高速公路旧路护栏及分隔带开口活动护栏安全性能提升方案设计

摘要

高速公路改扩建，原道路护栏难以达到《公路交通安全设施设计规范》(JTG/T D8-2006，简称新规范)对护栏强度的要求，但整体上旧路护栏外观完好，仍具有很高的防撞能力，如果将旧护栏废弃，会造成严重的资源浪费。本文针对旧波形梁护栏提出了升级改造方案，以提高旧护栏强度，针对常规移动式混凝土活动护栏灵活性和防撞能力不能兼顾问题，设计了新型混凝土活动护栏。
　　本文采用车辆与护栏碰撞的双自由度模型计算碰撞力，并考虑护栏立柱主要承受弯矩作用，计算了立柱最大弯矩的取值与作用位置。在此基础上，根据新、旧规范中护栏几何形式的差异，提出了旧护栏的加固改造方案。在旧护栏立柱上加横隔梁，用以弥补波形梁板厚度的不足，并对横隔梁的设置形式进行了设计；通过在旧护栏立柱底部钻孔下探并浇筑混凝土，从而解决护栏埋深不足问题，使其抗拔能力达到新规范立柱抗拔性能的要求；在旧立柱中浇筑自密实混凝土，并配置钢筋，用以弥补旧立柱孔径小及腐蚀导致的强度不足问题。设计了一种新型混凝土活动护栏，通过在混凝土中埋设升降装置，并在装置底部增加脚轮，从而在充分利用混凝土护栏防撞能力强的特点下，实现了开放时的快速、灵活地移动，参照新规范碰撞要求，对混凝土活动护栏的截面形式、配筋、活动装置进行了设计。最后，利用仿真软件对改造后的波形梁护栏和混凝土活动护栏进行了仿真试验。在相同的碰撞条件下，升级改造后的护栏能够有效拦阻失控车辆，车辆未发生骑跨、穿越和横转现象，车辆加速度、波形梁最大位移均能满足新规范的要求，防撞性能甚至优于新规范护栏。混凝土活动护栏防撞能力也达到了新规范规定值，碰撞过程中车辆的加速度等条件均能满足规范要求。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究思路与研究内容

第二章 汽车—护栏—地基碰撞力学模型

2.1碰撞力模型

2.2汽车—护栏—地基相互作用模型

2.3本章小结

第三章 旧路波形梁护栏安全性能提升方案设计

3.1新旧规范护栏几何形式对比分析

3.2旧护栏升级改造方案设计

3.3本章小结

第四章 新型混凝土活动护栏设计

4.1常用活动护栏形式与不足

4.2新型混凝土活动护栏设计方案

4.3新型混凝土活动护栏详细设计

4.4螺旋式活动升降装置

4.5小结

第五章 汽车与护栏碰撞力学仿真试验

5.1汽车与护栏碰撞研究方法

5.2仿真软件和车辆模型

5.3波形梁升级改造方案仿真碰撞试验

5.4新型混凝土活动护栏仿真碰撞试验

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得科研成果

致谢