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GQF-F-80型桥梁伸缩缝1某组合式桥梁护栏
1.1护栏结构
图1为某组合式护栏结构示意图。护栏总高度为1.4m，下部混凝土墙体高度为0.75m，坡面为改进型，墙体迎撞面竖向配筋以及墙体与翼缘板连接钢筋采用中20的n级钢筋，墙体背部竖向配筋采用X12的n级钢筋，竖向配筋间距均为15cm，横向配筋采用X10的I级构造筋;上部双横梁梁柱式结构高度为0.65m，横梁截面尺寸为120mm(长)x 100mm(宽)x 8mm(厚)，立柱为斜H型结构，立柱翼板厚lOmm、腹板厚8mm;上部金属梁柱式结构和下部钢筋混凝土墙体结构采用4根材质为45#钢的M24地角螺栓连接。GQF-F-80型桥梁伸缩缝
1.2碰撞条件与评价标准
1.碰撞条件
采用实车碰撞试验对组合式护栏防撞性能进行评价〔“一al，碰撞条件组合为:22t的整体3轴集装箱货车以65km/h的碰撞速度和200角碰撞，主要对护栏的结构防护、动态变形和导向功能进行评价;1.5t的小客车以100km/h的碰撞速度和20。角碰撞，主要对护栏的结构防护、缓冲性能和导向功能进行评价;两种车型的碰撞点均为护栏总长的1/3位置处。
GQF-F-80型桥梁伸缩缝 2.评价标准
评价标准(z7为:(1)结构防护:车辆碰撞护栏过程中不发生骑跨、穿越、翻越护栏现象，碰撞过程中护栏脱离组件及碎片不能侵人驾驶室内阻挡驾驶员视线;(2)导向功能:车辆驶出角度应小于碰撞角度的60%，碰撞后车辆恢复正常行驶姿态，不发生横转、掉头等现象;(3)缓冲功能:小客车车体重心处三方向lOms平均加速度的值不超过208;(4)动态变形:护栏动态变形量小于或等于.-SOcmoGQF-F-80型桥梁伸缩缝
本文以该组合式护栏为基础，建立有限元仿真模型，通过碰撞试验数据对仿真模型的可靠性进行验证，为伸缩缝处事故形态分析和伸缩缝处护栏结构研究奠定基础。
2碰撞模型与可靠性分析
2.1碰撞模型
根据组合式护栏设计图纸，建造40m组合式护栏模拟试验段;根据碰撞条件，购置满足试验规程的3轴整体式大货车和小客车，建立实车碰撞护栏试验模型。
利用HYPERMESH软件，根据碰撞试验模型按1:1比例建立IS-DYNA有限元仿真模型。
GQF-F-80型桥梁伸缩缝 在有限元仿真模型中，组成车身的车头和车架主要是薄壁金属件，单元类型以四边形壳单元为主。控制碰撞区内四边形单元翘屈度小于150,长宽比小于4、角小于1350、最小角大于450,严格控制三角形单元数量在单元总数的5%以内，将最小特征长度控制在8~以上，保证计算精度和效率。车身各部分采用点焊连接，车门和车体通过铰接点单元连接。车身主要材料为低碳钢，通过静力拉伸试验和Hopkinson压杆冲击试验确定材料特性后，作为材料参数输人有限元仿真模型。车身中的发动机结构采用刚体材料。根据汽车转向轮自动回正设计参数，设置主销后倾角为20，主销内倾角为50，车轮转向角度在一180十18。之间。轮胎采用橡胶材料，根据测量，大货车胎压设定为0.8MPa，小客车胎压设定为0.3MPa0GQF-F-80型桥梁伸缩缝
组合式护栏上部梁柱结构主要是薄壁金属件，单元类型以四边形壳单元为主，单元质量控制参数同车身有限元模型。护栏下部为钢筋混凝土结构，采用六面体实体单元模拟护栏下部混凝土结构，梁单元模拟钢筋结构。地面和车辆之间的接触采用刚体墙模拟，车辆和护栏之间采用自动搜索类型接触〔s一’07。
根据1.2节所述的碰撞条件对车辆进行配重、设置初速度、布置碰撞位置等。图2为建立的碰撞模型。
GQF-F-80型桥梁伸缩缝 表2为大货车碌撞结果，可见车辆没有穿越、骑跨、下穿护栏，防撞性能满足要求;车辆碰撞后无横转、掉头、翻车现象，驶出角度试验结果和仿真结果均接近00，护栏导向功能指标满足要求;护栏动态变形试验结果为135mm，仿真结果为141. 6mm，满足评价指标要求;仿真结果与试验结果的误差在4.9%以内。
以上研究表明，仿真结果与试验结果一致，仿真模型具有高精度和高可靠性，可采用该仿真模型对伸缩缝处事故形态进行分析和对伸缩缝护栏结构进行研究和开发。
3伸缩缝位置事故形态与伸缩缝护栏
以经过可靠性验证的仿真模型为基础，对伸缩缝位置处的事故形态进行分析，继而提出一种伸缩缝护栏结构。GQF-F-80型桥梁伸缩缝
3.1伸缩缝位置事故形态
根据目前伸缩缝位置处的处理方式，在经可靠性验证的仿真模型基础上，将碰撞区域的双横梁采用一端固定一端自由的套管方式进行连接，并将混凝土墙体断开。
图5为基于目前伸缩缝位置处理方式的有限元仿真模型和车辆碰撞事故形态，可见车辆碰撞后套管连接的横梁起到了应有的抗弯作用，说明这样的处理方式可行;由于混凝土墙体不连续，车轮卡在混凝土墙体断开处，车辆由于发生绊阻而形成严重伤害。套竹一端插入横梁进行约束连接，一端插入横梁自由仲缩
GQF-F-80型桥梁伸缩缝3.2伸缩缝护栏结构
根据事故形态分析，综合安全防护、伸缩自由、施工方便、景观协调的功能要求，采用计算机仿真方法多次迭代优化，提出图6所示的伸缩缝护栏结构:伸缩缝护栏结构由下部结构和上部结构组成，下部结构由底座钢板和薄钢蒙皮组成，上部结构由伸缩横梁组成;底座钢板通过地脚螺栓与组合式护栏下部两端面连接，安装方便;底部结构表面罩有蒙皮，保证伸缩缝护栏的景观要求;上部伸缩横梁由内横梁和外横梁组成，可沿轴向自由移动，实现伸缩功能，同时横梁具有强抗弯能力，满足护栏的防护要求。GQF-F-80型桥梁伸缩缝
4伸缩缝护栏的碰撞分析
4.1碰撞条件
由于伸缩缝护栏的主要作用为在满足伸缩使用要求的前提下弥补桥梁护栏的安全漏洞，因此伸缩缝护栏应具有等同于桥梁护栏的防撞能力，即伸缩缝护栏的碰撞车型、车重、车速、碰撞角度等碰撞条件及评价标准应与桥梁护栏相同。
伸缩缝护栏长度根据桥梁长度的变化而变化，伸缩缝长度越长，该位置碰撞受损情况越严重，应按伸缩缝最长的工况考虑。由于伸缩缝护栏长度一般不超过2m，所以按2m计算。
GQF-F-80型桥梁伸缩缝 对于碰撞位置，桥梁护栏取总长的1/3处，而伸缩缝护栏由于长度短，需要通过研究来确定碰撞位置。图7为沿行车方向碰撞伸缩缝护栏的起点位置、中点位置、末点位置时的护栏变形图，可见起点位置碰撞护栏时破坏最严重，根据最不利原则，将伸缩缝护栏起点确定为碰撞位置。
4.2碰撞结果
1.小客车碰撞
图8为小客车碰撞护栏过程轨迹图，可知:车辆没有穿越、骑跨或下穿护栏;车辆没有发生横转、掉头、翻车状况;车辆碰撞护栏后恢复到正常行驶姿态，驶出角度为90，护栏导向性能良好。GQF-F-80型桥梁伸缩缝
