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既有桥梁混凝土护栏防护性能提升仿真分析研究
| 论文题名： | 既有桥梁混凝土护栏防护性能提升仿真分析研究 |
| 关键词： | 既有桥梁;混凝土护栏;防护性能;仿真分析 |
| 摘要： | 公路桥梁护栏作为道路交通中的重要防护设施，在保护乘员安全和防止交通事故方面起着重要作用。近年来随着社会经济发展，交通形势发生了巨大变化，道路交通安全设施建设规范与评价标准等也随之升级改革，有大量既有桥梁护栏的防护性能已经不能满足防护的需要。由于桥梁结构类型、护栏结构形式及其连接等形式复杂多样，使得桥梁护栏防护能力也各有不同，对其性能的提升改造，越发难以统一，对既有桥梁护栏进行改造，提升防护性能的研究便显得尤为重要。实车碰撞试验对护栏防护性能评价成本较高，有限元数值模拟是一种高效便捷的方式。本文依托凉山州某地区国省干线护栏提升改造项目，对混凝土护栏改造方案及石拱桥重建局部防撞体系方案做了研究，对车辆与护栏碰撞过程进行仿真分析，分析护栏提升改造后的防护性能，主要工作如下： （1）对既有桥梁护栏结构现状进行了调查，结合凉山州某地区国省干线护栏提升改造项目，重点调查研究了石拱桥和混凝土桥梁护栏结构缺陷及连接方式差异导致的防护能力不足、尤其是防撞性能缺失的情况，评估其防护性能。 （2）针对石拱桥护栏和拱结构连接薄弱的现状，研究石拱桥护栏局部重建方案加固体系、对高度不足护栏进行混凝土加高和钢结构加高等三种防护性能提升方案。采用HyperWorks和LS-DYNA软件分别对上述方案进行有限元模型的建立和计算，结合公路护栏安全性能评价标准，选用了小型客车、中型客车和大型货车三种车型，按照SB级护栏碰撞能量要求，进行汽车与护栏的碰撞仿真，对护栏防护性能进行分析。 （3）分析结果表明两种加高形式的护栏均满足SB级护栏防护要求，护栏防撞性能良好。所有车辆均未发生翻车、骑跨、穿越护栏等现象，车辆破损未伤及乘员座椅位置；小型客车碰撞下，乘员加速度符合相关要求；中大型车辆均未撞断护栏，护栏构件未破损侵入车辆内部。 （4）在护栏导向性方面，混凝土加高护栏方案要优于钢结构加高护栏；破坏程度上看，在最不利状况下，两种护栏均有不同程度损坏，中型客车碰撞下两种护栏的破损程度要大于大型货车碰撞结果，钢结构加高护栏变形量大于混凝土加高护栏。综合考虑当地山区养护情况，优先选用混凝土加高护栏。 （5）对石拱桥重建局部防撞体系改造方案进行了护栏碰撞有限元仿真模拟，研究结果表明石拱桥重建局部防撞体系方案能有效保证桥梁上部结构与护栏在碰撞后的良好连接；护栏基础内加设镀锌钢管对护栏提升有一定加强作用，但作用并不十分显著。 |
| 作者： | 兰洋 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李丽;卿尚松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西华大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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