高速公路波形梁護(hù)欄安全性能提升方案設(shè)計(jì)

李 霞,田 遠(yuǎn),崔洪軍, 趙志強(qiáng),張志磊

(1. 河北工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院,天津 300401；2. 唐山鋼鐵國(guó)際工程技術(shù)有限公司,河北 唐山,063007；3. 深圳市綜合交通設(shè)計(jì)研究院有限公司,廣東 深圳,518003)

高速公路波形梁護(hù)欄安全性能提升方案設(shè)計(jì)

李 霞1,田 遠(yuǎn)1,崔洪軍1, 趙志強(qiáng)2,張志磊3

(1. 河北工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院,天津 300401；2. 唐山鋼鐵國(guó)際工程技術(shù)有限公司,河北 唐山,063007；3. 深圳市綜合交通設(shè)計(jì)研究院有限公司,廣東 深圳,518003)

針對(duì)高速公路改擴(kuò)建中波形梁護(hù)欄的安全性能不足的問(wèn)題,秉著盡可能利用原有護(hù)欄結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念,提出了波形梁護(hù)欄升級(jí)改造方案。該方案不但提高了護(hù)欄的抗彎抗剪能力,并考慮材料的易獲得性和施工標(biāo)準(zhǔn)化的要求,設(shè)計(jì)了橫隔梁的尺寸；通過(guò)研究土體與路肩的阻力,計(jì)算立柱的埋置深度,以提高護(hù)欄的抗拔承載力；針對(duì)失控車輛碰撞護(hù)欄時(shí)立柱內(nèi)的剪力和彎矩分布特性,根據(jù)鋼管混凝土結(jié)合的“統(tǒng)一理論”對(duì)護(hù)欄鋼管立柱進(jìn)行配筋設(shè)計(jì),以增強(qiáng)護(hù)欄立柱的抗剪性能和抗彎拉性能。利用力學(xué)仿真軟件LS-DYNA對(duì)改造后的波形梁護(hù)欄進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:在相同的碰撞條件下,升級(jí)改造后的護(hù)欄能夠有效攔阻失控車輛,波形梁最大位移等數(shù)據(jù)均能滿足要求,防撞性能得到了大幅提高。

道路工程；安全工程；波形梁護(hù)欄；碰撞仿真；橫隔梁

高速公路波形梁護(hù)欄是一種連續(xù)的梁柱式護(hù)欄結(jié)構(gòu),當(dāng)受到車輛碰撞作用時(shí),其主要是通過(guò)護(hù)欄板和立柱的共同變形來(lái)吸收碰撞能量,并迫使車輛改變方向,以達(dá)到阻止失控車輛越出路外或進(jìn)入對(duì)面車道的目的[1]。

波形梁護(hù)欄自1989年開(kāi)始在我國(guó)推廣使用,是當(dāng)前公路上使用數(shù)量最多的一種護(hù)欄形式。我國(guó)現(xiàn)行高速公路除特殊路段外,大多采用JTJ074—94《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《94規(guī)范》)[2]和JTG/D81—2006《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《06規(guī)范》)[3]中的A，Am級(jí)波形梁護(hù)欄。通過(guò)對(duì)近幾年高速公路事故調(diào)查發(fā)現(xiàn),隨著大型車輛和重載車輛數(shù)量的激增,《94規(guī)范》中A，Am級(jí)波形梁護(hù)欄的波形梁板拉斷、立柱斷裂、絆阻車輪的現(xiàn)象十分嚴(yán)重[4]。盡管《06規(guī)范》中的A級(jí)波形梁護(hù)欄在結(jié)構(gòu)形式,安裝施工和使用材料等方面提高了護(hù)欄的強(qiáng)度,但是仍然無(wú)法滿足道路安全的強(qiáng)度要求。如果將強(qiáng)度不夠的波形梁護(hù)欄全部拆除換裝《06規(guī)范》波形梁Am級(jí)波形梁護(hù)欄必然造成資源浪費(fèi),不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。因此,提出一種切實(shí)可行的改造方案對(duì)護(hù)欄進(jìn)行升級(jí)改造已經(jīng)刻不容緩。

筆者以《94規(guī)范》中的路側(cè)A級(jí)波形梁護(hù)欄為例,針對(duì)高速公路波形梁護(hù)欄提出了升級(jí)改造方案,使改造后的護(hù)欄滿足防撞性能要求。進(jìn)而利用LS-DYNA顯式動(dòng)力分析程序,建立了車輛-護(hù)欄碰撞仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚5],并對(duì)升級(jí)后的波形梁護(hù)欄的防撞性能進(jìn)行了檢驗(yàn)。

1 波形梁護(hù)欄升級(jí)改造方案設(shè)計(jì)

1.1 護(hù)欄設(shè)施升級(jí)改造方案

對(duì)《94規(guī)范》和《06規(guī)范》這兩種規(guī)范的路側(cè)護(hù)欄的一般構(gòu)造進(jìn)行對(duì)比,如表1。

表1 兩種規(guī)范一般構(gòu)造對(duì)比

通過(guò)表1不難看出,《06規(guī)范》中的波形梁護(hù)欄通過(guò)增加有效埋置深度和碰撞點(diǎn)到路基邊緣之間的距離來(lái)增加護(hù)欄立柱土基與立柱固結(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性,通過(guò)增加護(hù)欄立柱直徑、波形梁板厚和防阻塊壁厚來(lái)增加護(hù)欄的抗剪抗拉性能,以達(dá)到提升防撞性能的目的。但在個(gè)別路段例如圓曲線半徑過(guò)小、超高不當(dāng)、線性組合不合理等路段,《06規(guī)范》A級(jí)波形梁護(hù)欄依然存在防撞能力不足的現(xiàn)象。并且,《06規(guī)范》沒(méi)有對(duì)《94規(guī)范》中的高速公路波形梁護(hù)欄做出明確要求或提出改進(jìn)方案。

鑒于此,筆者盡可能利用原有舊路護(hù)欄結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念,以《94規(guī)范》的A級(jí)防撞波形梁護(hù)欄為例,提出舊路波形梁護(hù)欄的升級(jí)改造方案,其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 波形梁護(hù)欄升級(jí)改造設(shè)計(jì)Fig.1 The upgrading and rehabilitation of guardrail

該方案主要從3個(gè)方面對(duì)舊路波形梁護(hù)欄立柱進(jìn)行安全性提升:① 增加立柱的埋置深度,以保障護(hù)欄在碰撞過(guò)程中護(hù)欄立柱土基與立柱固結(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性；② 在立柱中澆筑自密實(shí)混凝土,并配置縱向鋼筋,以提高立柱整體抗彎能力；③ 在原立柱基礎(chǔ)上加橫隔梁,彌補(bǔ)波形梁板厚度的不足,并提升護(hù)欄抗拉抗剪性能。

升級(jí)改造方案最大限度的利用了《94規(guī)范》中的波形梁護(hù)欄,節(jié)省造價(jià),通過(guò)增加配筋和增加埋深,使護(hù)欄防撞能力滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 升級(jí)護(hù)欄橫隔梁設(shè)計(jì)

筆者采用上加橫隔梁的方法彌補(bǔ)波形梁板厚度的不足,提高護(hù)欄的攔阻能力,避免車輛在碰撞過(guò)程中騎跨護(hù)欄。通過(guò)橫隔梁與立柱連接處增加傳力途徑,有利于碰撞力向多跨波形梁傳遞,減小了波形梁立柱受力集中,避免立柱發(fā)生過(guò)大變形而喪失穩(wěn)定性。橫隔梁能更好地引導(dǎo)失控車輛沿護(hù)欄方向行駛,在摩擦阻力的作用下,緩慢降低車速,保護(hù)駕駛員安全。

上層立柱和上層鋼梁橫梁尺寸確定，主要考慮材料的易獲得性和施工標(biāo)準(zhǔn)化的要求。立柱選用φ102×5.5型,直徑的選擇首先保證便于插入下層立柱,并且不能留有過(guò)大縫隙,活動(dòng)立柱與固定立柱間隙為:(114-2×4.5-102)/2=1.5 mm,同時(shí)立柱直徑還應(yīng)考慮國(guó)家現(xiàn)有規(guī)格標(biāo)準(zhǔn),從而降低制作費(fèi)用。上層立柱由于孔徑有所降低,為保證其抗彎強(qiáng)度,將壁厚增加為5.5 mm。該尺寸與SA級(jí)路側(cè)護(hù)欄一致,故其配套用鋼梁也與其保持一致,采用φ89×4.5。均可從市場(chǎng)上直接購(gòu)得,不需要特殊加工,材料要求和安裝方法均參照SA級(jí)路側(cè)護(hù)欄執(zhí)行。橫隔梁設(shè)計(jì)如圖2。

圖2 橫隔梁設(shè)計(jì)Fig.2 Design of cross beam

1.3 立柱埋深H1的確定

在地基土強(qiáng)度較弱或者埋置深度不滿足要求的情況下,若大型車輛撞到護(hù)欄上,護(hù)欄立柱不會(huì)彎折,而是從土中撅出,這樣護(hù)欄的防撞能力將無(wú)法得到完全發(fā)揮。要獲得等同于《06規(guī)范》推薦結(jié)果的抗拔力,埋置深度必須有相應(yīng)的增加。

取一段埋置于土中的立柱為研究對(duì)象,其受力如圖3。圖3中,F為拔力；f為周圍路肩與土體的阻力；F1為立柱底面所受拉力。當(dāng)F≥f+F1時(shí),立柱被拔起[6]。

圖3 立柱受力Fig.3 Force on the standing post

取圖3(b)中扇形單元體為研究對(duì)象,根據(jù)受力平衡,立柱抗拔力等于路肩與土體的最大阻力為f1,f1由式(1)可得。路肩與土體的最大阻力主要由剪力提供[6]。

f1=λihirθ

(1)

式中:f1為單元體受到的最大阻力,N；λi為路肩第i層所能承受的最大剪應(yīng)力,N/mm2；hi為路肩第i層厚度,mm；r為立柱外徑,mm；θ為圓心角,(°)。

設(shè)路肩結(jié)構(gòu)層厚度為h1,h2…,hn。則立柱受路肩的最大阻力等于路肩結(jié)構(gòu)層所受最大剪力。

(2)

取立柱底面單元體為研究對(duì)象,如圖4。其所受最大拉力如式(3)[6]:

(3)

式中:ξ為立柱底面處路肩填土所能承受的最大拉應(yīng)力,MPa。

圖4 立柱底面單元體Fig.4 Unit body at the bottom of the standing post

為使護(hù)欄立柱升級(jí)改造方案獲得與《09規(guī)范》立柱推薦結(jié)構(gòu)相同的抗拔力,可反算得到升級(jí)改造方案立柱的計(jì)算埋置深度為1 700 mm,所以立柱增加埋深為600 mm。

1.4 澆筑高度H2的確定

路側(cè)A級(jí)護(hù)欄在改造后與原護(hù)欄在受力上發(fā)生了很大變化,故在對(duì)改造后護(hù)欄混凝土澆筑深度,箍筋配置選取3個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行分析。

B點(diǎn)為鋼管受彎承載力與碰撞力產(chǎn)生彎矩相等點(diǎn)。在B以上,立柱受彎承載力大于碰撞力產(chǎn)生的彎矩,故可以不澆筑混凝土；反之,則需澆筑混凝土。B距離路面的高度計(jì)算如式(4):

(4)

經(jīng)計(jì)算,臨界點(diǎn)B距離路面的距離為162mm。立柱中澆筑混凝土的高度H2為1 538mm。

考慮護(hù)欄立柱加混凝土封層后,立柱的最大力矩將發(fā)生在地表處,故在立柱內(nèi)澆筑混凝土?xí)r，澆筑于路面上10cm以上,即擬定立柱內(nèi)澆筑高度H2為1 800mm。

1.5 立柱配筋設(shè)計(jì)

承受橫向沖擊作用的路側(cè)A級(jí)護(hù)欄的受力狀態(tài)和作用過(guò)程非常復(fù)雜,主要是通過(guò)護(hù)欄板和立柱的彎曲變形來(lái)吸收碰撞能量,護(hù)欄立柱承載力隨著地基土強(qiáng)度的不同而發(fā)生變化。假定所研究的公路地基較強(qiáng),土反力沿埋置深度均勻分布,整個(gè)系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化為單根立柱——地基土的簡(jiǎn)化模型系統(tǒng)進(jìn)行研究。

筆者采用配筋鋼管混凝土對(duì)立柱進(jìn)行加強(qiáng)，單層縱向鋼筋沿最大外徑配置。在鋼管中配置鋼筋混凝土，能有效提高立柱鋼管的抗壓、抗彎性能和變形性能,提高構(gòu)件的延性和韌性,抑制鋼管的整體剪切破壞和碰撞過(guò)程中的脆性剪切破壞。由鋼管混凝土“統(tǒng)一理論”,鋼管素混凝土結(jié)構(gòu)組合強(qiáng)度計(jì)算如式(5)[7]:

fsc=(1.21+Bξ+Cξ2)(1+2θ)fck

(5)

式中:fsc為配筋鋼管混凝土組合強(qiáng)度,N/mm2；fck為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度,N/mm2；B為系數(shù),B=0.176×(fy/235)+0.974；C為系數(shù),C=0.104×[fck(1+θ)/20.1]+0.031；ξ為鋼管與混凝土套箍系數(shù),ξ=(Asfy)/(Acfck)；θ為箍筋等效套箍系數(shù)。

根據(jù)疊加原理,并考慮箍筋的約束作用,以圓形鋼管塑性發(fā)展系數(shù)1.15計(jì)算得到式(6)[7]。

Mc=Msc+M=γmWscfsc+1.15Wcf

(6)

式中:fsc為配筋鋼管混凝土組合強(qiáng)度,N/mm2；f為縱筋屈服強(qiáng)度,N/mm2；Wc為配筋鋼筋混凝土中縱筋截面模量,mm3。

在立柱中等間距配置6A8,箍筋采用螺紋鋼筋A(yù)8@200,其抗彎承載力Mc=27.03 (kN·m)>Mmax=11.79 (kN·m)。

2 改造后的立柱彎矩、剪力校核

改造后的立柱在設(shè)計(jì)碰撞力作用下,受力分析如圖5。

圖5 水平荷載下改造后的受力Fig.5 The stress of renewed standing post under horizontal load

對(duì)立柱中澆筑混凝土的AC段,剪力主要由外部鋼管承受,根據(jù)GB50017—2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[8],受彎構(gòu)件受剪承載力如式(7):

(7)

式中:V為計(jì)算截面沿腹板平面作用的剪力；S為計(jì)算剪應(yīng)力處以上毛截面對(duì)中和軸的面積矩；I為毛截面慣性矩；tw為腹板厚度；fv為鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

C點(diǎn)為《94規(guī)范》立柱鋼管埋深最大點(diǎn)如圖5(a),C點(diǎn)以下碰撞力產(chǎn)生的彎矩和剪力由澆筑的鋼筋混凝土承受,C點(diǎn)的最大剪力15.19 kN,最大彎矩5.94 kN·m。

圓形截面受彎承載力驗(yàn)算如式(8)、式(9)[9]:

(8)

(9)

式中:A為圓形截面面積,mm2；As為全部縱向普通鋼筋截面積,mm2；r為圓形截面半徑,mm；rs為縱向普通鋼筋重心所在圓周的半徑,mm；α為對(duì)應(yīng)于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角與2π的比值；αt為縱向受拉普通鋼筋面積與全部縱向普通鋼筋面積的比值；C點(diǎn)鋼筋混凝土受彎承載力 6.37 (kN·m)>5.94 (kN·m),滿足強(qiáng)度要求。

C點(diǎn)以下剪力由鋼筋混凝土承受,圓形受彎構(gòu)件的斜截面受剪承載力的驗(yàn)算如式(10):

(10)

式中:αcv為斜截面混凝土受剪承載力系統(tǒng),對(duì)一般受彎構(gòu)件取0.7；Asv為設(shè)置在同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積；s為沿構(gòu)建長(zhǎng)度方向的箍筋間距；fyv為箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；b為構(gòu)建的截面寬度,對(duì)圓形截面取1.76r；h0為構(gòu)建的截面有效高度,對(duì)圓形截面取1.6r。

配置螺旋鋼筋A(yù)8@200受剪承載力為40.41kN>15.19kN,滿足強(qiáng)度要求。經(jīng)校核立柱配筋滿足強(qiáng)度要求。

3 護(hù)欄升級(jí)改造工藝及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

3.1 升級(jí)改造護(hù)欄的創(chuàng)新施工工藝

舊護(hù)欄設(shè)施升級(jí)改造的施工過(guò)程主要涉及鉆孔、下放鋼筋籠和灌注混凝土3個(gè)步驟。具體的施工工序包括:平整場(chǎng)地→泥漿制備→埋設(shè)護(hù)筒→鋪設(shè)工作平臺(tái)→安裝鉆機(jī)并定位→鉆進(jìn)成孔→清孔并檢查成孔質(zhì)量→下放鋼筋籠→灌注自密實(shí)混凝土→養(yǎng)護(hù)28d→投入使用。

施工采用已有的護(hù)欄打樁機(jī)對(duì)護(hù)欄的埋深進(jìn)行增加,用小型鉆孔機(jī)加設(shè)110mm取土鉆，取出舊護(hù)欄管內(nèi)的土體,并通過(guò)小型吊車吊入鋼筋籠,澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)28d即可投入使用。施工采用固有的機(jī)械器具,工藝簡(jiǎn)單,無(wú)需開(kāi)發(fā)更多專用的施工器械。

3.2 升級(jí)改造前后護(hù)欄經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

以實(shí)際工程中中護(hù)欄定額為例,計(jì)算100m護(hù)欄安裝所需的整個(gè)花費(fèi)。

購(gòu)置安裝新型護(hù)欄成本，考慮拆卸護(hù)欄及購(gòu)置安裝新護(hù)欄的購(gòu)置護(hù)欄費(fèi)用，包括人工費(fèi)用、機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用、材料費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用。通過(guò)計(jì)算得到100m護(hù)欄全部更換所需成本為11 307.6元。舊護(hù)欄升級(jí)改造成本僅需考慮增加的護(hù)欄彎脖、橫隔梁、鋼筋籠及自密實(shí)混凝土的費(fèi)用,并考慮到工藝復(fù)雜性增加的人工,計(jì)算得到護(hù)欄升級(jí)改造僅需4 815.43元。

不難看出,舊護(hù)欄升級(jí)改造所需的成本較完全更換新護(hù)欄大大減少,節(jié)省了材料,具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益前景。

4 新型護(hù)欄碰撞力學(xué)仿真試驗(yàn)

為研究上加橫隔梁后對(duì)護(hù)欄整體性能的影響和混凝土護(hù)欄的防撞能力,筆者在相同碰撞條件下對(duì)改造后的3mm波形梁護(hù)欄(簡(jiǎn)稱新護(hù)欄)和3mm的波形梁護(hù)欄(簡(jiǎn)稱舊護(hù)欄)利用Hypermesh建立有限元模型,并在力學(xué)軟件LS-DYNA的環(huán)境下。進(jìn)行了實(shí)車碰撞的仿真試驗(yàn)[10-12]。并從護(hù)欄結(jié)構(gòu)完整性、車輛運(yùn)行軌跡、最大位移等方面評(píng)價(jià)了新護(hù)欄與混凝土活動(dòng)護(hù)欄的安全性。

處理后的護(hù)欄有限元模型,按照1∶1比例建立,立柱間距4m,護(hù)欄長(zhǎng)度24m,如圖6。

圖6 護(hù)欄整體及細(xì)部Fig.6 The whole and local of guardrail

對(duì)新護(hù)欄和舊護(hù)欄進(jìn)行相同碰撞初始條件下的碰撞仿真試驗(yàn),車輛碰撞過(guò)程如圖7和圖8；護(hù)欄破壞如圖9；改造前后波形梁護(hù)欄動(dòng)態(tài)位移如圖10。

圖7 改造前后護(hù)欄駛出主視圖Fig.7 The front view of run-off-road vehicles before and after the transformation

圖8 改造前后護(hù)欄駛?cè)腭偝鰣DFig.8 The image of entry-exit road barrier before and after renewal

圖9 改造后護(hù)欄最大變形處破壞Fig.9 The failure of new specification guardrail at the maximum deformation

圖10 改造后護(hù)欄動(dòng)態(tài)位移曲線Fig.10 Dynamic displacement curve of transformed guardrail

通過(guò)分析得到,改造后護(hù)欄滿足規(guī)范對(duì)A級(jí)碰撞等級(jí)要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)高速公路改擴(kuò)建的要求,并結(jié)合規(guī)范對(duì)護(hù)欄強(qiáng)度的要求,筆者對(duì)《94規(guī)范》中的A型波形梁護(hù)欄進(jìn)行了升級(jí)改造,首創(chuàng)了具有上橫隔梁的護(hù)欄仿真模型。

在充分利用舊護(hù)欄的基礎(chǔ)上,通過(guò)上加橫隔梁、增加埋深等方法提高護(hù)欄的防撞能力。不僅能夠適用于《94規(guī)范》及《06規(guī)范》中舊護(hù)欄的升級(jí)改造,也適用于個(gè)別路段新護(hù)欄強(qiáng)化。通過(guò)改造前后護(hù)欄的仿真試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn),車輛在碰撞改造前護(hù)欄的過(guò)程中出現(xiàn)了騎跨護(hù)欄的現(xiàn)象,同時(shí),立柱對(duì)車輛產(chǎn)生了絆阻效應(yīng)。而改造后的護(hù)欄對(duì)車輛的攔阻效應(yīng)明顯,未發(fā)生車輛騎跨、穿越和橫轉(zhuǎn)現(xiàn)象,波形梁充分展開(kāi),防阻塊變形充分,能夠很好地收碰撞能量,減小出現(xiàn)二次碰撞的可能性。護(hù)欄的最大位移、車輛峰值加速度等均能滿足要求。

文中舊護(hù)欄升級(jí)改造設(shè)計(jì)尚未投入實(shí)際改造工程當(dāng)中,對(duì)其防撞性能的分析還需更多實(shí)車的碰撞數(shù)據(jù),這也是之后學(xué)者需要研究的主要內(nèi)容。

[1] 衛(wèi)軍,金秀娜,董榮珍,等.波形梁護(hù)欄結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)防撞性能的影響[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2013,35(4):90-95. WEI Jun, JIN Xiuna, DONG Rongzhen, et al. Influence of structure parameters on W-beam guardrail crash wothiness[J].JournalofWuhanUniversityofTechnology,2013,35(4):90-95.

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A Design Scheme to Improve the Safety Performance of Corrugated Beam Crash Barrier on the Freeway

LI Xia1, TIAN Yuan1, CUI Hongjun1, ZHAO Zhiqiang2, ZHANG Zhilei3

(1. School of Civil Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401,P.R.China； 2. Tangshan Iron & Steel International Engineering Technology Limited Company, Tangshan 063007, Heibei,P.R.China； 3. Shenzhen Transportation Design & Research Institute Limited Company, Shenzhen 518003, Guangdong,P.R.China)

Aiming at the inadequate safety performance of the corrugated beam crash barrier in highway rehabilitation and expansion program, in light of the design principle of referrable utilization of existing crash barrier to greatest extent, an innovative scheme of improving existing corrugated beam crash barrier was proposed for the first time. This scheme proposed not only upgraded the bending shear resistance of the crash barrier but also a cross beam was designed in compliance with the requirement on material workability and standard construction. By investigating the resistance of soil and road shoulder, the penetration depth of vertical post was calculated to improve the crash barrier’s bearing capacity against uplifting. For purpose of the properties of shear force and bending moment distribution in the standing post in moment of collision between the post and vehicle out of control. Reinforcement arrangement in the steel tubular post of crash barrier was designed in accordance with “ uniform theory” to improve shear and bending resistance properties of the crash barrier. Finally mechanical simulating software of LS-DYNA was applied in simulating test on the corrugated beam crash barrier. The experiment results show that under similar colliding conditions, the upgraded crash barrier can effectively impede the vehicle beyond control and the maximum displacement of the corrugated beam with its impact capacity improved in big magnitude meets the specifications.

road engineering; safety performance; crash simulation; beam guardrail; crossbeam

10.3969/j.issn.1674-0696.2016.05.08

2015-05-18；

2015-06-09

河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(E2013202228)；河北省交通運(yùn)輸廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(Y-090123；C080213)

李 霞(1981—)，女，河北新樂(lè)人，講師，博士，主要從事道路交通規(guī)劃方面的研究。E-mail:diyilixi@126.com。

田 遠(yuǎn)(1992—)，男，河北隆堯人，碩士研究生，主要從事交通運(yùn)輸規(guī)劃方面的研究。E-mail:751194639@qq.com。

U417.1+2

A

1674-0696(2016)05-032-06