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高速公路天桥中墩特殊防撞护栏动力学性能研究

作　者: 魏延丽
导　师: 姚国文
学　校: 重庆交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 天桥中墩防护特殊防撞护栏动力学性能碰撞有限元分析能量吸收特征
分类号: U443.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 34次
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内容摘要

我国西部山岭重丘区山高谷深,高速公路跨线人行天桥、车行天桥相对较多,仅重庆市高速公路设置中墩的跨线人行天桥就有247座。跨线人行天桥中墩防撞能力较弱,近年来重庆市已经发生了8起车辆碰撞人行天桥中墩的交通事故,高速公路交通安全问题已成为人人关心的重大问题。本文结合重庆市交委科技项目“基于运营安全的高速公路人行天桥中墩防撞综合措施研究”,开展了高速公路天桥中墩特殊防撞护栏及其结构动力学性能方面的研究,主要研究工作包括:①在总结高速公路护栏应用现状基础上,提出了高速公路跨线天桥中墩综合防撞措施,包括双波护栏、加密立柱、增设横向K撑、设置井字钢构架等方法。②通过ANSYS/LS-DYNA有限元动力学碰撞模型数值仿真,对高速公路跨线天桥中墩综合防撞措施的动力学性能进行了研究,分析了特殊护栏结构的防撞、导向性能,结果表明:1)双波立柱加密方案的动能衰减值最大,系统内能增加的最多,说明在车辆与护栏的碰撞过程中,护栏板的塑性变形较大,吸收的能量较多。2)双波立柱加密加K撑方案护栏的横向变形最小,动能降低最少,但是对车辆的导向效果最好,能够使车辆回到了正常车道。3)综合比较双波护栏、加密立柱、增设横向K撑、设置井字钢构架等措施的碰撞变形、能量转换率,提出了高速公路跨线天桥中墩特殊护栏的优化方案。③结合重庆市高速公路跨线天桥中墩防护工程的实施,对特殊防撞护栏的设计方法与施工工艺进行了总结。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 研究的背景及意义  8
  1.2 国内外高速公路防撞护栏研究现状  8-12
    1.2.1 国外研究现状  8-10
    1.2.2 国内研究现状  10-12
  1.3 高速公路跨线天桥中墩现状调查  12-14
  1.4 高速公路天桥碰撞事故  14-16
  1.5 本文主要研究内容  16-17
第二章高速公路跨线天桥中墩综合防撞措施研究  17-29
  2.1 防撞护栏的种类  17-20
    2.1.1 护栏的分类  17-19
    2.1.2 护栏的比较  19-20
  2.2 护栏导向功能比较  20-21
  2.3 防撞护栏的设计条件  21-22
  2.4 高速公路天桥中墩防撞综合措施的比较  22-26
    2.4.1 中墩综合防撞措施方案  22-26
    2.4.2 中墩综合防撞措施比较  26
  2.5 护栏碰撞研究方法  26-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章特殊防撞护栏动力性能研究  29-81
  3.1 护栏－车辆碰撞仿真模型  29-31
    3.1.1 碰撞车辆的选定  29-30
    3.1.2 碰撞初始条件  30-31
  3.2 护栏力学模型  31-37
    3.2.1 波形梁护栏单元属性的确定  31-33
    3.2.2 波形梁护栏体系模型  33-36
    3.2.3 车辆的数值模拟  36-37
  3.3 接触－碰撞界面处理  37-41
    3.3.1 动态接触算法  37-38
    3.3.2 接触类型特性  38-39
    3.3.3 接触中的初始穿透  39-40
    3.3.4 壳单元与体单元的连接  40-41
  3.4 求解设置  41-43
    3.4.1 边界条件  41
    3.4.2 质量缩放  41-42
    3.4.3 子循环  42
    3.4.4 沙漏控制  42-43
  3.5 不同防撞体系的有限元模型  43-45
  3.6 有限元碰撞模型动力分析  45-79
    3.6.1 双波护栏防撞体系的碰撞模拟结果  45-53
    3.6.2 双波立柱加密护栏防撞体系的碰撞模拟结果  53-62
    3.6.3 双波加K 撑护栏防撞体系的碰撞模拟结果  62-70
    3.6.4 双波立柱加密加井字钢构架护栏防撞体系的碰撞模拟结果  70-76
    3.6.5 不同防撞体系的碰撞模拟结果比较  76-79
  3.7 本章小结  79-81
第四章中墩特殊护栏应用研究  81-93
  4.1 工程概况  81-82
  4.2 防撞装置方案设计  82-87
  4.3 防撞综合防撞方案的施工  87-92
    4.3.1 井子钢构架的施工  88-89
    4.3.2 波形护栏及立柱的施工  89-92
  4.4 本章小结  92-93
第五章结论与展望  93-95
  5.1 结论  93-94
  5.2 进一步工作的展望  94-95
致谢  95-96
参考文献  96-99
在学期间发表的论著及取得科研成果  99

高速公路天桥中墩特殊防撞护栏动力学性能研究

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