山區(qū)公路險(xiǎn)要路段路側(cè)護(hù)欄的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案研究

魏斌華++吳小健

摘 要：在對(duì)山區(qū)公路險(xiǎn)要路段護(hù)欄結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是在有限山路寬度上面，安裝固定護(hù)欄，有效解決車輛沖出道路墜落到危險(xiǎn)地段內(nèi)，有效降低山區(qū)公路安全性能。間斷式混凝土護(hù)欄在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，施工成本較低，車輛行駛噪聲較低，同時(shí)山區(qū)道路空氣流動(dòng)及路面積水問(wèn)題也能夠得到有效解決。本文在對(duì)山區(qū)公路險(xiǎn)要路段路側(cè)護(hù)欄的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案分析研究中，對(duì)道路、護(hù)欄、車輛分析，構(gòu)建規(guī)范化車輛碰撞體系。

關(guān)鍵詞：山區(qū)公路險(xiǎn)要路段；路側(cè)護(hù)欄；非線性有限元；仿真；碰撞

中圖分類號(hào)：U213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）12-0094-01

按照有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年由于交通事故傷亡人數(shù)超過(guò)10萬(wàn)，交通安全已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展建設(shè)過(guò)程中不可避免的問(wèn)題。山區(qū)公路由于所處地形與其他地區(qū)相比較，較為特殊，存在嚴(yán)重安全隱患。車輛在形式山區(qū)險(xiǎn)要路段上，非常容易沖出路外，所造成的后果將無(wú)法預(yù)計(jì)。對(duì)山區(qū)險(xiǎn)要路段護(hù)欄分析研究，采取離散分析方法，突破時(shí)間及空間的限制，對(duì)汽車與護(hù)欄之間碰撞流程進(jìn)行仿真性研究，提高山區(qū)公路安全性能。

1 護(hù)欄結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文在對(duì)山區(qū)公路險(xiǎn)要路段側(cè)護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，就采取間斷式混凝土護(hù)欄形式，重點(diǎn)對(duì)山區(qū)公路險(xiǎn)要路段軟弱路基上護(hù)欄設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行分析，以F型護(hù)欄作為前提條件，對(duì)山區(qū)險(xiǎn)要路段護(hù)欄固定問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)。

山區(qū)公路險(xiǎn)要路段路側(cè)護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方案為：在F型護(hù)欄作為前提，安裝底座，底座上面具有3個(gè)固定孔，其中兩個(gè)固定孔安裝鋼筋混凝土樁，剩下一個(gè)固定孔安裝三角形肋板，進(jìn)而有效對(duì)護(hù)欄進(jìn)行支撐固定。護(hù)欄主要分為兩種設(shè)計(jì)形式，這兩種護(hù)欄形式在混凝土設(shè)置相似，僅僅在鋼筋混凝土樁固定上面存在一定差異。

護(hù)欄上面所具有的3個(gè)固定孔主要作用就是對(duì)混凝土樁進(jìn)行安裝固定，迎撞面樁材料為鋼筋混凝土，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中具有良好抗剪能力及抗拉能力。與此同時(shí)，車輛在撞擊到護(hù)欄上面，護(hù)欄能夠有效承受車輛剪力及壓力。護(hù)欄底座與樁主要作用就是在護(hù)欄遭受到撞擊之后，具有受力點(diǎn)，車輛向道路方向進(jìn)行移動(dòng)，充分發(fā)揮出護(hù)欄所具有的防護(hù)作用[1]。

2 山區(qū)公路險(xiǎn)要路段防護(hù)整體碰撞模型

整體碰撞模型內(nèi)，車輛自身重量大約為4噸，車輛配重為3噸，整體重點(diǎn)大約為7噸，車輛整體高度約3m，車輛整體寬度約2m，車輛整體長(zhǎng)度約8m。整體碰撞模型采取殼單元形式，單元材料型號(hào)為24號(hào)，車輛車門(mén)及駕駛室都為殼單元，厚度大約為1mm，依舊應(yīng)用24號(hào)單元材料。整體碰撞模型內(nèi)車輛在碰撞上最開(kāi)始行駛速度為50km/h，開(kāi)始碰撞角度為20°。整體碰撞模型內(nèi)護(hù)欄采取間斷式結(jié)構(gòu)，護(hù)欄施工材料為鋼筋混凝土，研究過(guò)程中一共具有6斷鋼筋混凝土護(hù)欄，為了能夠有效提高研究精確度，所以對(duì)護(hù)欄進(jìn)行了標(biāo)記，一共進(jìn)行8次碰撞[2]。

在對(duì)碰撞試驗(yàn)仿真性計(jì)算上，需要遵守以下條件：首先，護(hù)欄與車輛在第一次碰撞過(guò)程中，并不對(duì)車輛與護(hù)欄之間再次出現(xiàn)碰撞因素進(jìn)行分析；其次，需要對(duì)車輛碰撞護(hù)欄過(guò)程中所產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行分析研究，但是忽略空氣阻力；再次，車輛與護(hù)欄在碰撞過(guò)程中混凝土樁可能出現(xiàn)的破壞情況進(jìn)行考慮。但是由于護(hù)欄材料為鋼筋混凝土，變形難度較高，所以本文在分析研究過(guò)程中暫時(shí)不進(jìn)行分析，僅僅對(duì)車輛與護(hù)欄之間所產(chǎn)生的碰撞力進(jìn)行研究；最后，車輛駕駛?cè)藛T在護(hù)欄碰撞各個(gè)時(shí)間段內(nèi)要是都不采取防范措施，車輛在整個(gè)碰撞過(guò)程中屬于自由運(yùn)動(dòng)。

3 碰撞結(jié)果分析

在對(duì)碰撞試驗(yàn)進(jìn)行仿真性分析研究過(guò)程中，主要通過(guò)LS-DYNA進(jìn)行分析，在分析完畢之后采取LS-PREPOSSTUI碰撞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行研究。在對(duì)碰撞試驗(yàn)結(jié)果分析上，從多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行研究，例如車輛行駛速度、車輛位移、車輛行駛軌跡、車輛損壞程度，進(jìn)而能夠得到最佳山區(qū)公路險(xiǎn)要路段護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方案[3]。

在前四次碰撞試驗(yàn)過(guò)程中，鋼混混凝土樁帽安裝在底座之上，車輛對(duì)碰撞過(guò)程中，都與樁帽接觸，進(jìn)而車輛出現(xiàn)不同程度損傷，同時(shí)車輛還存在甩尾情況。雖然鋼筋混凝土樁帽能夠有效緩解車輛碰撞情況，車輛行駛速度有效降低，但是鋼筋混凝土樁在更換上難度較高。在第五次碰撞試驗(yàn)內(nèi)，車輛與護(hù)欄之間碰撞十分強(qiáng)烈，護(hù)欄所發(fā)生的位移較大，道路變形情況嚴(yán)重，車輛受到嚴(yán)重?fù)p壞，對(duì)車輛駕駛?cè)藛T造成嚴(yán)重影響，所以可以排除在外。在第六次碰撞試驗(yàn)內(nèi)，傷害指標(biāo)系數(shù)較小，護(hù)欄所具有的導(dǎo)向作用并不顯著[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在對(duì)山區(qū)公路險(xiǎn)要路段側(cè)護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方案分析研究?jī)?nèi)，采取碰撞仿真分析結(jié)果，按照車輛行駛軌道對(duì)護(hù)欄設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了解，判斷車輛在護(hù)欄碰撞之后是否能夠正常運(yùn)行，對(duì)F型護(hù)欄應(yīng)用可行性進(jìn)行研究。研究之后發(fā)現(xiàn)，第七次碰撞試驗(yàn)護(hù)欄設(shè)計(jì)方案效果最為理想，能夠有效提高山區(qū)險(xiǎn)要路段安全性能，保證車輛安全行駛。

參考文獻(xiàn)

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