江华瑶族自治县交通运输局 湖南永州 425500
摘要：在经济快速发展的推动下，国内的道路桥梁事业也在快速前进。众所周知，在道路桥梁工程中，护栏部件是必不可少的，可以有效降低车辆碰撞道路桥梁时的损失。梁柱式钢护栏具有很好的防护性能，当车辆碰撞到道路桥梁时可以产生一定的弯曲变形和张拉力，使得车辆受到的碰撞作用力有效减小，因此广泛应用于道路桥梁建设事业。鉴于此，本文就道路桥梁钢护栏的防撞性能展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：道路桥梁工程；钢护栏；防撞性能
1.道路桥梁护栏防撞性能研究方法
(1)实车碰撞试验的护栏防撞性能研究虽然精确性较高，但是实车碰撞试验需要很高的费用，车辆碰撞道路桥梁的过程较为复杂，容易受车辆的车速、碰撞角度等因素的影响，需要进行多次的实车碰撞试验才能对车辆与道路桥梁的碰撞过程进行全面的研究，在现实研究中往往容易受经济条件的限制而难以进行，使用性不高。(2)缩尺模型试验是将具有一定比例的车辆模型用于碰撞试验，是一种试验费用低且过程容易控制的试验方法，在实验室内进行可以实现车辆对护栏的冲击特性、撞击刚度等参数有效研究，但是在此研究方法中车辆模型的动力系统相似性问题难以解决。(3)数值模拟是一种通过建立相关的数学模型而实现护栏碰撞性能研究的方法，与前两者相比，这是一种比较实用的护栏防撞性能研究方法，尤其是近些年来，计算机技术的飞速发展，给数值模拟提供了技术支持。利用模拟仿真可以改变实验条件而进行多次重复的模拟实验，能够取得很好的研究结果。目前的数值模拟常用的有限元分析程序主要有一下几种：ABAQUS；MADYMO；PAM-CRASH；LS-DYDA等，在本文中，我们采用ABAQUS。
2.桥梁护栏设计方案
2.1护栏等级确定
护栏等级确定根据相关技术规范标准执行，高速公路一般为SS级，一级公路为SA级，二级、三级公路为SB级，四级公路为B级。在护栏等级确定时，应该考虑公路等级、设计时速、车辆驶出桥外有可能造成的交通事故等级，最终合理确定护栏等级，为后续工程施工奠定基础。
2.2护栏结构选型
护栏结构包括混凝土护栏、金属梁柱式护栏、组合式护栏三种，不同类型的护栏拥有自身特点和优势，工程建设中应结合具体情况合理选用。通常来说，混凝土护栏能实现较高的防护等级，造价低廉，方便养护维修，因而道路桥梁预制护栏一般选用混凝土护栏。根据道路桥梁施工和护栏的功能要求，施工中通常采用预制拼装护栏结构形式，首先在工厂预制完成护栏墙体，在道路桥梁施工现场进行预制块纵向拼接。然后完成桥梁翼缘板护栏连接施工任务，做好固定工作，确保结构稳固可靠，作为道路桥梁永久护栏使用。
2.3护栏坡面形式选择
混凝土护栏坡面形式有单坡面型和改进型（F型）两种。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆道路桥梁施工中，不管采用哪种坡面形式，都能发挥一定的缓冲和保护作用，在整个道路桥梁工程建设和运行中具有重要意义。通过对比研究和分析，桥梁护栏预制施工中，改进型（F型）坡面的优势更加明显。例如，当大型客车碰撞时，改进型（F型）护栏的突出部分能与车体直接接触，可以减小车辆的倾斜角度，增强护栏的抗倾覆能力以及导向能力。同时，该突出部分的强度和刚度得到改善，能减轻该处护栏的损坏程度。因此道路桥梁护栏预制施工中，更倾向于采用改进型（F型）护栏。3.有限元分析结果
在本文中，我们主要分析汽车模型以22.2m/s的碰撞速度在不同碰撞角度条件下碰撞护栏中部引起的护栏体系的变形情况。我们根据以20°碰撞角度撞击钢护栏的Mises应力云图发现，护栏横梁的受力和变形主要集中在中间段横梁部位，护栏横梁跨中具有比较大的应力。
碰撞速度相同时，碰撞角度下的碰撞情况引起的护栏横向位移也有较大的差别，本文中以护栏的中间横梁段作为对象研究护栏在不同碰撞角度下的横向位移情况。我们分析得知，护栏中间段横梁横向位移与碰撞角度具有一定的关系，碰撞角度越大则横梁横向位移越大。
不同碰撞角度下立柱和支托的最大应力与碰撞角度有近似正比的关系，碰撞角度越大，则最大应力越大，其中支托与立柱相比，前者的最大应力比后者的大。按照Q345结构钢3.45×108Pa的初始屈服应力计算，当角度在20°时支托部件就已经进入了塑性阶段，而当角度为45°时立柱才开始进入塑性阶段。
4.桥梁护栏预制施工工艺
4.1施工准备工作
因此，在具体施工之前，相关技术人员需要对施工地的地质、地形以及周围情况进行综合分析与考察，因为任何因素都可能影响施工质量，所以要进行详细勘察，然后根据施工地点的实际情况设计施工图纸，保证设计图纸的合理性与科学性，同时需要专业人员根据勘察报告数据对相应的施工各个环节中存在的问题进行评估，并根据实验结果安排施工顺序，同时，注重护栏的加工与制作，确保尺寸合理、质量必须严格把关，对于不合格的材料与机械设备严禁进入到施工场地，并且在施工现场设置合理的排水通道，尽量减少对周围建筑物以及生态环境的影响。并采取相应的防范措施，尽量减少施工质量问题，保证各个环节都可以顺利进行。要想真正控制好道路桥梁的施工质量与安全，必须做好施工之前的准备工作，对施工地的实际情况进行充分考察与了解，保证施工的顺利开展。在确定好准备工作的前提之下，接下来就进入到桥梁护栏预制施工现场，严格依据施工设计方案与质量控制目标开展桥梁护栏预制施工。
4.2预制块纵向连接
纵向连接主要考虑的是拆卸方便问题，通过对比与分析不同的技术方案，连接受力可靠性与经济性，寻找最佳的连接方案。在对混凝土桥面板湿接缝施工技术进行研究的过程中，需要对其与建筑之间产生的影响效果进行分析，对其作用力的可行性进行探究。首先，需要明确它对桥面板的不滞后结构受力情况。在具体的实施过程中，对桥面板不滞后的结构受力情况进行分析，需要采用一定的施工方案。对施工阶段中出现的跨主梁构件应力进行计算。在结构成桥之后，要能够结合实际施工情况，对钢主梁运营阶段的应力情况按照一定的荷载标准，对混凝土的桥面板和钢主梁进行设计。由于材料或者人为因素的影响，预埋螺栓很可能会出现偏差，为了降低偏差值，在施工过程中需要适当增大连接型钢的螺栓孔尺寸，还需要设置相应的垫片。
结语
通过对车辆碰撞道路桥梁的有限元模拟分析，得出以下结论：①护栏体系在碰撞过程中主要的受力部位为横梁跨中截面、支托弧形转弯处以及立柱与支托接触部分，这些部位最先遭受损坏，因此在道路桥梁工程中应注意护栏体系上述部位的设计；②车辆与道路桥梁的碰撞角度是影响护栏碰撞的一个重要因素，在碰撞速度保持不变的情况下，行车方向与护栏的夹角越大，护栏所受车辆撞击产生的应力和位移越大。
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论文作者:黄仁杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/4
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