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定墩长间断式直道混凝土护栏的最优结构参数

雷正保 侯石静 周志刚 余进修 彭作

雷正保, 侯石静, 周志刚, 余进修, 彭作. 定墩长间断式直道混凝土护栏的最优结构参数[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(4): 110-115.
引用本文: 雷正保, 侯石静, 周志刚, 余进修, 彭作. 定墩长间断式直道混凝土护栏的最优结构参数[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(4): 110-115.
LEI Zheng-bao, HOU Shi-jing, ZHOU Zhi-gang, YU Jin-xiu, PENG Zuo. Optimal structure parameters of interrupted type straight-road concrete barrier with given length concrete frusta[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(4): 110-115.
Citation: LEI Zheng-bao, HOU Shi-jing, ZHOU Zhi-gang, YU Jin-xiu, PENG Zuo. Optimal structure parameters of interrupted type straight-road concrete barrier with given length concrete frusta[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(4): 110-115.

定墩长间断式直道混凝土护栏的最优结构参数

基金项目: 

国家863计划项目 2006AA11Z224

湖南省交通科技计划项目 200406

湖南省交通科技计划项目 200640

详细信息
    作者简介:

    雷正保(1964-),男,湖南武冈人,长沙理工大学教授,博士研究生导师,工学博士,从事汽车交通安全研究

  • 中图分类号: U491.59

Optimal structure parameters of interrupted type straight-road concrete barrier with given length concrete frusta

More Information
  • 摘要: 为获得定墩长间断式直道混凝土护栏的最佳尺寸参数, 应用正交试验设计方法, 以间断式直道混凝土护栏的5个截面参数为设计变量, 每个设计变量考虑了5个水平, 基于建立的汽车-护栏碰撞系统动力学模型及LS-DYNA软件, 对间断式直道混凝土护栏的25组不同截面参数组合进行了汽车碰撞仿真试验, 研究了25组截面参数组合对汽车碰撞过程的影响。仿真结果表明: 有2组参数组合的护栏同时满足轮胎完好, 护栏完整, 头部损伤指标小于1 000的碰撞要求, 因此, 只要设计参数合理, 定墩长间断式混凝土护栏具有较强的吸能能力与引导失控车辆返回正确行驶方向的导向能力, 具有良好的工程应用特性。

     

  • 图  1  正交试验的设计变量

    Figure  1.  Design variables of orthogonal test

    图  2  β值的正负

    Figure  2.  Plus or minus sign of β value

    图  3  t为1 500 ms时车辆状态

    Figure  3.  Vehicle state at t=1 500 ms

    图  4  假人头部节点202 507的加速度

    Figure  4.  Acceleration of dummy head node 202 507

    图  5  护栏效果

    Figure  5.  Barrier effect

    图  6  假人头部与胸部的加速度

    Figure  6.  Head and chest accelerations of dummy

    图  7  车辆质心处的速度与加速度

    Figure  7.  Speed and acceleration of vehicle center of mass

    图  8  车辆的侧倾情况

    Figure  8.  List state of vehicle

    图  9  护栏对失控车辆的诱导

    Figure  9.  Oriented ability of barrier for vehicle out of control

    图  10  间断式混凝土护栏结构的完整性

    Figure  10.  Integrality of interrupted type concrete barrier structure

    表  1  因素水平

    Table  1.   Levels of every factor

    因素 水平
    1 2 3 4 5
    A/ (°) 15 20 25 30 35
    B/cm 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5
    C/cm 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0
    D/cm 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5
    E/cm 50 75 100 125 150
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    表  2  试验结果

    Table  2.   Test result

    试验号 因素 考核指标 备注
    A/ (°) B/cm C/cm D/cm E/cm H β/ (°) ve/ (m·s-1)
    1 15 4.5 15.0 5.5 50 61.75 5 8.8 200 ms时轮胎被刮, 护栏完整
    2 15 5.0 17.5 6.0 75 71.83 6 9.5 600 ms时轮胎被刮, 护栏完整
    3 15 5.5 20.0 6.5 100 32.76 8 9.5 轮胎完好, 护栏完整
    4 15 6.0 22.5 7.0 125 39 150.00 1 5.5 850 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    5 15 6.5 25.0 7.5 150 15 780.00 0 4.4 850 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    6 20 4.5 17.5 6.5 125 1.738×1011 -21 1.2 400 ms时混凝土墩绊阻车辆, 车辆直接撞击混凝土墩, 护栏钢管变形严重
    7 20 5.0 20.0 7.0 150 25 010.00 1 9.0 650 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    8 20 5.5 22.5 7.5 50 46 930.00 8 7.9 100 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    9 20 6.0 25.0 5.5 75 4 234.00 3 6.6 150 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    10 20 6.5 15.0 6.0 100 43 100.00 6 9.4 轮胎完好, 护栏完整
    11 25 4.5 20.0 7.5 75 54 980.00 0 8.8 250 ms时轮胎被刮, 护栏完整
    12 25 5.0 22.5 5.5 100 80 520.00 8 8.4 650 ms时轮胎被刮, 护栏完整
    13 25 5.5 25.0 6.0 125 21 040.00 7 9.3 轮胎完好, 护栏完整
    14 25 6.0 15.0 6.5 150 213.70 8 9.0 轮胎完好, 护栏完整
    15 25 6.5 17.5 7.0 50 246.80 4 10.6 600 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    16 30 4.5 22.5 6.0 150 38 480.00 1 8.3 轮胎完好, 护栏完整
    17 30 5.0 25.0 6.5 50 7 170.00 1 8.7 轮胎完好, 护栏完整
    18 30 5.5 15.0 7.0 75 165.60 10 9.0 250 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    19 30 6.0 17.5 7.5 100 572.40 6 8.1 100 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    20 30 6.5 20.0 5.5 125 81.68 9 8.8 150 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    21 35 4.5 25.0 7.0 100 81 490.00 -3 9.1 100 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    22 35 5.0 15.0 7.5 125 4 934.00 14 8.0 150 ms时轮胎被刮直至脱落, 护栏完整
    23 35 5.5 17.5 5.5 150 13 120.00 10 7.5 轮胎完好, 护栏完整
    24 35 6.0 20.0 6.0 50 21 030.00 9 9.8 轮胎完好, 护栏完整
    25 35 6.5 22.5 6.5 75 240.60 -33 1.6 450 ms时混凝土墩绊阻车辆, 车辆直接撞击混凝土墩, 护栏钢管变形严重
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    表  3  设计变量各水平对应的H值的均值

    Table  3.   Mean of H for every level of design variable

    水平 因素
    A B C D E
    1 11 019 347 600 350 9 695 19 603 15 088
    2 347 600 238 23 541 347 600 028 24 744 11 938
    3 31 400 16 258 20 227 347 600 015 41 143
    4 9 294 13 040 41 064 29 212 347 600 130
    5 24 163 11 890 25 943 24 639 18 521
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    表  4  显著性检验

    Table  4.   Significance test

    因素 偏差平方和 自由度 F F临界值 显著性
    A 4.833 031 75 4 1.0 6.390 不显著
    B 4.833 035 63 4 1.0 6.390 不显著
    C 4.833 024 44 4 1.0 6.390 不显著
    D 4.833 023 99 4 1.0 6.390 不显著
    E 4.833 027 99 4 1.0 6.390 不显著
    误差 4.833 031 63 4
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    表  5  最优设计参数参考值

    Table  5.   Reference values of optimization design parameters

    因素 A/ (°) B/cm C/cm D/cm E/cm
    最优参考值 第1组 15 6.5 15 5.5 75
    第2组 30
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    表  6  最优结果

    Table  6.   Optimization result

    因素 A/ (°) B/cm C/cm D/cm E/cm
    最优结果 15 5.5 20 6.5 100
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-02-18
  • 刊出日期:  2008-08-25

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