山區(qū)公路險要路段路側(cè)護欄的優(yōu)化設(shè)計方案研究

魏斌華++吳小健

摘 要：在對山區(qū)公路險要路段護欄結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，主要是在有限山路寬度上面，安裝固定護欄，有效解決車輛沖出道路墜落到危險地段內(nèi)，有效降低山區(qū)公路安全性能。間斷式混凝土護欄在實際應(yīng)用過程中，施工成本較低，車輛行駛噪聲較低，同時山區(qū)道路空氣流動及路面積水問題也能夠得到有效解決。本文在對山區(qū)公路險要路段路側(cè)護欄的優(yōu)化設(shè)計方案分析研究中，對道路、護欄、車輛分析，構(gòu)建規(guī)范化車輛碰撞體系。

關(guān)鍵詞：山區(qū)公路險要路段；路側(cè)護欄；非線性有限元；仿真；碰撞

中圖分類號：U213 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0094-01

按照有關(guān)部門統(tǒng)計，我國每年由于交通事故傷亡人數(shù)超過10萬，交通安全已經(jīng)成為我國現(xiàn)代化發(fā)展建設(shè)過程中不可避免的問題。山區(qū)公路由于所處地形與其他地區(qū)相比較，較為特殊，存在嚴重安全隱患。車輛在形式山區(qū)險要路段上，非常容易沖出路外，所造成的后果將無法預(yù)計。對山區(qū)險要路段護欄分析研究，采取離散分析方法，突破時間及空間的限制，對汽車與護欄之間碰撞流程進行仿真性研究，提高山區(qū)公路安全性能。

1 護欄結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文在對山區(qū)公路險要路段側(cè)護欄優(yōu)化設(shè)計方案設(shè)計過程中，就采取間斷式混凝土護欄形式，重點對山區(qū)公路險要路段軟弱路基上護欄設(shè)計問題進行分析，以F型護欄作為前提條件，對山區(qū)險要路段護欄固定問題進行設(shè)計。

山區(qū)公路險要路段路側(cè)護欄優(yōu)化設(shè)計方案為：在F型護欄作為前提，安裝底座，底座上面具有3個固定孔，其中兩個固定孔安裝鋼筋混凝土樁，剩下一個固定孔安裝三角形肋板，進而有效對護欄進行支撐固定。護欄主要分為兩種設(shè)計形式，這兩種護欄形式在混凝土設(shè)置相似，僅僅在鋼筋混凝土樁固定上面存在一定差異。

護欄上面所具有的3個固定孔主要作用就是對混凝土樁進行安裝固定，迎撞面樁材料為鋼筋混凝土，在實際應(yīng)用過程中具有良好抗剪能力及抗拉能力。與此同時，車輛在撞擊到護欄上面，護欄能夠有效承受車輛剪力及壓力。護欄底座與樁主要作用就是在護欄遭受到撞擊之后，具有受力點，車輛向道路方向進行移動，充分發(fā)揮出護欄所具有的防護作用[1]。

2 山區(qū)公路險要路段防護整體碰撞模型

整體碰撞模型內(nèi)，車輛自身重量大約為4噸，車輛配重為3噸，整體重點大約為7噸，車輛整體高度約3m，車輛整體寬度約2m，車輛整體長度約8m。整體碰撞模型采取殼單元形式，單元材料型號為24號，車輛車門及駕駛室都為殼單元，厚度大約為1mm，依舊應(yīng)用24號單元材料。整體碰撞模型內(nèi)車輛在碰撞上最開始行駛速度為50km/h，開始碰撞角度為20°。整體碰撞模型內(nèi)護欄采取間斷式結(jié)構(gòu)，護欄施工材料為鋼筋混凝土，研究過程中一共具有6斷鋼筋混凝土護欄，為了能夠有效提高研究精確度，所以對護欄進行了標記，一共進行8次碰撞[2]。

在對碰撞試驗仿真性計算上，需要遵守以下條件：首先，護欄與車輛在第一次碰撞過程中，并不對車輛與護欄之間再次出現(xiàn)碰撞因素進行分析；其次，需要對車輛碰撞護欄過程中所產(chǎn)生的摩擦力進行分析研究，但是忽略空氣阻力；再次，車輛與護欄在碰撞過程中混凝土樁可能出現(xiàn)的破壞情況進行考慮。但是由于護欄材料為鋼筋混凝土，變形難度較高，所以本文在分析研究過程中暫時不進行分析，僅僅對車輛與護欄之間所產(chǎn)生的碰撞力進行研究；最后，車輛駕駛?cè)藛T在護欄碰撞各個時間段內(nèi)要是都不采取防范措施，車輛在整個碰撞過程中屬于自由運動。

3 碰撞結(jié)果分析

在對碰撞試驗進行仿真性分析研究過程中，主要通過LS-DYNA進行分析，在分析完畢之后采取LS-PREPOSSTUI碰撞試驗結(jié)果進行研究。在對碰撞試驗結(jié)果分析上，從多個指標進行研究，例如車輛行駛速度、車輛位移、車輛行駛軌跡、車輛損壞程度，進而能夠得到最佳山區(qū)公路險要路段護欄優(yōu)化設(shè)計方案[3]。

在前四次碰撞試驗過程中，鋼混混凝土樁帽安裝在底座之上，車輛對碰撞過程中，都與樁帽接觸，進而車輛出現(xiàn)不同程度損傷，同時車輛還存在甩尾情況。雖然鋼筋混凝土樁帽能夠有效緩解車輛碰撞情況，車輛行駛速度有效降低，但是鋼筋混凝土樁在更換上難度較高。在第五次碰撞試驗內(nèi)，車輛與護欄之間碰撞十分強烈，護欄所發(fā)生的位移較大，道路變形情況嚴重，車輛受到嚴重損壞，對車輛駕駛?cè)藛T造成嚴重影響，所以可以排除在外。在第六次碰撞試驗內(nèi)，傷害指標系數(shù)較小，護欄所具有的導(dǎo)向作用并不顯著[4]。

4 結(jié)語

本文在對山區(qū)公路險要路段側(cè)護欄優(yōu)化設(shè)計方案分析研究內(nèi)，采取碰撞仿真分析結(jié)果，按照車輛行駛軌道對護欄設(shè)計方案進行了解，判斷車輛在護欄碰撞之后是否能夠正常運行，對F型護欄應(yīng)用可行性進行研究。研究之后發(fā)現(xiàn)，第七次碰撞試驗護欄設(shè)計方案效果最為理想，能夠有效提高山區(qū)險要路段安全性能，保證車輛安全行駛。

參考文獻

[1]福建計劃3年內(nèi)改造1066座危橋險要路段加設(shè)護欄[J].福建交通科技，2012，04：2.

[2]張翔，賀志昂，李雪松.HA級特高等級鋼護欄施工工藝研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2016，10：205-207.

[3]周靜，尚婷，閔強，李超.重載交通條件下山區(qū)農(nóng)村公路危險路段判別研究[J].黑龍江交通科技，2014，05：3-4+6.

[4]黎華寧.公路波形梁鋼護欄施工中注意的問題[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，09：37.