山区公路险要路段路侧护栏的优化设计方案研究

魏斌华++吴小健

摘 要：在对山区公路险要路段护栏结构设计过程中，主要是在有限山路宽度上面，安装固定护栏，有效解决车辆冲出道路坠落到危险地段内，有效降低山区公路安全性能。间断式混凝土护栏在实际应用过程中，施工成本较低，车辆行驶噪声较低，同时山区道路空气流动及路面积水问题也能够得到有效解决。本文在对山区公路险要路段路侧护栏的优化设计方案分析研究中，对道路、护栏、车辆分析，构建规范化车辆碰撞体系。

关键词：山区公路险要路段；路侧护栏；非线性有限元；仿真；碰撞

中图分类号：U213 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）12-0094-01

按照有关部门统计，我国每年由于交通事故伤亡人数超过10万，交通安全已经成为我国现代化发展建设过程中不可避免的问题。山区公路由于所处地形与其他地区相比较，较为特殊，存在严重安全隐患。车辆在形式山区险要路段上，非常容易冲出路外，所造成的后果将无法预计。对山区险要路段护栏分析研究，采取离散分析方法，突破时间及空间的限制，对汽车与护栏之间碰撞流程进行仿真性研究，提高山区公路安全性能。

1 护栏结构设计

本文在对山区公路险要路段侧护栏优化设计方案设计过程中，就采取间断式混凝土护栏形式，重点对山区公路险要路段软弱路基上护栏设计问题进行分析，以F型护栏作为前提条件，对山区险要路段护栏固定问题进行设计。

山区公路险要路段路侧护栏优化设计方案为：在F型护栏作为前提，安装底座，底座上面具有3个固定孔，其中两个固定孔安装钢筋混凝土桩，剩下一個固定孔安装三角形肋板，进而有效对护栏进行支撑固定。护栏主要分为两种设计形式，这两种护栏形式在混凝土设置相似，仅仅在钢筋混凝土桩固定上面存在一定差异。

护栏上面所具有的3个固定孔主要作用就是对混凝土桩进行安装固定，迎撞面桩材料为钢筋混凝土，在实际应用过程中具有良好抗剪能力及抗拉能力。与此同时，车辆在撞击到护栏上面，护栏能够有效承受车辆剪力及压力。护栏底座与桩主要作用就是在护栏遭受到撞击之后，具有受力点，车辆向道路方向进行移动，充分发挥出护栏所具有的防护作用[1]。

2 山区公路险要路段防护整体碰撞模型

整体碰撞模型内，车辆自身重量大约为4吨，车辆配重为3吨，整体重点大约为7吨，车辆整体高度约3m，车辆整体宽度约2m，车辆整体长度约8m。整体碰撞模型采取壳单元形式，单元材料型号为24号，车辆车门及驾驶室都为壳单元，厚度大约为1mm，依旧应用24号单元材料。整体碰撞模型内车辆在碰撞上最开始行驶速度为50km/h，开始碰撞角度为20°。整体碰撞模型内护栏采取间断式结构，护栏施工材料为钢筋混凝土，研究过程中一共具有6断钢筋混凝土护栏，为了能够有效提高研究精确度，所以对护栏进行了标记，一共进行8次碰撞[2]。

在对碰撞试验仿真性计算上，需要遵守以下条件：首先，护栏与车辆在第一次碰撞过程中，并不对车辆与护栏之间再次出现碰撞因素进行分析；其次，需要对车辆碰撞护栏过程中所产生的摩擦力进行分析研究，但是忽略空气阻力；再次，车辆与护栏在碰撞过程中混凝土桩可能出现的破坏情况进行考虑。但是由于护栏材料为钢筋混凝土，变形难度较高，所以本文在分析研究过程中暂时不进行分析，仅仅对车辆与护栏之间所产生的碰撞力进行研究；最后，车辆驾驶人员在护栏碰撞各个时间段内要是都不采取防范措施，车辆在整个碰撞过程中属于自由运动。

3 碰撞结果分析

在对碰撞试验进行仿真性分析研究过程中，主要通过LS-DYNA进行分析，在分析完毕之后采取LS-PREPOSSTUI碰撞试验结果进行研究。在对碰撞试验结果分析上，从多个指标进行研究，例如车辆行驶速度、车辆位移、车辆行驶轨迹、车辆损坏程度，进而能够得到最佳山区公路险要路段护栏优化设计方案[3]。

在前四次碰撞试验过程中，钢混混凝土桩帽安装在底座之上，车辆对碰撞过程中，都与桩帽接触，进而车辆出现不同程度损伤，同时车辆还存在甩尾情况。虽然钢筋混凝土桩帽能够有效缓解车辆碰撞情况，车辆行驶速度有效降低，但是钢筋混凝土桩在更换上难度较高。在第五次碰撞试验内，车辆与护栏之间碰撞十分强烈，护栏所发生的位移较大，道路变形情况严重，车辆受到严重损坏，对车辆驾驶人员造成严重影响，所以可以排除在外。在第六次碰撞试验内，伤害指标系数较小，护栏所具有的导向作用并不显著[4]。

4 结语

本文在对山区公路险要路段侧护栏优化设计方案分析研究内，采取碰撞仿真分析结果，按照车辆行驶轨道对护栏设计方案进行了解，判断车辆在护栏碰撞之后是否能够正常运行，对F型护栏应用可行性进行研究。研究之后发现，第七次碰撞试验护栏设计方案效果最为理想，能够有效提高山区险要路段安全性能，保证车辆安全行驶。

参考文献

[1]福建计划3年内改造1066座危桥险要路段加设护栏[J].福建交通科技，2012，04：2.

[2]张翔，贺志昂，李雪松.HA级特高等级钢护栏施工工艺研究[J].公路交通科技（应用技术版），2016，10：205-207.

[3]周静，尚婷，闵强，李超.重载交通条件下山区农村公路危险路段判别研究[J].黑龙江交通科技，2014，05：3-4+6.

[4]黎华宁.公路波形梁钢护栏施工中注意的问题[J].中国新技术新产品，2014，09：37.