護(hù)欄板和立柱是高速公路兩波波形梁護(hù)欄板的主要組成結(jié)構(gòu),為分析結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對(duì)波形梁護(hù)欄板防撞性能的影響,基于動(dòng)態(tài)顯式有限元法和LS-DYNA軟件,建立了車(chē)輛-護(hù)欄碰撞動(dòng)力學(xué)模型,以護(hù)欄板厚度和立柱厚度為設(shè)計(jì)變量,每個(gè)設(shè)計(jì)變量考慮4個(gè)水平,對(duì)8組不同結(jié)構(gòu)參數(shù)組合的波形梁護(hù)欄進(jìn)行汽車(chē)碰撞仿真試驗(yàn),并對(duì)各工況計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明:板厚度為3.5mm、立柱厚度為4.5mm的組合和板及立柱厚度均為4.0mm的組合滿(mǎn)足護(hù)欄防撞性能要求,與現(xiàn)行規(guī)范中波形梁護(hù)欄相比,二者在材料費(fèi)用上分別節(jié)省12.5%和11.2%。
　　車(chē)輛碰撞圓頭式和地錨式端頭時(shí)會(huì)發(fā)生惡性事故,故建立車(chē)輛碰撞端頭的有限元模型,從側(cè)面和正面碰撞兩個(gè)角度對(duì)端頭進(jìn)行安全評(píng)價(jià),分析事故形態(tài)和原因,以為新型端頭的開(kāi)發(fā)研究提供建議。研究結(jié)果表明:正面碰撞圓頭式端頭時(shí),會(huì)發(fā)生高速公路兩波波形梁護(hù)欄板刺穿車(chē)體的事故;正面碰撞地錨式端頭時(shí),會(huì)發(fā)生翻車(chē)甚至翻滾的事故;側(cè)面碰撞圓頭式端頭時(shí),會(huì)發(fā)生車(chē)輛沖開(kāi)護(hù)欄的事故;側(cè)面碰撞地錨式端頭時(shí),會(huì)發(fā)生車(chē)輛翻越護(hù)欄的事故。通過(guò)對(duì)事故形態(tài)的分析,得出圓頭式端頭面積小且不能移動(dòng)是波形梁板插入車(chē)體的主要原因,立柱不可倒伏是車(chē)輛加速度超標(biāo)的主要原因,端頭錨固力不足是車(chē)輛沖開(kāi)護(hù)欄的主要原因,車(chē)輛爬升地錨式端頭是翻車(chē)的主要原因。建議開(kāi)發(fā)的新型波形梁護(hù)欄端頭,能夠沿高速公路兩波波形梁護(hù)欄板移動(dòng),與端頭連接的立柱可倒伏,同時(shí)新型端頭能夠?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)段提供足夠的約束力。以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的新型波形梁護(hù)欄端頭已應(yīng)用于實(shí)際工程。
　　為降低由于碰撞高速公路兩波波形梁護(hù)欄板端頭引起的乘員傷亡,車(chē)輛碰撞現(xiàn)有的波形梁護(hù)欄端頭易發(fā)生波形梁板插入車(chē)體和翻車(chē)的惡性事故,參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),依據(jù)中國(guó)的交通流特性,提出波形梁護(hù)欄端頭的碰撞試驗(yàn)條件和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),采用有限元仿真和實(shí)車(chē)足尺碰撞試驗(yàn)相結(jié)合的方法,開(kāi)發(fā)出一種滿(mǎn)足使用要求的新型波形梁護(hù)欄板端頭.通過(guò)有限元分析研究端頭各構(gòu)件的工作性能和原理,確定實(shí)車(chē)足尺碰撞試驗(yàn)條件,并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化;實(shí)車(chē)足尺碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證開(kāi)發(fā)的新型波形梁護(hù)欄端頭能夠有效避免波形梁插入車(chē)體和翻車(chē)事故的發(fā)生,保護(hù)乘員安全,同時(shí)能夠?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄提供足夠約束力,保證標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄的正常防護(hù)能力,滿(mǎn)足相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的要求.計(jì)算結(jié)果表明:開(kāi)發(fā)的新型波形梁護(hù)欄端頭利用卷曲波形梁吸收車(chē)輛動(dòng)能,能夠有效避免波形梁插入車(chē)體和翻車(chē)事故的發(fā)生,車(chē)體重心加速度小于20g,保護(hù)了乘員安全,同時(shí)能夠?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄提供足夠約束力,保證標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄的正常防護(hù)能力。護(hù)欄端頭滿(mǎn)足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的要求,可為失控車(chē)輛提供安全防護(hù)。
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