强度进行了校核。参照公路交通安全设施设计规范,计算了护栏的加权平均高度,分(fēn)析了其抗大型車(chē)辆倾覆的能(néng)力。计算结果表明,护栏框架与半月柱之间采用(yòng)5.8级及以上等级的M16螺栓连接能(néng)够满足A级防护的抗冲击性能(néng)要求,且具有(yǒu)较高的安全系数;护栏框架的焊接强度在理(lǐ)想状态下刚好满足A级防护的抗冲击性能(néng)要求,但安全系数仅為(wèi)1.17;护栏的加权平均高度為(wèi)1.88 m,满足A级抗大型車(chē)辆倾覆的防护等级要求。

(2)对护栏的抗冲击性能(néng)进行了仿真分(fēn)析。构建了“車(chē)辆—护栏”碰撞仿真模型,参照城市道路交通设施设计规范中规定的碰撞条件和实际应用(yòng)中拟面对的正面撞击极限工况进行了模拟仿真。仿真结果表明,在标准工况下,車(chē)辆与该新(xīn)型特种安全护栏的碰撞过程中出现了“绊阻现象”;在正面撞击极限工况下,该型护栏对車(chē)辆起到了有(yǒu)效的拦阻作用(yòng),但护栏框架被突破,出现了車(chē)辆穿越护栏的现象,因此该型护栏的抗冲击性能(néng)仍有(yǒu)较大的提高空间。

(3)对护栏进行了水平静力加载试验。试验由梁式和板式载荷分(fēn)配器模拟小(xiǎo)型車(chē)辆和大型車(chē)辆与护栏碰撞的接触面,并通过螺旋千斤顶对护栏施加载荷力,观测护栏的结构变形情况。试验结果表明,护栏框架上下梁与框架边柱焊接连接处為(wèi)护栏结构的薄弱环节。若采取提高护栏框架连接强度的改进措施,则会使护栏结构充分(fēn)利用(yòng)其自身塑性变形吸收更多(duō)的碰撞冲击能(néng)量,提高护栏的抗冲击性能(néng)。

(4)提出了护栏结构优化设计方案。以提高护栏框架焊接强度,避免或延缓护栏框架焊接处失效现象的发生為(wèi)优化目标,对护栏进行了增设加固角码和提高底座凸台高度的结构优化改进,并对结构优化后的护栏进行了抗冲击性能(néng)仿真分(fēn)析。结果表明,结构优化后的护栏对冲击能(néng)量的吸收提升了20.5%,且具备较好的多(duō)道布置拦停車(chē)辆的能(néng)力。