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中央分隔帶護欄模具介紹

  高速公路中央分隔帶混凝土防護欄有著汽車防撞水平強、指引作用好的特性,在車流量大的道路可很大程度上地降低相撞意外財產損失,另外保養和檢修工作難度小,節約保養成本。現階段,國內廣泛選用的波形梁護欄有著安全防護水平較低、橫著變位大,常造成機動車輛衝越防護欄闖進對向行車道釀出惡劣車禍等狀況;而已建造的混凝土防護欄大都選用新澤西型防護欄,該防護欄有著指引作用上的缺點,使用中車禍狀況較多,外型也較為中規中矩。因而,需要對高速公路中央分隔帶混凝土防護欄做更進一步的探討,研發出一類適用國內高速公路基本建設進步的可以信賴、性價比高、功能搭配的中央分隔帶新型混凝土防護欄。

  福建交通廳於2002年項目立項,研發探討高速中央分隔帶混凝土護欄模具。此項成就已於2006年7月經過專業人士評定,評定結論指出該防護欄有著可以信賴、很強的汽車防撞水平和優良的指引作用,另外考慮園林綠化、防眩目等綜合性公共交通作用。接下來就3期防護欄方案設計和檢驗環節開展簡略講解。

1、三期護欄結構介紹

  第一期防護欄構造關鍵是在調研分析國內國外防護欄探討使用的基本上,對閩華Ⅰ型橋梁護欄開展改善產生的。防護欄選用單方位受力主筋方案設計,即水平建築鋼筋為縱向鋼筋4O10,縱向建築鋼筋為構造鋼筋,護欄高度為90cm,每段防護欄長度4m,基礎設置支撐點塊,間隔4m,防護欄段間選用傳力杆開展聯接,圖1為第一期防護欄的橫斷麵方法。

圖1 第一期護欄的斷麵形式

  第二期防護欄在第一期的基本上開展改善。護欄高度由一期的90cm改成100cm;防護欄箍筋方法改成雙重箍筋,縱向和橫著建築鋼筋均為縱向鋼筋;槽體支撐點塊間隔由4m改成2m。

  第三期防護欄在匯總前兩期防護欄檢驗的基本上開展改善:更改箍筋方法;防護欄段相互連接由傳力杆改成方鋼聯接,見圖2、3。

圖2 方鋼連接的布置方案

圖3 連接方鋼大樣

2、形式改進及原因分析

2.1護欄坡麵改進及增設阻爬坎

  研究組在新澤西型防護欄坡麵的基礎上開展改善,最後確認提升型混凝土防護欄的坡麵結構形式(見圖4)。根據選用動態性數值模擬的方法開展剖析,剖析結果顯示,小轎車撞擊防護欄時,新澤西型和改進版防護欄均具備優良的導向性功能,汽車均修複整車方法狀。

圖4 新澤西型護欄坡麵優化型護欄坡麵

2.2防護欄基礎形式

  防護欄基礎的支撐點塊的功能主要是管束防護欄的橫縱偏移和減少防護欄形變。一期防護欄選用間隔為4m的支撐點塊,從實驗的狀況看,防護欄基礎部位產生了縱向縫隙,說明防護欄基礎適用間隔過大,導致防護欄水準抗彎強度能力不足。以便確認防護欄構造的支撐點塊布局方法,研究組根據重錘衝擊試驗,來調查4種不一樣支撐點方法(邊緣設定,間隔4m、頂端和中間設定,間隔2m、滿鋪、距端部1m設定,間隔2m,見圖5)承擔衝擊性功能的主要表現。實驗結果顯示在防護欄頂端設定支撐點塊,間隔2m的防護欄,在設計方案載荷功能下,並沒有顯著的毀壞,防護欄能夠將載荷傳送到兩邊,並準許防護欄具備相應形變範疇,因而,整體考量,該布局方法適宜。

圖5 護欄支撐塊布置形式

2.3護欄高度

  護欄高度是防護欄構造的一種關鍵主要參數。防護欄高,針對阻攔汽車翻過有益,可是,會提升防護欄的工程造價,加劇混凝土防護欄對乘客的壓迫感,擋住乘客的橫縱視野,減少搭車舒適度等。防護欄矮,能夠節約材質,但將會不能合理地阻攔汽車翻過,喪失其安全防護功能。第一期實驗說明實驗汽車(客車)的側傾視角很大,側傾斜角大會使車身撞擊防護欄一邊聚集了車身所有載荷,導致汽車毀壞比較嚴重,或因為側傾斜角渡過大而產生車禍。因而根據剖析估算,第二期、第三期護欄高度改成100cm。

2.4構造強度

  第一期和第二期防護欄構造強度均選用靜力估算的方法設計方案。第一期碰撞試驗防護欄產生了大量的縱向和斜向縫隙,局部產生了粉碎性毀壞,說明防護欄強度並沒有滿足設計方案要求;根據對一期防護欄強度重新設計方案,第二期實驗的結果顯示,防護欄豎直鋼筋最大應變遠小於設計方案應變,鋼筋遠並沒有屈服,強度設計方案偏於保守。根據第一期和第二期防護欄實驗說明選用靜力方法設計方案防護欄,無法對防護欄受力開展準確地剖析。因而,第三期實驗選用防護欄的動力響應設計方案防護欄構造(估算簡圖見圖6)。計算結果(第三期)比較見表1。

圖6 動力響應計算簡圖

表1 每公裏護欄(雙側)用鋼量

2.5護欄連接構件

  用傳力杆連接能夠將碰撞力傳遞到相鄰護欄,護欄整體性較好,但碰撞後相鄰護欄頂部易出現不連續情況(頂部橫向位移差5cm左右),而且護欄在拚裝更換時施工較為困難。因此,第三期護欄結構采用方鋼連接。

3試車碰撞實驗

  課題組前後對三期結構設計的混凝土護欄結構進行了實車碰撞驗證試驗。並通過對試驗數據進行分析,得到以下主要結論。

3.1護欄的結構強度

  第一期護欄碰撞試驗表明,護欄的斜向裂縫較大,說明護欄的橫向和豎向鋼筋配筋不足,同時,由於支撐塊間距偏大造成護欄抗彎能力不足,因此護欄強度沒有滿足設計要求;第二、三期護欄試驗,護欄的整體變形較小,滿足結構強度要求,但三期比二期結構設計鋼筋節約用量8.16t,因此采用第三期結構強度設計。

3.2護欄的導向能力

  護欄具有較好的導向能力,所有碰撞試驗車輛的駛出角度都很小,均遠小於碰撞角度的60% ,護欄能夠較好地防止車輛在碰撞護欄後駛入對向車道。但第一期試驗,大客車嚴重側傾甚至翻車,說明護欄高度不足;護欄高度增加後的第二期、第三期護欄實車碰撞試驗,碰撞車輛均未發生嚴重的側傾或翻車,表明改進後護欄具有足夠的安全儲備

3.3乘員損傷

  三期護欄碰撞試驗中,乘員所受縱向最大衝擊加速度(10毫秒平均值)均小於20 g (g為重力加速度) ,滿足混凝土護欄安全評價標準的要求。

3.4車輛的損傷

  由於混凝土護欄的剛性較大,碰撞後車輛的損傷一般較大,大多數車輛的左前部車體均有不同程度的損壞和變形,主要體現在車輛保險杠、車前窗、前軸及車尾部的損壞。

3.5護欄連接形式

  通過實車碰撞試驗結果分析表明,護欄預製段之間采用傳力杆連接和方鋼連接方式,均能有效地將碰撞護欄塊的碰撞力傳遞給相鄰護欄塊。但采用傳力杆連接方式容易出現護欄塊連接處頂部出現錯台,特別當碰撞點發生於連接處時,碰撞車輛很大概率在錯台處發生嚴重碰撞事故,而采用方鋼連接方式能很好的解決以上問題,碰撞車輛能比較平順地通過連接處。因此,項目采用方鋼連接形式作為混凝土護欄的連接方式。

3.6綜合功能

  項目還對護欄施工工藝、護欄下的管線布置、排水係統、養護工作、綠化、防眩等方麵進行了研究。結果表明,該形式的護欄能很好地適應高速公路防撞安全及美觀等功能上的要求。

4總結

  本項目采用新的思路對護欄的結構形式、強度、結構連接方式等進行了優化研究,並通過實車碰撞試驗驗證,結果表明優化後的中央分隔帶混凝土護欄,具有較強的防撞能力和較好的導向功能,各項評價指標均在容許範圍之內,能夠滿足評價標準的要求,且具有施工方便、滿足綠化、防眩、易養護等綜合功能,具備在我國高速公路上應用的條件。


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