波形護欄板是一種公路中央分隔帶開口處用組合型波形板活動式鋼護欄，該護欄由兩片波形鋼護欄板及兩者之間固定夾放的兩根立柱構(gòu)成，兩根立柱固定夾裝在兩片波 形鋼護欄板之間。在公路正常營運時，該護欄利用插拔立柱可方便地插入開口處預(yù)先設(shè)置的插拔孔內(nèi)，起到隔離和防護作用，同時與公路外邊上的護欄帶相呼應(yīng)，整 齊劃一，美觀配套。車輛對其碰撞時，由于波形鋼護欄板有良好的耐撞性能和吸收能量的作用，既不容易被撞毀，同時又可對車輛和司乘人員起到很好的保護作用。
 
     波形梁護欄模型在ANSYS/LS DYNA默認的整體直角坐標系中完成，包括波形梁護欄板、防阻塊、立柱以及地面模型.模型總共有35484個單元，40545個節(jié)點。由4段波形梁，5個防阻塊、5個圓柱形立柱和地面組成，相鄰兩段立柱的中心距4000mm。
      1)波形梁護欄板模型波形梁護欄板是整個護攔體系重要的組成部分，它是與失控車輛 接觸的構(gòu)件，波形梁護欄板通過防阻塊把碰撞力分散傳遞給多根立柱， 通過立柱把力傳給地荃(39J.護攔與失控車輛的作用隨著時間的推移，不斷改變著作用位置，在碰撞車輛沖擊作用下，波紋被展開，吸收能。目前世界上主要 有兩種護欄結(jié)構(gòu):日式護欄和美式護欄。美式護欄與日式護欄相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、剛度適中、節(jié)省材料等特點。我國根據(jù)美式護欄結(jié)構(gòu)機理制定了自己的設(shè)計標 準。本文根據(jù)這個標準建立了波形護欄板的有限元模型。波形護欄板的截面形狀如圖3.3所示t40l，表3.4中是對應(yīng)的幾何尺寸。在具體建模中，為了盡量 準確模擬波形梁護欄板的弧形邊界，將截面劃分為20份:在長度方向上，為了正確反映碰撞的動力特征，在橫梁首先受到?jīng)_撞的部分，按25mm單元尺寸均勻劃 分(41]，然后沿沖撞區(qū)域兩側(cè)慢慢增大單元尺寸，逐漸過渡70mm.
    2)防阻塊模型防阻塊是護欄重要的傳力構(gòu)件之一，其作用是將波形梁護欄板受到的撞擊力均勻地傳遞給立柱。防阻塊本身也是一個吸能機構(gòu)，可以使護欄在受到 碰撞后逐漸變形，使能量吸收時間增長，減少乘員傷亡，它的主要作用是降低事故的嚴重度。若忽略防阻塊而直接將護欄板與立柱相連的話，將難以準確反映波形梁 護欄(尤其是立柱)的受力特征。防阻塊可以用各種形狀的型鋼來制造。在我國的行業(yè)規(guī)范中使用A型、B型兩種。A型適用于圓柱形立柱，是一種六角形的結(jié) 構(gòu)。B型是參照法國標準設(shè)計的，適用于槽形立柱或其他型鋼立柱。本文采用A型防阻塊。
    考慮防阻塊雖然會使建模難度和計算工作量大大增加，但能夠讓計算結(jié)果更為合乎實際。在具體建模過程中，防阻塊以殼單元模擬，在立柱上部均勻布置，位置與波 形梁護欄板一致。防阻塊采用映射網(wǎng)格劃分，考慮與護欄板的連接需要，在高度方向上均勻劃分8個單元，長度方向上則是兩端疏中間密，在與波形梁護欄板連接的 部分，按20mm單元尺寸均勻劃分，然后沿兩側(cè)慢慢增大單元尺寸，逐漸過渡30mm，同時中間部分的劃分要考慮到與立柱的連接需要。
    3)立柱模型立柱為波形梁護欄的主要受力構(gòu)件，采用薄壁圓管結(jié)構(gòu)有利于提高護欄整體強度和韌性、有利于吸收和消耗碰撞能量并減輕沖撞損傷。在具體建模中， 由于鋼管的壁厚相對于鋼管直徑要小得多，所以在LS-DYNA中使用殼單元來建模[44).根據(jù)我國現(xiàn)行的《高速公路交通設(shè)施設(shè)計及施工技術(shù)規(guī) 范.JTJ074-94)，立柱的總高是1850mm，其中1100mm是埋在地底下的。 類圓柱立柱模型是以外徑為114mm，厚度為4.5mm的圓 柱型鋼管為原型建立的t3。幾何尺寸如圖3.7所示.立柱間距為4m，采用映射網(wǎng)格劃分。由于在碰撞過程中，立柱地面以上部分和地面以下部分受沖擊的程度 不同，網(wǎng)格劃分上，地面以上立柱的網(wǎng)格的密度要比地面以下立柱大一倍左右，單元尺寸從50mm到100mm之間過渡，同時兼顧與防阻塊和地面連接的需要.
    4)地面模型由于本文的分析重點不在于地面的受力及變形，為了降低建模的難度，避免加入小轎車模型后產(chǎn)生大小不等的初始滲透，對其用實體單元模擬。網(wǎng)格劃 分采用掃驚網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分相結(jié)合的方法進行，盡量避免用自由網(wǎng)格。考慮與立柱的連接需要，在高度方向上按兩端密中間疏劃分6個單元:在護欄縱向需 考慮車輛行駛的路線，按兩端疏中間密進行劃分，單元尺寸從護欄第二、三跨160mm逐漸過渡到兩端400mm;在與護欄縱向垂直的方向，考慮車輛撞擊力的 影響，同樣按兩端疏中間密劃分，靠近立柱的地方按150mm劃分，然后沿兩側(cè)慢慢增大單元尺寸，逐漸過渡600mm。

 

 

 

波形梁護欄的安裝高度
一旦失控車輛與護欄發(fā)生碰撞時，當然希望護欄能作用于車輛的有效部位，既不致使車輛越出護欄，也不致使車輛鉆入護欄橫梁的下面。比較理想的情況應(yīng)該是通過護欄的整體作用迫使車輛逐步轉(zhuǎn)向，一直回復(fù)到正常的行駛方向。但目前世界上生產(chǎn)的汽車五花八門，從大噸位的重型汽車到很小的型汽車，其質(zhì)量相差非常懸殊，車輛外型變化很大?，F(xiàn)代化的小轎車有向型化發(fā)展的趨勢，其質(zhì)量變得越來越輕，為了減少空氣阻力，前車蓋更符合流線型而變低，這種車輛在與護欄相碰時，很容易鉆入波形梁護欄的橫梁下面而造成嚴重的后果。
另一種情況是車輛的噸位越來越大，車輛向大型化和重型化方向發(fā)展。大型車在護欄碰撞時，可能產(chǎn)生跳躍問題。特別在與“w型”波形梁護欄相撞時，由于車輛的保險杠碰撞波形梁護欄的橫梁頂部而可能使其扭成為斜面，這種情況在碰撞角度很大，速度很高時危險性更大，一旦．出現(xiàn)這種情況，就有可能使保險杠向下往后傾斜，在汽車沖力的帶動下很容易滑上護欄的斜面，繼而發(fā)生越出護欄的事故。
上面說的兩種情況——車輛鉆人護欄下面和車輛從護欄橫梁越出，當然是不希望發(fā)生的。這就要求很好地研究確定護欄的合理安裝高度。護欄安裝高度可通過車輛與護欄的足尺碰撞試驗；使用中護欄的交通事故調(diào)查資料；現(xiàn)代車輛的幾何特性分析三方面情況進行確定。一般地，波形梁護欄的橫梁中心高度，從路面算起至連接螺栓孔中心的距離以60cm為宜。當設(shè)有路緣石時，橫梁的中心高度從路緣石頂面算起至連接螺栓孔中心的距離為60cm。當波形梁護欄有防阻塊時，其中心高度不變。
波形梁護欄的強度
波形梁護欄的強度主要決定于立柱的剛度、土的承載力及梁的抗拉強度，特別是立柱的水平承載力與位移的關(guān)系是決定立柱強度的重要因素。當立柱埋入土基時，考慮到路肩填土密實度可能不夠，和立柱過分靠近邊坡線而使側(cè)向土壓力減少這樣一些因素，立柱埋深不應(yīng)小于110cm，有路緣石的立柱埋深應(yīng)不小于125cm。立柱埋置于混凝土基礎(chǔ)中時，其埋深不應(yīng)小于40cm。由于立柱的 彎矩發(fā)生在根部，要考慮的是如何使立柱損壞后更容易修復(fù)。為維修養(yǎng)護的方便，可采用法蘭盤裝配式的連接方式?；炷粱A(chǔ)的尺寸、法蘭盤的連接強度，應(yīng)根據(jù)不同情況由計算確定。有條件時， 采用抽換式護欄立柱裝置。其特點是用硬塑料管預(yù)留立柱孔穴。埋深可根據(jù)需要在40～80cm范圍變化，主要考慮為以后升高預(yù)留余地。承座器固定在?昆凝土基礎(chǔ)中，安裝時把迫緊器螺絲松開，插入立柱，待調(diào)整好高度后，即可擰緊三個螺栓，立柱即被鎖固。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維修方便。
波形梁護欄組成構(gòu)件的標準
波形梁、立柱、防阻塊、橫隔梁、端頭等構(gòu)件應(yīng)符合有關(guān)產(chǎn)品標準的規(guī)定。