梁柱式钢护栏轻巧美观,在高速公路桥梁中应用较广。2006年颁布的《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2006)全面提高了高速公路桥梁护栏的设防水准,现行高速公路的一些桥梁护栏的防撞能力已不能满足要求,需要进行必要的加固改造。以太原东环高速公路桥梁护栏的加固改造设计为实例,对梁柱式钢护栏加固改造中的一些关键问题进行了探讨与研究。
基于有限元方法,采用经实车足尺碰撞试验验证的车辆和护栏模型,对某梁柱式型钢护栏进行安全性能评价。由于原设计护栏横梁迎撞面与立柱前翼板间距较小,且横梁在碰撞力方向刚度较弱,导致大客车与小客车碰撞护栏后,均在立柱处发生绊阻,且小客车车体重心处每10 ms平均加速度的最大值大于20g,不满足安全性能评价标准要求。在不大幅度增加材料用量、兼顾结构美观的前提下,对护栏结构进行优化,取消上下横梁嵌入立柱的设计形式;将上、中、下横梁统一为120 mm×160 mm的矩形管;下横梁厚度为3 mm,中、上横梁厚度为6 mm,立柱翼板厚度为10 mm。仿真分析结果表明,优化后护栏结构的防撞等级达到SA级(400 kJ),安全性能满足评价标准要求。
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