CN104372756A - 一种防汽车碰撞的路桥刚性护栏 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防汽车碰撞的路桥刚性护栏，包括护栏体，所述的护栏体迎撞面开设了凹型防撞槽，凹型防撞槽侧边为弧形或直线形，凹型防撞槽上边为弧形，防撞槽边框深度为0.5cm≤H≤10cm。当汽车与迎撞面上开设的一个或多个凹型防撞槽弧形边框碰撞时，汽车侧前面与凹槽弧形边框碰撞，因剪切变形做功而吸收碰撞动能，减小了汽车前撞动能；当汽车碰撞后爬高，上部的圆弧边框与汽车发生碰撞剪切变形，又吸收了部分碰撞动能，减小了上冲碰撞动能，对汽车起到“限高”的作用。因此，凹型防撞槽弧形边框可以多次实现吸能减速，降低汽车因碰撞而弹起的高度，防止了翻车，降低汽车碰撞事故中人员损伤程度、最大限度地保护了司乘人员安全。

Description

一种防汽车碰撞的路桥刚性护栏
技术领域
本发明涉及公路（道路）桥梁交通工程技术领域，具体指一种防汽车碰撞的路桥刚性护栏。 
背景技术
通常，在高速公路上经常发生的撞防护栏的交通事故，肇事车辆速度太快，刚性护栏不能有效的吸收碰撞动能，造成翻车，使司乘人员损伤严重。如果刚性护栏能够有效吸收碰撞动能与减速，汽车撞防护栏的交通事故司乘人员损伤会大为减轻。国内已有的刚性护栏，在碰撞过程中，仅靠摩擦力来吸收碰撞动能，阻尼时间太短，因吸能、减速效果较差，对汽车与车内人员的安全没有起到应有的保护，目前还没有能有效的吸收汽车强大碰撞动能的路桥刚性护栏。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效吸收汽车碰撞动能、不会造成翻车，降低汽车碰撞事故中人员损伤程度、保护司乘人员安全的路桥刚性护栏。 
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：该防汽车碰撞的刚性护栏，包括护栏体，所述的护栏体迎撞面开设了凹型防撞槽，凹型防撞槽侧边为弧形或直线形，凹型防撞槽上边为弧形，凹型防撞槽边框深度为0.5cm≤H≤10cm。 
所述的凹型防撞槽边框深度为2cm≤H≤8cm。 
所述的迎撞面上凹型防撞槽最大宽度为20cm≤L≤150cm。 
所述的迎撞面上凹型防撞槽最大宽度25cm≤L≤120cm。 
由于本发明是在刚性护栏护栏体迎撞面上开设一个凹型防撞槽，凹型防撞槽边框为圆弧形或仿圆弧形（折线组成），防撞槽边框具有一定深度。当汽车与迎撞面上开设的防撞槽凹槽弧形边框碰撞时，汽车侧前面与凹槽弧形边框碰撞，因剪切变形做功而吸收碰撞动能，减小了汽车前撞动能；凹形槽上部边框为圆弧形或仿圆弧形，当汽车碰撞后爬高至圆弧边框上部时，上部的圆弧边框与汽车发生碰撞剪切变形，又吸收了部分碰撞动能，减小了汽车上冲碰撞动能，对汽车起到“限高”的作用。 
经过实测，当汽车前部与迎撞面一个或多个凹型防撞槽碰撞后，从迎撞面蹦下，此后，汽车前端离开护栏体，右前轮中心高度瞬时降低；然后，汽车后部由于惯性会与迎撞面一个或多个凹型防撞槽再度碰撞，再次吸收了部分碰撞动能，继续减小汽车向前、上冲的碰撞动能，因此，凹型防撞槽圆弧边框通过汽车的剪切变形可以多次实现吸能减速，降低汽车因碰撞而弹起的高度，防止了翻车，降低汽车碰撞事故中人员损伤程度、最大限度地保护了司乘人员安全。 
附图说明
图1是护栏体立体结构示意图； 
图2是护栏体凹型防撞槽侧视结构示意图；
图3是护栏体凹型防撞槽正面结构示意图；
图4是护栏体凹型防撞槽正面结构另一实施例；
图5是护栏体凹型防撞槽正面结构另一实施例；
图6是撞击有槽护栏、无槽护栏小车重心加速度对比图；
图7是撞击有槽护栏、无槽护栏小车右前轮中心高度对比图；
图8是撞击有槽护栏、无槽护栏小车重心高度对比图。
具体实施方式
参考图1——图8，该防汽车碰撞的刚性护栏，包括护栏体1，所述的护栏体迎撞面4开设了凹型防撞槽3，凹型防撞槽侧边6为弧形或直线形，凹型防撞槽上边5为弧形，凹型防撞槽防撞边框深度为0.5cm≤H≤10cm。 
所述的凹型防撞槽防撞边框深度为2cm≤H≤8cm。 
所述的迎撞面上凹型防撞槽最大宽度20cm≤L≤150cm。 
所述的迎撞面上凹型防撞槽最大宽度25cm≤L≤120cm。 
经过试验，边框深度H浅了，汽车因剪切变形不明显，吸能减速效果差，边框深度H深了，碰撞力太大，司乘人员损伤严重；防撞槽最大宽度L太窄或太宽，汽车与凹型防撞槽边框碰撞概率降低。 
当汽车爬上斜坡2与护栏上开设的凹型防撞槽边框6碰撞时，汽车侧前面与凹型防撞槽边框6碰撞，汽车因剪切变形做功而吸收碰撞动能，减小了汽车前冲碰撞动能；凹型防撞槽上部边框5为圆弧形或仿圆弧形，当汽车碰撞后爬高至上部边框5时，汽车与边框5发生碰撞剪切变形，又吸收了部分碰撞动能，减小了汽车上冲碰撞动能，对汽车起到“限高”的作用。 
本发明依据交通部JTG B05-01-2013《公路护栏安全性能评价标准》规定的碰撞条件，按实施例2的刚性护栏数据，进行了汽车仿真模拟碰撞试验，其模拟碰撞条件如下表： 
表1  刚性护栏碰撞条件
碰撞车型 碰撞速度（Km/h） 碰撞角度（°） 汽车质量（T）
小车型 100 20 1.5
本发明刚性护栏采用美国LSDYNA动态有限元分析软件进行了汽车仿真模拟碰撞试验，实验结果表明：
如图所6示，小汽车与本发明刚性护栏碰撞后，小汽车重心处（x、y、z）三个方向的加速度均小于评价标准要求，即小于20g；而小汽车与无槽刚性护栏碰撞后，其重心处（x、y、z）三个方向的加速度均大于评价标准要求，最大值达35g。 
图6a中小车撞击有槽护栏小车重心x方向加速度最大值15g，图6b小车撞击无槽护栏小车重心x方向加速度最大值32g。 
图6c中小车撞击有槽护栏小车重心y方向加速度最大值14g,  图6d小车撞击无槽护栏小车重心y方向加速度最大值35g。 
图6e中小车撞击有槽护栏小车重心z方向加速度最大值17g， 图6f小车撞击无槽护栏小车重心z方向加速度最大值31g。 
如图7所示，小汽车与本发明刚性护栏碰撞后，右前轮中心处弹起的最大高度明显小于小汽车与无槽刚性护栏碰撞后右前轮中心处弹起的最大高度； 
图7a中小车撞击有槽护栏右前轮中心高度变化曲线最大值0.48m, 图7b小车撞击无槽护栏右前轮中心高度变化曲线最大值1.7m。
如图8所示，小汽车与本发明刚性护栏碰撞后，小汽车重心处弹起的最大高度明显小于小汽车与无槽刚性护栏碰撞后小汽车重心处弹起的最大高度； 
图8 a中小车撞击有槽护栏小车重心高度变化曲线最大值 0.45m， 图8b小车撞击无槽护栏小车重心高度变化曲线最大值 1.28m。
按实施例1、3、4、5的刚性护栏数据，进行了汽车仿真模拟碰撞试验，实验结果表明，边框深度H加大，汽车因剪切变形明显，吸能减速效果更好些。 
当汽车从一定的碰撞角度高速碰撞本发明刚性护栏所产生的巨大动能，由于上述碰撞剪切变形及摩擦力的反复作用，吸收了大量碰撞动能，减小了汽车前冲、上冲碰撞动能，汽车仿真模拟碰撞试验证明：本发明刚性护栏的缓冲、减速作用明显，有效地减轻了汽车碰撞事故的损伤程度，更好的保护了司乘人员的安全，是一项极具开发使用价值的技术，可广泛用于路桥的刚性护栏。 
实施例1 
根据公路、桥梁防撞要求，制定防撞护栏各部分尺寸，进行仿真模拟，然后按施工图要求出具图纸，（含内部结构钢筋图），按图纸要求制作护栏成型的模版，迎撞面上凹型防撞槽形状可用PVC成形后再固定在模版上，弧形边框5、6深度H为2cm，凹型防撞槽最宽度L为25cm。然后，绑扎钢筋（钢材质量及绑扎要求符合现有相关规范）；架设模版，护栏体1可固定地基上，现浇小石子混凝土（所用建材及混凝土强度应符合现有相关规范）；现场养护成型；工程验收合格后，投入使用，经美国LSDYNA动态有限元分析软件进行了汽车仿真实测：小车撞击小车重心x方向加速度最大值16g，小车重心y方向加速度最大值15g,  小车重心z方向加速度最大值18g； 小车撞击右前轮中心高度变化曲线最大值0.5m；小车重心高度变化曲线最大值 0.49m。
实施例2 
根据公路、桥梁防撞要求，制定防撞护栏各部分尺寸，进行仿真模拟，然后按施工图要求出具图纸，（含内部结构钢筋图）；按图纸要求制作护栏成型的模版，迎撞面上凹型防撞槽形状可用PVC成形后再固定在模版上，弧形边框5、6深度H为4cm，凹型防撞槽最宽度L为45cm。然后，绑扎钢筋（钢材质量及绑扎要求符合现有相关规范），护栏体1可固定地基上，架设模版；现浇小石子混凝土（所用建材及混凝土强度符合现有相关规范即可）；现场养护成型；工程验收合格后，投入使用。经美国LSDYNA动态有限元分析软件进行了汽车仿真实测：小车撞击小车重心x方向加速度最大值15g ，小车重心y方向加速度最大值14g,  小车重心z方向加速度最大值17g； 小车撞击右前轮中心高度变化曲线最大值0.48m；小车重心高度变化曲线最大值 0.45m。
实施例3 
根据公路、桥梁防撞要求，制定防撞护栏各部分尺寸，进行仿真模拟，然后按施工图要求出具图纸，（含内部结构钢筋图）；按图纸要求制作护栏成型的模版，迎撞面上凹型防撞槽形状可用PVC成形后再固定在模版上，弧形边框5、6深度H为5cm，凹型防撞槽最宽度L为80cm。然后，绑扎钢筋（钢材质量及绑扎要求符合现有相关规范），护栏体1可固定地基上，在防撞槽凹槽边框5、6处增加钢筋，增加强度，架设模版；现浇小石子混凝土（所用建材及混凝土强度符合现有相关规范即可）；现场养护成型；工程验收合格后，投入使用。经美国LSDYNA动态有限元分析软件进行了汽车仿真实测：小车撞击小车重心x方向加速度最大值12g，小车重心y方向加速度最大值12g,  小车重心z方向加速度最大值15g； 小车撞击右前轮中心高度变化曲线最大值0.45m；小车重心高度变化曲线最大值 0.44m。
实施例4 
根据公路、桥梁防撞要求，制定防撞护栏各部分尺寸，进行仿真模拟，然后按施工图要求出具图纸，（含内部结构钢筋图）；按图纸要求制作护栏成型的模版，迎撞面上凹型防撞槽形状可用PVC成形后再固定在模版上，弧形边框5、6深度H为8cm，凹型防撞槽最宽度L为110cm。然后，绑扎钢筋（钢材质量及绑扎要求符合现有相关规范），护栏体1可固定地基上，在防撞槽凹槽边框5、6处增加钢筋，增加强度，架设模版；现浇小石子混凝土（所用建材及混凝土强度符合现有相关规范即可）；现场养护成型；工程验收合格后，投入使用。经美国LSDYNA动态有限元分析软件进行了汽车仿真实测：小车撞击小车重心x方向加速度最大值12g，小车重心y方向加速度最大值12g,  小车重心z方向加速度最大值14g； 小车撞击右前轮中心高度变化曲线最大值0.45m；小车重心高度变化曲线最大值 0.44m。
实施例5 
根据公路、桥梁防撞要求，制定防撞护栏各部分尺寸，进行仿真模拟，然后按施工图要求出具图纸，（含内部结构钢筋图）；按图纸要求制作护栏成型的模版，迎撞面上凹型防撞槽形状可用PVC成形后再固定在模版上，弧形边框5、6深度H为9cm，凹型防撞槽最宽度L为140cm。然后，绑扎钢筋（钢材质量及绑扎要求符合现有相关规范），护栏体1可固定地基上，架设模版；现浇小石子混凝土（所用建材及混凝土强度符合现有相关规范即可）；现场养护成型；工程验收合格后，投入使用。经美国LSDYNA动态有限元分析软件进行了汽车仿真实测：小车撞击小车重心x方向加速度最大值11g，小车重心y方向加速度最大值12g,  小车重心z方向加速度最大值14g； 小车撞击右前轮中心高度变化曲线最大值0.44m；小车重心高度变化曲线最大值 0.44m。

Claims (4)

1.一种防汽车碰撞的路桥刚性护栏，包括护栏体，其特征在于：所述的护栏体迎撞面开设了凹型防撞槽，凹型防撞槽侧边为弧形或直线形，凹型防撞槽上边为弧形，防撞槽边框深度为0.5cm≤H≤10cm。
2.根据权利要求1所述的路桥刚性护栏，其特征在于：所述的防撞槽边框深度2cm≤H≤8cm。
3.根据权利要求1所述的路桥刚性护栏，其特征在于：所述的迎撞面上凹型防撞槽最大宽度20cm≤L≤150cm。
4.根据权利要求3所述的路桥刚性护栏，其特征在于：所述的迎撞面上凹型防撞槽最大宽度25cm≤L≤120cm。
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