波形护栏板是一种公路中央分隔带开口处用组合型波形板活动式钢护栏,该护栏由两片波形钢护栏板及两者之间固定夹放的两根立柱构成,两根立柱固定夹装在两片波 形钢护栏板之间。在公路正常营运时,该护栏利用插拔立柱可方便地插入开口处预先设置的插拔孔内,起到隔离和防护作用,同时与公路外边上的护栏带相呼应,整 齐划一,美观配套。车辆对其碰撞时,由于波形钢护栏板有良好的耐撞性能和吸收能量的作用,既不容易被撞毁,同时又可对车辆和司乘人员起到很好的保护作用。
波形梁护栏模型在ansys/ls dyna默认的整体直角坐标系中完成,包括波形梁护栏板、防阻块、立柱以及地面模型.模型总共有35484个单元,40545个节点。由4段波形梁,5个防阻块、5个圆柱形立柱和地面组成,相邻两段立柱的中心距4000mm。
1)波形梁护栏板模型波形梁护栏板是整个护拦体系重要的组成部分,它是与失控车辆 接触的构件,波形梁护栏板通过防阻块把碰撞力分散传递给多根立柱, 通过立柱把力传给地荃(39j.护拦与失控车辆的作用随着时间的推移,不断改变着作用位置,在碰撞车辆冲击作用下,波纹被展开,吸收能。目前世界上主要 有两种护栏结构:日式护栏和美式护栏。美式护栏与日式护栏相比较,具有结构简单、刚度适中、节省材料等特点。我国根据美式护栏结构机理制定了自己的设计标 准。本文根据这个标准建立了波形护栏板的有限元模型。波形护栏板的截面形状如图3.3所示t40l,表3.4中是对应的几何尺寸。在具体建模中,为了尽量 准确模拟波形梁护栏板的弧形边界,将截面划分为20份:在长度方向上,为了正确反映碰撞的动力特征,在横梁首先受到冲撞的部分,按25mm单元尺寸均匀划 分(41],然后沿冲撞区域两侧慢慢增大单元尺寸,逐渐过渡70mm.
2)防阻块模型防阻块是护栏重要的传力构件之一,其作用是将波形梁护栏板受到的撞击力均匀地传递给立柱。防阻块本身也是一个吸能机构,可以使护栏在受到 碰撞后逐渐变形,使能量吸收时间增长,减少乘员伤亡,它的主要作用是降低事故的严重度。若忽略防阻块而直接将护栏板与立柱相连的话,将难以准确反映波形梁 护栏(尤其是立柱)的受力特征。防阻块可以用各种形状的型钢来制造。在我国的行业规范中推荐使用a型、b型两种。a型适用于圆柱形立柱,是一种六角形的结 构。b型是参照法国标准设计的,适用于槽形立柱或其他型钢立柱。本文采用a型防阻块。
考虑防阻块虽然会使建模难度和计算工作量大大增加,但能够让计算结果更为合乎实际。在具体建模过程中,防阻块以壳单元模拟,在立柱上部均匀布置,位置与波 形梁护栏板一致。防阻块采用映射网格划分,考虑与护栏板的连接需要,在高度方向上均匀划分8个单元,长度方向上则是两端疏中间密,在与波形梁护栏板连接的 部分,按20mm单元尺寸均匀划分,然后沿两侧慢慢增大单元尺寸,逐渐过渡30mm,同时中间部分的划分要考虑到与立柱的连接需要。
3)立柱模型立柱为波形梁护栏的主要受力构件,采用薄壁圆管结构有利于提高护栏整体强度和韧性、有利于吸收和消耗碰撞能量并减轻冲撞损伤。在具体建模中, 由于钢管的壁厚相对于钢管直径要小得多,所以在ls-dyna中使用壳单元来建模[44).根据我国现行的《高速公路交通安全设施设计及施工技术规 范.jtj074-94),立柱的总高是1850mm,其中1100mm是埋在地底下的。 类圆柱立柱模型是以外径为114mm,厚度为4.5mm的圆 柱型钢管为原型建立的t3。几何尺寸如图3.7所示.立柱间距为4m,采用映射网格划分。由于在碰撞过程中,立柱地面以上部分和地面以下部分受冲击的程度 不同,网格划分上,地面以上立柱的网格的密度要比地面以下立柱大一倍左右,单元尺寸从50mm到100mm之间过渡,同时兼顾与防阻块和地面连接的需要.
4)地面模型由于本文的分析重点不在于地面的受力及变形,为了降低建模的难度,避免加入小轿车模型后产生大小不等的初始渗透,对其用实体单元模拟。网格划 分采用扫惊网格划分和映射网格划分相结合的方法进行,尽量避免用自由网格。考虑与立柱的连接需要,在高度方向上按两端密中间疏划分6个单元:在护栏纵向需 考虑车辆行驶的路线,按两端疏中间密进行划分,单元尺寸从护栏第二、三跨160mm逐渐过渡到两端400mm;在与护栏纵向垂直的方向,考虑车辆撞击力的 影响,同样按两端疏中间密划分,靠近立柱的地方按150mm划分,然后沿两侧慢慢增大单元尺寸,逐渐过渡600mm。
波形护栏的所有部件一般采用热浸镀锌进行金属表面处理,为了保证其防腐性能,需从镀锌层附着量、镀锌层均匀性和镀锌层附着性能三个方面进行检测。那么对波形护栏测试的标准是什么呢?现在就来给大家来讲解一下。
(1)镀锌层附着性
镀锌层附着性测试采用锤击法。试件水平放置,锤头面向台架中心,锤柄与底座平面垂直后自由落下,以4mm间隔平行打击五点,通过检查锌层表面状态,是否出现锌层剥离凸起现象,而判断其附着性。打击点应离试样端部10mm以外,同一点不得打击两次。
(2)材料性能试验
钢材的性能主要指力学性能,可分为强度性能、塑性及冲击韧性。强度性能表示钢材塑性变形和破坏的抵抗能力,包括弹性极限、屈服极限、强度极限、疲劳极限及硬度。塑性表示钢的塑性变形能力,包括延伸率。面积缩减率和冷弯性。冲击韧性表示钢材对冲击荷载的抵抗能力。由于材料中各种成分含量高低影响钢材的力学性能,所以对钢板原材料性能检测时包括化学分析、拉伸试验和弯曲试验。
(3)镀锌层附着量测试
浸镀锌所用的锌应为gb470中规定的0号锌或1号锌,锌附着量及镀锌层厚度应符合
锌附着量测试可采用三氯化锑法或镀层测厚仪测试。
三氯化锑法基本原理:由于锌能够完全溶解于三氯化锑的浓盐酸溶液中,通过溶解前后两次称重,计算出其单位面积锌附着量。
构件镀锌附着量
构件名称平均锌附着量(g/m2) 锌附着量(g/m2)锌层平均厚度(mm)锌层小厚度
护栏板、端头、立柱600425≥85≥
紧固件、防阻块、拖架350275≥50≥
(4)镀锌层均匀性测试
镀锌层均匀性试验一般采用硫酸铜法。
原理:通过使用硫酸铜溶液浸蚀试样,置换出锌金属的时间及程度,判断其镀层均匀性。
随着交通不断的发展,我国经济上得到重大的提高,但是交通安全问题也是层出不穷,所以波形防撞护栏板就逐渐发展起来。有人会问,有了波形防撞护栏板就能保证不出现交通事故了吗,现在的波形防撞护栏板还做不到这种地步,但是却能将伤害降到 ,这就是现在波形防撞护栏板存在市场上那么长时间的原因。
波形防撞护栏板实用新型涉及一种组合波板活动式钢护栏公路中间开口,两片波形护栏板和两夹在两列之间的篱笆把两列夹安装两片波形护栏板之间。
目前,我们使用的高速铁路,既要防止失控车辆的障碍跑路外碰撞或其他设施的道路,或穿过中心区为更多的道路交通事故造成的,而且还可以使车辆回到旅行乘客正常方向和小伤害。能够诱导视线的作用。
在公路上,塞孔后的护栏用插头可以方便地插进开口套内,起到隔离保护作用,同时在波形防撞护栏板围栏外的路面上有呼应、均匀、美观的包装。当车辆发生碰撞时,波形护栏板有良好的耐撞性和吸收能量,所以不容易崩溃,但也起到了很好的作用,车辆和乘客保护。
如果遇到路面维修或其他原因需要连接时,可方便地拉出每组开口的护栏,以便打开通道,方便车辆通行。
1.镀锌的表面粗糙:当铁锌合金生成过多或者分布不均匀的时候,就会造成表面粗糙。并且表面有可能会出现些许的白锈,有白锈的护栏板会使人们觉得严重腐蚀,其中这种白色粉末并不是锌层生锈,只需要擦拭后经过弱酸处理即可。这种白锈是因为稳固过高,使铁锌合金心素生成,镀锌的时间比较长,增大了铁锌扩散反应。
2.镀锌护栏板在镀锌的时候,如果残留的水分中含有氯化物、工业环境中的硫化物或者镀锌中锌的含量过高的时候,必须要更换镀锌液或者降温处理,并打捞锌渣,这样做是为了防止锌粒过密。但是由于热镀锌工艺和控制成本等原因,存在少量的锌粒是不可避免的。
3.结块以及锌瘤、流痕:过度的酸洗,导致钢基体中的元素分布不均匀,使其在酸洗的时候因为溶解速度的不同或者微电池作用产生粗糙面。以上是由于工艺所引起的镀锌层粗糙,可以通过调整工艺来改进。由于选用的钢材表面粗糙不平,有锈蚀或者明显的轧制条纹,在镀锌后,表面还是会有粗糙现象。又或者受钢材成分的影响,当碳元素超过0.2%,磷超过0.5%,锰超过13%之后,形成的镀锌层与正常的镀锌层不同,这些情况下,镀锌工艺只能做到有限的控制。
4.擦痕:护栏板材料在运输以及装卸的过程中,不可避免的产生了擦痕,从热镀锌的特性中,我们可以知道锌和铁的颜色差异比较明显,不过锌层的阳极保护特性会对表面轻微的擦伤有保护作用,对擦痕,可以采用富锌漆进行处理。
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