整体货车和拖头货车碰撞护栏分析

为了解整体货车和拖头货车碰撞护栏的不同特性,建立经碰撞试验验证的有限元仿真模型,对两种车型碰撞护栏进行分析。结果表明,时速为65km/h、重33t的整体车和拖头车以20°角碰撞护栏后,能够平稳驶出且恢复到正常行驶姿态;整体车碰撞护栏碰撞力峰值出现2次,拖头车碰撞护栏碰撞力峰值出现3次,整体车最大碰撞力大于拖头车最大碰撞力;整体车驶出角度为4.2°,拖头车驶出角度为2°;整体车碰撞护栏动态位移最大为315mm,拖头车碰撞护栏最大动态位移为158mm。可见相同碰撞条件下,拖头车对护栏的破坏小于整体车。     

自防眩高防撞等级中央分隔带桥梁护栏开发

提出一种自防眩高防撞等级中央分隔带桥梁护栏结构,并运用计算机仿真方法对其进行安全性能分析。结果表明自防眩高防撞等级中央分隔带桥梁护栏能够有效防护车辆,小客车碰撞后驶出角度为3.5°,大客车碰撞后驶出角度为4.3°,大货车碰撞后驶出角度为6.3°;小客车碰撞后重心加速度最大值为18.5g;大客车和大货车碰撞后护栏最大动态变形量均小于50mm,且大货车碰撞后护栏最大动态变形量为大客车碰撞后的1.48倍,说明相同碰撞能量下,大货车对护栏的破坏程度大于大客车。自防眩高防撞等级中央分隔带桥梁护栏各项指标均满足评价标准要求,防撞等级达到SAm级,并在依托工程中实施应用。     

新型链式混凝土防撞活动护栏开发

提出链式混凝土防撞活动护栏结构,建立有限元仿真模型,并采用LS-DYNA显式有限元程序进行求解,最后利用实车碰撞试验对活动护栏进行安全评价。试验结果表明：碰撞后车辆能够恢复正常行驶姿态;小车、大车碰撞时护栏最大动态位移试验结果分别为1140mm、1250mm,仿真结果分别为1100mm、1430mm;小车、大车驶出角度试验结果分别为10.2°、6.8°,仿真结果分别为11.6°、7.6°;小车在行车方向、车宽方向、车高方向的加速度最大值试验结果分别为6.17g、9.4g、9.78g,仿真结果分别为8.1g、13.1g、7.2g。链式混凝土活动护栏各项指标满足评价标准要求,防撞能力达到93kJ。     

基于碰撞分析的特高防撞等级桥梁护栏安全评价

为降低危险路段车辆穿越护栏造成恶性事故的概率,提出特高防撞等级桥梁护栏设计方案,采用有限元仿真和实车足尺碰撞试验相结合的技术手段,对其安全性能进行评价。结果表明,车辆碰撞护栏后能够平稳驶出,并能够恢复到正常行驶姿态,小型车驶出角度为6．6°,大型车驶出角度为4．6°,大货车碰撞护栏动态位移最大值为347mm,小车重心处加速度最大值为16．7g;仿真结果与试验结果相一致,误差在10％以内。可见护栏各项指标均满足评价标准要求,具备630kJ防撞能力,可以在实际工程中应用,同时也表明运用仿真方法进行护栏安全评价具有一定的可行性。     

综合功能城市桥侧护栏开发

针对城市快速路对桥侧护栏的安全性、绿化、协调性的特殊需求,参考国内外相关标准提出城市快速路桥侧护栏碰撞条件和评价标准,开发出具有综合功能的桥侧护栏,并利用有限元仿真技术手段进行安全评价。研究结果表明,桥侧混凝土护栏结构能够有效防护车辆,小客车碰撞后驶出角度为7°,大客车碰撞后驶出角度为1.7°,小客车碰撞后重心加速度最大值为17.4g,大客车碰撞后护栏最大动态变形小于100mm,护栏达到SS级520kJ的防撞能力。护栏可进行绿化物种植,并能和灯杆、标志牌等协调安装。此种桥侧护栏已在实际工程中应用。     

高速公路中央分隔带波形梁护栏改造技术研究

广西柳南高速公路改扩建工程基于"波形梁护栏再利用"进行中央分隔带波形梁护栏改造。首先评估原护栏构件技术状况,确定其可重复再利用,然后在原护栏基础上设计出组合式双排双波形梁护栏结构,按照SBm级(280kJ)碰撞条件进行1.5t小客车和10t大客车碰撞的安全性能仿真分析和实车碰撞试验,经检验护栏安全性能满足评价标准要求,仿真和试验结果相比,护栏和车辆的变形、小客车车体重心处加速度以及车辆姿态和轮迹的整体趋势基本一致,定量指标仿真结果误差为1.2%~18.2%。与拆除原波形梁护栏、新建SBm级三波梁护栏相比,该改造方案可节省钢材用量约63%,经济效益显著。     

可开启移动式公路防撞护栏研发

提出一种兼具开启移动功能和安全防撞功能的可移动式防撞护栏新结构,通过组织实施开启移动试验与实车足尺碰撞试验对护栏开启功能和防撞功能进行了检验。试验结果表明:护栏在两人协作情况下可实现迅速开启,即开启10m以上长度用时不到1min;护栏对于小客车、中型客车和大型货车三种车型均实现了良好的拦截功能、导向功能和乘员缓冲保护功能,各项安全性指标均可以满足评价标准要求。该结构的成功研发和应用,将大大提升相应路段安全水平。     

洛塘河双层高架特大桥护栏碰撞条件与评价标准

合理确定护栏碰撞条件及评价标准是新型护栏设计的重要工作。护栏碰撞条件由碰撞车型、车辆质量、碰撞速度和碰撞角度这四大基本要素组成，四种要素组合确定了护栏的防撞能力和防撞等级，这些因素是护栏设计的基础，且护栏的安全评价标准则是判断护栏在已定碰撞条件下能否达到安全防护目标的一系列技术参数指标。依据洛塘河双层高架特大桥自身特点，参阅国内外相关标准，对防撞护栏碰撞条件、评价标准重新进行研究。其中，碰撞条件中最大碰撞能量达到894kJ，远远高于现行标准规范的最大碰撞能量520kJ；而在碰撞标准的研究中，洛塘河双层特大桥对于工作宽度有明确的限制条件，即W≤65cm，而国内现行标准并没有对过桥墩处扩栏工作宽度进行特殊规定。因此对有特殊防护需求的护栏的碰撞条件及评价标准进行研究具有足够的必要性。     

无桥台伸缩缝多联桥跨结构地震碰撞响应研究

针对地震作用下多联长桥结构中伸缩缝处的碰撞破坏,提出一种取消桥台伸缩缝保留两联间桥墩伸缩缝的新型多联桥跨结构。用Kelvin接触单元模拟桥台伸缩缝和桥墩两联间伸缩缝在地震作用下的碰撞效应,构建包括墩柱、主梁、支座和伸缩缝在内的全桥空间动力分析模型。依托某市立交体系中一座独立多联长曲线匝道桥梁工程,建立4个计算模型;分别输入2组地震波的单维和多维8种地震动工况;利用非线性时程分析法,研究各计算模型在多种地震输入工况下桥台伸缩缝和桥墩两联间伸缩缝的碰撞响应差异。结果表明:无桥台伸缩缝多联桥跨结构可以有效消除或减小地震荷载作用下桥跨结构中伸缩缝处的碰撞破坏,是一种十分有利的抗震结构形式。     

长大单洞铁路隧道紧急出口设置间距确定

为了确定长大铁路隧道紧急出口设置的最大间距,采用对列车运行时火灾车厢中人员疏散进行了现场试验和仿真计算,并对车厢内混合人群疏散和火灾烟流扩散进行数值模拟的方法得到火灾车厢内的人员必需安全疏散时间和可用安全疏散时间,从而确定了列车发生火灾后最大运行时间为275 s。根据火灾列车运行时速为80 km/h,火灾列车可运行6 km,即长大铁路隧道紧急出口设置间距最大为6 km。     

A computational study of the aerodynamic forces acting on a tractor-trailer vehicle on a bridge in cross-wind

This paper examines the effect of truck speed on the aerodynamic forces acting on a standard sized, North American transport truck travelling across a bridge under conditions of cross-wind. The objective is to establish a relationship between wind speed, truck speed and propensity for truck rollover that may be used to devise strategies for accident avoidance. Conditions of a moving truck travelling in both windward and leeward lanes were considered with a cross-wind speed of 120 km/h and truck speeds of 0-120 km/h. Using the calculated pressure distributions on the surface of the truck; the aerodynamic lift, drag and moment coefficients were determined for relative wind directions. The results show that the aerodynamic moment tending to overturn a truck in the windward lane of the bridge rises from approximately 120 kN m at low speeds (0-40 km/h) to 217 kN m at a truck speed of 120 km/h. For a truck in the leeward lane, the corresponding moments are substantially less, at 82 and 154 kN m, respectively. The 1.1 m barrier wall along the side of the bridge is a contributing factor to the aerodynamic difference between windward and leeward lanes.     

Field investigation of ultra-high performance concrete shear key in an adjacent box-girder bridge

Adjacent box girders are widely used in short to intermediate span bridges in several states because they make bridges quick and easy to build. However, the strength and serviceability of this type of bridge can frequently be compromised by the reductions in efficiency of load transfer and shear resistance due to joint degradation at the shear keys. Because of its superior mechanical properties and improved durability, ultra-high performance concrete (UHPC) has been proposed as an alternative grout material to eliminate shear key degradation. In this project, a single-span adjacent box-girder bridge was instrumented and monitored to investigate the performance of the UHPC shear keys under truck loads. The parameters of primary importance to shear key performance were identified from the response data. A finite element (FE) model of the bridge was developed to evaluate the efficiency of the load transfer mechanism at the UHPC joints. The UHPC shear key and transverse shear reinforcement bars fully transferred the load through the joints due to high bond strength of UHPC. The maximum relative displacement for all load cases was 0.151?mm (0.00594 in.) insufficient to cause damage to the UHPC shear key interface.     

天津Z2线地铁运营对沿线地面振动的影响分析

天津滨海新区Z2线为新型地铁线路,有着列车运行速度快、发车频次高等特点,其地铁运营时速最高可达120km,而中国现阶段城市中运行的普通地铁列车时速一般在60～80km。高速地铁荷载与普通列车荷载相比,有着频率高、幅值大的特点,所造成的环境振动规律也有所不同。以天津市Z2地铁线一期工程作为实例,依托实际工程数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立隧道–土层三维有限元模型,采用动力隐式分析模拟地基土高速移动地铁列车荷载下的地表振动强度衰减规律,比较不同盾构隧道埋深、不同地铁列车行车速度以及不同隧道上覆土层性质工况下的地表振动变化规律,并结合相关城市环境振动评估标准,对地铁造成的环境振动进行评价,初步得到了地铁线路环境振动防护距离随以上三种因素的变化规律。研究结论可为今后高速地铁线路工程建设选线以及运营沿线振动预测、地铁沿线规划提供一定指导。     

滨海软土地区地铁运营对沿线建筑物振动影响分析

滨海新区新建地铁Z2线运行最高时速可达120 km,大于城市中运行的普通地铁列车时速(60～80 km),高速地铁荷载相较于普通列车荷载有着频率高、幅值大的特点,所造成的环境振动也有所不同。本研究以天津市Z2地铁线一期工程作为实例,依托实际工程数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立轨道–隧道–地基–建筑物三维有限元模型,并结合ABAQUS自带子程序DLOAD模拟移动荷载,利用动力隐式分析针对天津滨海新区饱和软土地带快速地铁运营对沿线构建筑物的振动影响进行分析。并且对比3种基础形式–桩基础、筏板基础与条形基础的建筑结构在不同列车速度和隧道埋深工况下的振动反应规律。研究结论可为今后地铁工程沿线振动预测和评估提供指导。