双层双波护栏计算机仿真论文

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1计算机仿真模拟分析

1.1中型货车仿真模拟碰撞

计算护栏在中型货车碰撞过程中的动态变形情况，计算结果显示最大动态变形量为1.43m，对比同等碰撞条件下分离式双层双波护栏中型货车的最大动态变形量为0.81m，高出分离式护栏很多的主要原因是受到立柱间距的影响。分离式双层双波护栏的立柱间距为2m，而叠加式双层双波护栏的立柱间距为4m，在相同碰撞条件下分离式双层双波护栏将更多的碰撞力传递至护栏基础，而叠加式双层双波护栏的护栏板承受了更多的碰撞力，通过自身变形吸收了更多的能量并将碰撞能量传递给更远端的护栏来将碰撞车辆导向。根据以往的车辆－护栏实车碰撞试验和计算机仿真模拟碰撞分析经验，中型货车与护栏碰撞过程中较容易出现的不合格现象是车辆骑跨护栏或是导向后侧翻，虽然车辆未冲出护栏但骑跨和侧翻也是不允许的。这些碰撞结果是由多种因素构成的，相对于混凝土护栏为代表的刚性护栏和缆索护栏所代表的柔性护栏来说，由横梁和立柱组成的梁柱式护栏即半刚性护栏最易发生此种碰撞结果，最主要的原因是护栏横梁与立柱强度的不匹配。叠加式双层双波护栏与分离式双层双波护栏相比在叠加处提高了横梁的整体强度，虽然立柱间距增大了但横梁将碰撞能量传递至距离碰撞点更远的横梁和立柱上，在碰撞过程中使更多的构件参与分解和吸收碰撞能量，因此叠加式双层双波护栏依然可以保持对中型货车的有效防护。

1.2中型客车仿真模拟碰撞

依据JTGB05－01－2013《公路护栏安全性能评价标准》及JTGD81－2006中A级防撞等级的要求和试验条件，对叠加式双层双波护栏进行中型客车的计算机仿真模拟碰撞试验，试验条件为车辆重量10t、碰撞速度60km/h、碰撞角度20°。计算护栏在中型客车碰撞过程中的动态变形情况，计算结果显示最大动态变形量为1.85m，对比同等碰撞条件下分离式双层双波护栏中型客车的最大动态变形量为1.43m。叠加式双层双波护栏同样因为立柱间距较大而导致动态变形量较高。相对于中型货车，中型客车与护栏碰撞时较易发生的碰撞失败后果是车辆骑跨护栏，梁柱式护栏发生此种现象的原因一般是横梁强度不够或横梁有效高度不足造成的，叠加式双层双波护栏的横梁中心高度为70cm、横梁上缘距离地面85cm，其有效高度对于中型客车来说是足够的。对比试验结果可以发现中型客车与护栏碰撞的最大动态变形量比中型货车的数值大，这也是护栏－车辆碰撞中较为常见的现象。

1.3小型客车仿真模拟碰撞

依据JTGB05－01－2013《公路护栏安全性能评价标准》及JTGD81－2006中A级防撞等级的要求和试验条件，对叠加式双层双波护栏进行小型客车的计算机仿真模拟碰撞试验，试验条件为车辆重量1.5t、碰撞速度100km/h、碰撞角度20°。在护栏碰撞试验中，小型客车与护栏碰撞的主要考核指标是对护栏缓冲功能的计算分析。护栏缓冲功能主要体现在车体加速度指标情况。x，y，z三方向加速度绝对值的最大值分别为9.12g、4.81g、11.43g均未超过20g，其结果是符合标准规定的。而分离式双层双波护栏的实车碰撞结果显示其小型客车碰撞中的三方向加速度分别为9.92g，11.70g，9.40g，2者没有明显的差异。

2用钢量对比

列出的分别是叠加式和分离式双层双波护栏的用钢量，其中叠加式双层双波护栏总用钢量为129.0kg，分离式双层双波护栏的用钢量为160.8kg，相比之下叠加式护栏用钢量要节省19.8%。在改扩建项目的护栏再利用升级改造项目中原有护栏的护栏板和立柱是可以再利用的，则叠加式和分离式双层双波护栏的新增用钢量分别为57.5kg和86.3kg，相比之下叠加式护栏新增用钢量要节省33.4%，节省的主要构件是1个新增的Φ114×4.5×2250护栏立柱和1个196×178×200×3的防阻块。

3结论

经过以上分析，叠加式双层双波护栏与分离式双层双波护栏相比，其安全防护能力没有较为明显的差距，均能达到现行标准中A级防撞等级，碰撞能量达到160kJ，而叠加式双层双波护栏用钢量却比分离式要低很多，此外叠加式双层双波护栏因不需要新增立柱，在施工工期和安装难易程度上具有较高的优势。叠加式双层双波护栏尚未进行实车碰撞试验验证，需要进一步优化研究才可达到实际应用和推广的阶段。

作者：苏子兴 陈新文 王成虎 单位：云南省公路开发投资有限责任公司 交通运输部公路科学研究院