波形護(hù)欄板是一種公路中央分隔帶開口處用組合型波形板活動(dòng)式鋼護(hù)欄，該護(hù)欄由兩片波形鋼護(hù)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(hù)欄板之間。在公路正常營(yíng)運(yùn)時(shí)，該護(hù)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(hù)作用，同時(shí)與公路外邊上的護(hù)欄帶相呼應(yīng)，整 齊劃一，美觀配套。車輛對(duì)其碰撞時(shí)，由于波形鋼護(hù)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(shí)又可對(duì)車輛和司乘人員起到很好的保護(hù)作用。
 
     波形梁護(hù)欄模型在ANSYS/LS DYNA默認(rèn)的整體直角坐標(biāo)系中完成，包括波形梁護(hù)欄板、防阻塊、立柱以及地面模型.模型總共有35484個(gè)單元，40545個(gè)節(jié)點(diǎn)。由4段波形梁，5個(gè)防阻塊、5個(gè)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(hù)欄板模型波形梁護(hù)欄板是整個(gè)護(hù)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(hù)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(hù)攔與失控車輛的作用隨著時(shí)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(hù)欄結(jié)構(gòu):日式護(hù)欄和美式護(hù)欄。美式護(hù)欄與日式護(hù)欄相比較，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度適中、節(jié)省材料等特點(diǎn)。我國(guó)根據(jù)美式護(hù)欄結(jié)構(gòu)機(jī)理制定了自己的設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)。本文根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)建立了波形護(hù)欄板的有限元模型。波形護(hù)欄板的截面形狀如圖3.3所示t40l，表3.4中是對(duì)應(yīng)的幾何尺寸。在具體建模中，為了盡量 準(zhǔn)確模擬波形梁護(hù)欄板的弧形邊界，將截面劃分為20份:在長(zhǎng)度方向上，為了正確反映碰撞的動(dòng)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(hù)欄重要的傳力構(gòu)件之一，其作用是將波形梁護(hù)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(gè)吸能機(jī)構(gòu)，可以使護(hù)欄在受到 碰撞后逐漸變形，使能量吸收時(shí)間增長(zhǎng)，減少乘員傷亡，它的主要作用是降低事故的嚴(yán)重度。若忽略防阻塊而直接將護(hù)欄板與立柱相連的話，將難以準(zhǔn)確反映波形梁 護(hù)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(guó)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(huì)使建模難度和計(jì)算工作量大大增加，但能夠讓計(jì)算結(jié)果更為合乎實(shí)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(hù)欄板一致。防阻塊采用映射網(wǎng)格劃分，考慮與護(hù)欄板的連接需要，在高度方向上均勻劃分8個(gè)單元，長(zhǎng)度方向上則是兩端疏中間密，在與波形梁護(hù)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(shí)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(hù)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(hù)欄整體強(qiáng)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(duì)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(guó)現(xiàn)行的《高速公路交通設(shè)施設(shè)計(jì)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(shí)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(diǎn)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(duì)其用實(shí)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(jìn)行，盡量避免用自由網(wǎng)格?？紤]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(gè)單元:在護(hù)欄縱向需 考慮車輛行駛的路線，按兩端疏中間密進(jìn)行劃分，單元尺寸從護(hù)欄第二、三跨160mm逐漸過渡到兩端400mm;在與護(hù)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(hù)欄的安裝高度
一旦失控車輛與護(hù)欄發(fā)生碰撞時(shí)，當(dāng)然希望護(hù)欄能作用于車輛的有效部位，既不致使車輛越出護(hù)欄，也不致使車輛鉆入護(hù)欄橫梁的下面。比較理想的情況應(yīng)該是通過護(hù)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(shì)，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(hù)欄相碰時(shí)，很容易鉆入波形梁護(hù)欄的橫梁下面而造成嚴(yán)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(hù)欄碰撞時(shí)，可能產(chǎn)生跳躍問題。特別在與“w型”波形梁護(hù)欄相撞時(shí)，由于車輛的保險(xiǎn)杠碰撞波形梁護(hù)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(shí)危險(xiǎn)性更大，一旦．出現(xiàn)這種情況，就有可能使保險(xiǎn)杠向下往后傾斜，在汽車沖力的帶動(dòng)下很容易滑上護(hù)欄的斜面，繼而發(fā)生越出護(hù)欄的事故。
上面說的兩種情況——車輛鉆人護(hù)欄下面和車輛從護(hù)欄橫梁越出，當(dāng)然是不希望發(fā)生的。這就要求很好地研究確定護(hù)欄的合理安裝高度。護(hù)欄安裝高度可通過車輛與護(hù)欄的足尺碰撞試驗(yàn)；使用中護(hù)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(jìn)行確定。一般地，波形梁護(hù)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(dāng)設(shè)有路緣石時(shí)，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(dāng)波形梁護(hù)欄有防阻塊時(shí)，其中心高度不變。
波形梁護(hù)欄的強(qiáng)度
波形梁護(hù)欄的強(qiáng)度主要決定于立柱的剛度、土的承載力及梁的抗拉強(qiáng)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(qiáng)度的重要因素。當(dāng)立柱埋入土基時(shí)，考慮到路肩填土密實(shí)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(shí)，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(hù)的方便，可采用法蘭盤裝配式的連接方式。混凝土基礎(chǔ)的尺寸、法蘭盤的連接強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)不同情況由計(jì)算確定。有條件時(shí)， 采用抽換式護(hù)欄立柱裝置。其特點(diǎn)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(shí)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(gè)螺栓，立柱即被鎖固。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、維修方便。
波形梁護(hù)欄組成構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)
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(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。