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原文传递 F型混凝土护栏高度对防护性能影响及其改造仿真研究

论文题名：	F型混凝土护栏高度对防护性能影响及其改造仿真研究
关键词：	公路混凝土护栏;防护高度;技术改造;碰撞性能
摘要：	随着我国公路运输事业的蓬勃发展，早期建设的一些公路已经不能适应日益增长的交通量和车辆发展的需求，公路基础设施逐步进入维修期。公路路侧混凝土护栏，是常见的被动安全防护设施。在公路改造项目中，常选择在既有路面高程上加铺新路面结构层的方式，这将导致旧护栏的有效防护高度降低，减弱了护栏的安全防护性能，而且存在不同路面加铺厚度对护栏安全防护性能的影响无法直接判断、既有护栏如何改造再利用的问题，产生了交通安全隐患。公路护栏作为事故车辆的最后一道防线，应能提供合适的碰撞位置，护栏防护高度是护栏结构形式的重要参数之一，因此展开护栏防护高度对防护性能影响以及既有护栏合理加高改造再利用的研究，具有重要性和紧迫性。本文选取我国普通国省道公路改造工程中的路侧三(A)级F型混凝土护栏作为研究对象，运用有限元仿真方法作为研究方法，开展以下三个方面的研究。　　（1）采用分离式建模方法建立钢筋混凝土护栏有限元模型，验证1.5t小型客车、10t中型客车和10t中型货车三种整车模型的可靠性，从而进行汽车有限元模型和护栏有限元模型的耦合设置。总结出本文的护栏安全性能评价指标，分别从三种车型的车辆运行状态、车辆行驶轨迹、护栏位移、碰撞力和小型客车的车辆重心加速度与速度几个方面，对护栏的安全性能进行分析评价。　　（2）根据实际工程建设项目中单次加铺路面厚度值，确定F型混凝土护栏防护高度变化对防护性能影响仿真研究的试验方案，建立五种不同高度护栏有限元模型，采用小轿车、中型客车及中型货车进行碰撞仿真分析，对F型混凝土护栏高度与安全防护性能的关系进行分析总结。　　（3）根据施工方便、安全可靠、经济合理的原则，提出了两种F型混凝土护栏加高改造方案，分别是包封加高改造方案和植筋加高改造方案，并且采用三种车型进行碰撞仿真分析。　　通过以上研究，结果表明：（1）随着F型混凝土护栏防护高度降低，小型客车的阻挡功能和导向功能并没有明显影响，但乘员碰撞后加速度均大于标准高度护栏。中型客车和中型货车的阻挡功能和导向功能逐渐降低，直至丧失，当护栏高度降低200mm时，客车骑跨护栏，货车外翻出护栏，护栏安全保障水平已经不能满足《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)的要求，应该对其进行加高改造。（2）提出的两种F型混凝土护栏加高改造方案均能够有效地防护行驶车辆，具有良好的阻挡功能、导向功能和缓冲功能，防护等级可达到三(A)级。其中包封加高改造方案的护栏碰撞后破坏更小，更有利于护栏的后期养护，植筋加高改造方案在抑制车辆爬升和防止车辆外倾甚至翻越出护栏方面，具有更好的性能表现。
作者：	闫鸿浩
专业：	交通运输工程
导师：	孟云伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022