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高速公路道路護欄橋梁護欄橋梁欄桿和防撞護欄的選材與改進-潤江制品

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2018/4/25     瀏覽次數:    

 


隨著經濟的發展,中國的民用汽車保有量明顯增多,導致交通事故頻繁發生,死亡人數居高不下。高速公路是主要的行駛道路,也是事故多發路段,其護欄作為保護車輛行駛的設施決定著道路的安全性。本文研究了護欄的作用原理,了解護欄如何將車輛動能轉化為自身塑性變形能,并利用物理原理計算出了相關的塑性耗能。本文分析表明,目前高速公路護欄還不能在車輛發生意外時完全滿足車輛安全的要求。隨著經濟的進一步發展,護欄材料面臨更高的安全要求,并會得到不斷的改進。

  高速公路是我國重要的交通設施。近幾年來,高速公路的建設迅猛發展,因此高速公路的安全尤為重要。護欄作為高速公路安全的重要設施,其選材及結構設計直接涉及到它所能夠提供的安全保障作用。

  改革開放以來,我國經濟水平有明顯上升。與此同時,我國的民用汽車保有量也迅猛上升。進入21世紀后,我國民用汽車保有量的增長率明顯加快,2004年已達到2700萬輛以上。而1994年卻不足千萬輛。按照這樣的發展速度,預計到2020年中國汽車保有量有可能超過1億輛。隨著車輛的增多,交通事故的發生也愈加頻繁。我國每年交通事故死亡人數已經由1950年的幾百人到2004年超過十萬。面臨這樣的趨勢,人們迫切希望增強道路行駛的安全性。尤其是當車輛面臨緊急情況而躲閃、失控沖出道路,導致事故不可避免地發生時,道路保護設施的安全性至關重要。金屬護欄雖然不能減少事故的發生,但可以大大減少事故引起的人員傷亡。

  1.護欄發揮安全作用的原理

  高速行駛的車輛具有很大的動能。當出現緊急狀況,車輛會出于躲閃、失控等原因沖向護欄。此時護欄的作用便是避免發生車輛劇烈沖撞和人員傷亡。設想一輛汽車高速撞向一堵鋼筋混凝土墻,車會在瞬時間停止,與此同時,其巨大的動能會大部分轉化為破壞車輛的能量,導致很大的損傷。如果將鋼筋水泥墻換為一堵類似于硬橡膠般的金屬墻,則車輛減速的過程會得到大幅減緩,其大部分動能會轉變為金屬塑性變形的能量而被逐步消耗掉,從而減少了對車輛和人員造成的損毀。高速公路的金屬護欄就是發揮這種緩沖作用的安全設施。

  當金屬護欄在一臨界外力Fs作用下發生塑性變形時,其屈服強度δs 為Fs/As,其中As是開始發生塑性變形時護欄的截面積。當外力繼續增大達到一極限值Fe時,護欄便會斷裂;護欄斷裂時的應力則稱為抗拉強度δ b,且有為Fb/Ab,其中Ab是護欄斷裂時的截面積。設長度為Ls的護欄材料在外力作用下發生塑性延伸變形直至Lb時斷裂,此時護欄的塑性總延伸率δ為δ= (Lb—Ls)/Ls=△Ls/Ls。

  2.護欄鋼板的安全設計

  車輛的動能與其質量和速度有關。表1給出了目前常見的小型轎車的車型、質量以及時速分別在80km和120km時所具有的動能。這些小轎車的質量大致相等,車輛所能達到的時速是決定車輛的動能的主要因素。

  3.結語

  隨著經濟快速的發展,高速公路上將會出現大型、重載、高速的汽車,它們將對護欄安全性有更高的要求。目前的護欄鋼板顯然尚不能夠滿足要求,其安全技術指標還有待進一步的改進與提高,相關的問題也需要人們不斷地研究與開發。


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