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日式护栏与美式护栏的设计原理及重要依据

发布时间:2019-12-06 16:18:42   来源:云南旭豪交通智能科技发展有限公司   评论:0 点击:

日式护栏结构机理

日本护栏的设计准则是保护路边建筑物或设施免受损坏从而满足护栏的功能要求。日本护栏横梁为4mm厚浅波纹折线截面,立柱为封闭圆形截面。横梁与立柱的强度高,横梁与立柱之间的连接也牢固,横梁、立柱和基础土共同抵抗碰撞车辆的冲击力,进而使护栏的横向变形保持在允许范围内。日本国土狭窄,大部分建筑靠近路边,道路设施密度大公路上的大型车辆占60%以上,经济承载能力较强,钢材充足。考虑到价格低廉等因素,采用护栏的设计机制,强调横梁、立柱、基础土共同抗车辆碰撞,提出了一系列波浪梁护栏结构形式。其特征在于整体刚度大,护栏的参与范围和横向变形小,但钢量更多。

美国护栏结构机理及设计要点

美国和西欧一些国家的道路交通状况与日本不同。道路设计标准高,坡度平坦,车辆占总交通量的85%左右,事故成本较高(主要是指人员伤亡赔偿)。因此,设计的指导思想是尽量减少碰撞过程中车内乘客的伤亡。在几十年的研究和实践的基础上,欧洲和美国的一些国家在保持横梁、立柱和基础土共同作用的前提下,提出了梁的设计强度和设置高度的结构设计机理,其主要思想如下:

①保证梁的强度,特别是梁与梁之间的连接强度从而在碰撞过程中保持设定高度不变,不会产生断裂,有效防止车辆退出;

②适当降低立柱强度当横梁为强连续梁时,可以同时增加承受冲击的立柱数量,保证护栏的整体性能。柱主要用于保持梁的设置高度;

③在横梁与立柱之间增加具有良好吸能效果的防堵块,消除了车辆和护栏的脱扣现象,提高了护栏的碰撞性能,能够很好的纠正车辆的运动轨迹。

为达到上述目的,美国护栏结构设计要点如下:

①本发明采用深波纹弧形截面梁,提高横梁的截面惯性矩,提高横梁的刚度和吸能效果;

②梁采用高强度螺栓固定,使梁在碰撞中不断裂,保证连续梁的功能;

③防粘连块与支撑柱之间的连接较弱,当护栏受到撞击和变形时,防堵块和支撑柱可以可靠分离。支柱会产生塑性变形,不会导致梁掉落。

与浅波纹截面梁相比,深波纹弧形截面梁具有以下特点:

①减少了车辆与行列的接触面,减少了车辆与护栏的摩擦力,即作用在车辆上的纵向力相应减小,有利于车辆运动的轨迹修正。

②当横梁横截面不变时,波纹深度增加,使用弧形,使横梁对横向反作用力的横截面惯性矩大大增加,即提高了护栏横梁的强度。相反,在不改变梁的强度的情况下,采用深波纹梁可以减小梁的截面面积,降低刚开始的消耗,降低成本。

根据我国道路交通情况,宜采用美国护栏结构机制,其主要原因如下:

①虽然近年来我国国民经济发展迅速,但仍属于发展中国家,人均资源低于世界平均水平,油漆正处于大规模基建期,钢材资源紧缺。

②例如,大部分道路技术等级低,质量差,交通里程低,路网密度低,系统功能不完善,运输效率低,都需要国家政策支持和大量资金投资。因此,合理利用有限的建设资金显得尤为重要。

③目前,在以下时期,高等级公路、路边重要建筑物和沿省、大城区郊区的设施的主要建设将不太密集。

④根据1992年交通事故统计,我国重大伤亡事故平均直接损失42247元,重大交通事故平均直接损失2119元,二者之比为20:1,主要是由于对车上乘客钢丝网的赔偿所致,而由此造成的社会经济生活的间接损失更是难以衡量。

⑤我国护栏的加工、制造、施工、安装技术水平较低,缺少设备。

在我国,采用美国结构体系作为波形护栏的设计准则更为合适。

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