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                噴塑高速路波形梁護欄板的三種結構形式

                發布者: 發布時間:2018/5/10 16:37:02 閱讀:次 【字體:

                  噴塑高速路波形梁護欄板是防止車輛越出路外或進入對向車道發生安全事故的重要安全設施。目前使用的噴塑高速路波形梁護欄板有三種結構形式:波紋鋼板結構的半剛性護欄、混凝土結構的剛性護欄及鋼纜索結構的柔性護欄。其技術特點是:剛性護欄主要是依靠失控車輛碰撞后爬高、轉向來吸收碰撞能量;半剛性護欄則是利用土基、立柱、波紋鋼板的變形來吸收碰撞能量,并迫使失控車輛改變方向;波形護欄板http://www.cqyekang.com/依靠纜索的拉應力來抵抗車輛的碰撞,吸收碰撞能量。

                交通運輸事業與旅游事業的高速發展,帶來客運、貨運流量的急劇增長,18000kg、25000kg的大型、特大型車輛的擁有量與日俱增,由此車輛越出路面、側翻等重大事故、惡性事故屢見不鮮。事實上,原有護欄產品的技術指標不符合對大型、特大型車輛防護等級的規定,2013年10月31日《公路護欄安全性能評價標準》(以下簡稱《標準》)實施,根據增強噴塑高速路波形梁護欄板性能的必要性,將公路護欄等級向上增加了兩個級別,分別對18000kg大型客、貨車六級SS)、25000kg特大型客、貨車(七級HB)、25000kg特大型客與55000kg特大型貨車(八級HA)的防護等級作出了規定!稑藴省穼嵤┖,達到了規定的防護等級,但是大型、特大型車輛防護護欄產品目前在市場上還是空白,公路實際運營時還是存在很大安全隱患。

                傳統噴塑高速路波形梁護欄板產品存在兩大經濟技術弊端:

                其一,傳統噴塑高速路波形梁護欄板的技術開發是在系統結構中都沒有特定的消能結構部件及其動能轉換數學模型的情況下進行的,這種僅僅依靠護欄材料變形范圍長度的技術理念沒有直接針對車輛撞擊護欄時動能轉換的本質問題,過于理想、簡單,且對護欄結構“力-功-能”變化轉換的能力“心中無底”?傊,并不盡人意。

                其二,由于技術方案結構原理的因素,目前公路護欄產品的經濟性與安全性的價值取向相悖。若提高護欄防護性能,其造價也隨著急劇增長頗,如SBM半剛型護欄造價為680元/m,而SBM剛型護欄造價則高達1050元/m,因此考慮到工程造價的因素,護欄設計往往不得不降低防護等級,使用SB級(四級)護欄;而對于非理性的車輛事故,發生SB級以上的撞擊是完全可能的,所以對于這種受造價制約而降低產品性能的方式存在很大安全隱患。

                作為上述問題的應對措施,重慶林鼎交通設施有限公司生產了一種防護性能等級高,消能效果好,造價及維護費用低的動能衰減裝置及應用該裝置的通用等級噴塑高速路波形梁護欄板。

                動能衰減裝置,包括兩端封閉的中空殼體,殼體兩側端蓋上分別設有供欄索穿過的通孔,且兩通孔與殼體中心軸線同軸;所述殼體內設有能夠產生伸縮形變將壓力轉換成機械能或熱能,從而消能的形變體,形變體兩端分別連接有破損裝置,破損裝置兩側分別固定設有承受壓力F后失效,從而消能的至少一個破損體;常態下,形變體兩端的破損裝置分別與欄索連接且被限制在破損裝置兩側的破損體之間。

                為使得事故發生后進行噴塑高速路波形梁護欄板維護時,能方便的恢復到原狀,護欄殼體兩側端蓋可拆卸,用于更換破損體。破損體更換完成然后安裝殼體兩側端蓋即可將噴塑高速路波形梁護欄板恢復到常用狀態,維修簡單迅速。

                相應的,動能衰減裝置的通用等級內江噴塑高速路波形梁護欄板,包括間隔設置固定于路基的立柱,在立柱上至上而下間隔固定有欄索,并且所有欄索在同一平面上,每兩立柱之間的欄索上均設有上述動能衰減裝置,所述欄索分別與動能衰減裝置內的兩個破損裝置固定連接,動能衰減裝置依次串聯在每根欄索上。整個護欄系統的欄索設置方式為平行間隔布置,上下欄索之間兩兩平行。甚至,所述每兩根立柱之間設置的動能衰減裝置上還可以并聯有至少一個動能衰減裝置。使得碰撞過程中護欄的軸向變形量與只有一個動能衰減裝置的軸向變形量相同,但是能夠吸收的碰撞能量卻增大。這樣更加能夠避免護欄軸向變形量大了之后車輛會沖出路基。

                為使得欄索固定于立柱上之后能夠張緊,并且能夠更多的吸收碰撞能量,所述立柱與地面接觸的根部為用彈性材料制成的柔性柱。這樣,在事故發生時,柔性立柱首先會起到一定的緩沖作用。

                噴塑高速路波形梁護欄板立柱中下部設有用于緩沖的柔性墊環,以主要針對重心低的車輛起緩沖作用;整個護欄系統包括5根欄索,位于立柱中下部的柔性墊環上固定有2根欄索,立柱中上部固定有3根欄索,中上部的3根欄索通過墊板與立柱固定,墊板與柔性墊環具有相同的厚度,以確保中上部的3根欄索與中下部的2根欄索在同一平面。

                欄索拉伸強度大于破損體與形變體強度之和。此外,立柱還可以做成中空的,可在立柱空腔中灌入砂子,亦可在一定程度上起到緩沖消能作用。

                工作原理:車輛撞擊時對欄索進行拉伸,欄索將拉伸力傳遞到動能衰減裝置,變為對其中破損體和形變體的作用力,破損體和形變體突發機械變形,將車輛撞擊動能轉換為機械能和熱能,由此實現衰減車輛撞擊動能的技術目標。其能量轉換平衡公式為:

                Ed=∑Ez(1)其中,Ed為車輛動能,Ez為動能衰減裝置吸收的能量;

                公式(1)中,車輛撞擊護欄動能Ed由《標準》規定的防護等級確定;∑Ez為動能衰減裝置吸收的能量之和,動能轉換的能力由動能衰減裝置使用的形變體、破損體使用的材料、結構及數量確定;

                噴塑高速路波形梁護欄板軸向變量(欄索長度變量)等于串聯在護欄系統中動能衰減裝置的軸向變量之和。并聯的動能衰減裝置增強系統動能轉換能力,不增加護欄軸向變形量。

                破損體與形變體消耗的能量之和確定護欄的轉換能量;破損裝置在環形凹槽中的行程之和確定欄索護欄長度的變形量;該種技術方案的特點是:當車輛撞擊護欄時,系統中總會有一批動能衰減裝置會突發機械變形,其消耗的能量會與車輛撞擊相當,由此吸收可能釀成事故的撞擊動能。

                各部分工作過程為:拉索被拉伸,將拉力傳遞給動能衰減裝置中的破損裝置,破損裝置在環形凹槽中平移并作用在破損體上,當破損體所承受的壓力超過其極限值之后,破損體被破壞,此過程中,破損體對破損裝置的阻礙作用吸收了部分撞擊能量;之后,破損裝置繼續被欄索拉伸,與破損裝置連接的形變體逐漸在拉伸力的作用下產生彈性形變,通過將撞擊動能轉化為彈性勢能從而起到消能作用,破損裝置到達限位臺階面后停止,至此,一個動能衰減裝置的能量轉換完成。

                對于整個噴塑高速路波形梁護欄板系統,在一個動能衰竭裝置受力的同時,可將其余的撞擊力迅速地傳遞到其它動能衰減裝置,消除更多的車輛撞擊能量。

                其主要技術特征的作用如下:

                破損體:一般由剛性材料制成,通過自身破壞從而進行緩沖消能?沙惺艿膲毫由其結構、材料性能、數量等確定,其抗剪力T為:

                T=tA(2)

                其中t為抗剪強度,A為受剪面積。

                形變體:通過產生彈性變形從而吸收撞擊能量。

                破損裝置:主要作用就是使破損體破損。

                內套管:主要起限位作用,防止形變體的變形量過大而使得破損裝置與兩端端蓋接觸,從在端蓋與破損裝置之間預留了足夠的空間,給后續維修中破損體的更換提供了方便。

                動能衰減裝置:這是一個將車輛撞擊動能轉換為機械能的部件,也是一個力學變向的結構部件。當車輛撞擊護欄時欄索被拉伸,動能衰減裝置將這種拉伸力轉變為對該部件中兩個方向的力,這個力將設置在其中的破損體剪截或壓縮,將形變體拉伸,使之突發機械變形,消耗一定能量,由此衰減車輛撞擊護欄的動能。

                顯著效果:通過在護欄系統中增加特別適用于低頻率動態消能的動能衰減裝置,使得護欄消能效果好,在造價與維護費用低的同時,力學技術指標可通過數學模型及動能衰減裝置中結構件的工藝參數精確的計算得出,從而使得技術指標可控。

                同時,噴塑高速路波形梁護欄板系統中的各部件成本低,產品的造價不因防護等級提升而增長,維修時只需簡單的更換破損體即可,其適應性更加廣泛、更加安全可靠,將公路護欄關鍵技術從本質上進行了大幅提升,實現了公路護欄關鍵技術的重大創新與技術進步。


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