 防撞护栏的铸铁护栏底座国内外研究现状
交通事故已成为“世界第一害”，而中国是世界上交通事故死亡人数最多的国家之一。从十世纪八十年代末中国交通事故年死亡人数首次超过五万人，中国(未包括港澳台地区)交通事故死亡人数已经连续十余年居世界第一。
我国1990-2010年历年我国道路交通事故死亡人数统计，从图中可以看出，从90年代以来，我国道路交通死亡人数呈现出上升的趋势，到2002年达到最大，为1990年死亡人数的2.2倍，从2003年开始才有所下降。到2010年，我国交通事故死亡人数为65225人，受伤人数达254075人，发生重大交通事故的数量比2009年有所增加。有资料表明，我国每年有近1/3的死亡事件发生在汽车与路侧碰撞单车事故中，这些都说明我国的交通现状不容乐观。
从我国护栏的铸铁护栏底座形式来看，目前我国护栏主要有刚性护栏、半刚性护栏和柔性护栏三种形式，其中刚性护栏主要以混凝土护栏为代表，半刚性护栏有波形护栏和梁柱式金属护栏，柔性护栏有缆索护栏。在桥梁护栏中，常见的路侧护栏有混凝土护栏和半刚性护栏，中央分隔带多采用半刚性护栏或组合式护栏。混凝土护栏防撞性能好，受碰撞后几乎不变形，但混凝土护栏刚度大，当碰撞角度较大时车辆和人员的损伤比较严重，而且混凝土护栏自重大，加大了桥梁上的荷载，外观呆板，占用桥面面积较大，对视线有阻挡。波形梁钢护栏能弥补混凝土护栏的缺点，由于其刚度较小，安全防护能力有限，经常出现车辆冲出路侧护栏造成车毁人亡，也易越过中央分隔带驶入对向车道造成。次事故，相比较而言，梁柱式金属护栏兼有波形梁护栏和混凝土护栏的特点，对汽车的碰撞具有较好的导向作用，随着我国经济的迅猛增长，迎来了交通基础设施的大建设，大跨度桥梁，尤其是钢桥也得到了广泛兴建，故这种梁柱式金属护栏越来越受到关注和应用。
1、国外研究现状
国外对防撞护栏的研究较早，美国早在1920年就着手防撞护栏的研究，进行了大量的理论研究和模拟实验，并通过实车足尺碰撞验证实验和公路上的应用实践，积累了大量的数据资料和丰富的经验，制定了有关护栏的选型、结构设计、试验方法和手段以及护栏的生产制造、运输安装和维修等一系列的规范和标准。日本对护栏的研究开始于50年代，建立了相应的试验设施，在短短的几十年里，制定了护栏的一系列规范和标准。相继英国、法国、德国等国家在六、七十年代也开始了防撞护栏的研究，建立了相应的试验规程。
国外有关的研究人员对防撞护栏的碰撞进行了深入的研究，美国高速公路管理局的一个高速公路研究中心对足尺波形钢梁进行落锤冲击实验，得出波形梁的动态响应曲线，并运用DYNA3D来进行模拟，分析和评价目前的护栏系统。1998年美国的JOHND.Reid6等利用LS一DYNA有限元程序来分析波形护栏端头结构弯折过程中的能量耗散，并将LS一DYNA有限元分析结果应用于半刚性护栏端头结构设计中临界位置的确定。美国的C.A.Plaxico等在1998年利用LS一DYNA3D有限元程序进行了考虑木柱与土相互作用对护栏系统性能影响的研究。Carney和Mille：使用LS-DYNA程序模拟在重型车和轻型车的高速碰撞的情况下，美国康涅狄格州碰撞衰减系统的吸能特性。将足尺碰撞试验的结果，如位移一时间曲线、加速度一时间曲线、速度一时间曲线与有限元仿真结果进行了对比后发现非常一致，于是建议将计算机仿真方法更广泛地用于道路安全性能的研究。DanielJ.MacDonald8等对预制混凝土护栏的碰撞试验进行了研究。
HAWhiworth9等对护栏碰撞进行了有限元模拟计算分析。
2、国内研究现状
我国马路墩对防撞护栏碰撞研究起步较晚，1992年，中国公路工程咨询监理总公司在对我国已有通车的高速公路护栏的使用情况进行调查的基础上，拟定了“波型梁护栏实车碰撞试验方案”，联合近十个单位，组织了近百人的试验研究课题组，经过一年多的努力，终于成功完成了我国第一次实车足尺碰撞试验的研究任务，并初步建立起了一套试验方法和设施。随之国内不少学者也开始了防撞护栏的碰撞研究。
其中同济大学、湖南大学以及长沙理工大学进行了较多的研究。应用PAMCRASH大型动力学有限元软件对道路护栏进行了碰撞分析，并与足尺实验结果进行了对比，有限元分析与实验结果非常接近；2004年同济大学的采用结构分析软件ANSYS，对东海大桥的防撞护栏结构进行设计研究，包括线性静力分析、线性材料动力分析以及非线性材料静力分析；同济大学的陈权。采用LS-DYNA的动力分析软件对半刚性护栏防撞性能进行了数值计算分析，提出护栏设计研究依弹性分析一动力碰撞分析一非线性分析进行的思路；结合大桥半刚性防撞护栏和重型集装箱卡车运用LS-DYNA进行了有限元分析，对重型车辆的运动规律和碰撞损坏程度进行了研究；运用有限元方法对公路三波形护栏尺寸的优化设计进行了研究，给出了汽车与护栏碰撞的评价指标；汽车与高速公路护栏碰撞过程的汽车与乘员的动态响应和护栏的特性；从护栏结构的完整性、乘员风险指标和车辆运动轨迹等方面研究了轻型货车撞击三波护栏的安全性及重型货车撞击混凝土护栏的安全性；采用PAM-CRASH软件，模拟集装箱汽车列车与桥梁护栏的碰撞过程；利用ANSYS/LS-DYNA对客车与半刚性护栏碰撞的有限元分析与模拟；进行了汽车碰撞动力学响应分析及波形梁护栏防护性能的改进研究；使用MADYMO软件分析了轿车与高速公路波形护栏碰撞仿真研究；对汽车与高速公路不同的护栏形式的碰撞试验进行了研究，研究了车辆、护栏碰撞中的动态响应，分析护栏、汽车和乘员的特性以及相互关系；到以波形梁护栏静载缩比试验和冲击试验为基础，分析了适合我国高速公路的中央分隔带波形梁护栏的高度宜为87.6cm；提出适合高速公路跨线桥的碰撞试验条件和评价标准；针对高速公路波形梁护栏和小型车的碰撞机理进行了详细的探讨；运用Hypermesh软件对车辆碰撞护栏的仿真系统进行有限元建模，通过LS-DYNA软件进行仿真计算分析，并与实车足尺碰撞试验结果进行对比，结果表明有限元仿真结果是具有一定的精度和可靠性；采用ANSYS/LS-DYNA的计算机仿真实验，对波形梁护栏在不同碰撞角度、不同车速的情况下进行三维动态碰撞仿真实验，得出了车辆速度和车辆碰撞角度的大小对安全性的影响评价；重庆交通大学的程阔；采用PAM-CRASH分析四种不同计算工况下车辆运动的规律和护栏体系碰撞损害程度，对汽车与道路护栏两者藕合系统进行了数值模拟；对护栏碰撞中车体的加速度敏感性进行分析，结果表明碰撞速度是影响车体冲击加速度的最敏感因素，此外，他还通过建立多种车辆和护栏有限元仿真模型，运用多次碰撞试验数据对仿真模型计算结果进行比对，对采用有限元仿真计算方法评价护栏安全性能的可行性进行分析；对港珠澳大桥护栏碰撞试验条件进行了研究，并证实了根据该碰撞条件研发的护栏能通过评价标准的检验；针对高速公路广泛使用的半刚性波形护栏，模拟BH工型防阻块三波护栏与客车的碰撞过程，模拟结果表明BH工型三波护栏对客车有良好的防御与导向能力，充分发挥了护栏的作用；采用Hypermesh和LS-DYNA等软件，建立汽车碰撞护栏藕合的有限元模型，对客车在速度为80km/h、碰撞角为20°的条件下碰撞护栏的过程进行安全性分析；应用数值模拟方法对波形梁护栏的力学性能进行了研究；湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室基于非线性有限元软件LS-DYNA，在相同的碰撞条件下，公路墩对混凝土基础中和土基中护栏的碰撞安全性进行了仿真研究，结果表明，车与土基中护栏碰撞时对乘员造成的伤害值小于车与混凝土基础中护栏碰撞所造成的伤害值；采用LS-DYNA动力学分析方法，对波形梁护栏在受侧面碰撞过程中的能量转换进行了对比分析，得出四种工况下碰撞能量的变化曲线，并对采用有限元进行汽车碰撞护栏的仿真分析的可行性进行了研究；同济大学结构工程与防灾研究所运用ANSYS/LS-DYNA对波形梁工型((WBSG工)护栏进行了数值模拟，结果表明，在汽车碰撞下，其不能满足承载力要求，导向性差，有可能发生车辆越出护栏的坠车事故，并从网格密度、壳单元厚度方向的积分点个数、单元公式、接触类型、沙漏控制等五个方面，对碰撞模拟计算的精度和效率进行了探讨对波形梁半刚性护栏与汽车碰撞进行了仿真分析及其结构优化，并提出了解除护栏立柱对汽车绊阻效应的一种有效方法；浙江省交通规划设计研究院针对超长跨海桥梁研究出一种新型组合式护栏，并对其进行了实车碰撞试验，表明其防护等级可达到SA级。 |
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