高速波形梁护栏板的三种结构形式

交通运输和旅游事业的迅速发展，带来了客运量和货运量的快速增长，带来了1.8万公斤、25000公斤的大型车辆，超大型车辆的拥有量也在不断增加，从而导致车辆横过路面、翻车等重大事故，而严重的交通事故更是少之又少。事实上，原护栏产品的技术指标不符合大型和特大型车辆防护等级的要求。2013年10月31日，实施《公路护栏安全性能评价标准》(以下简称《标准》)。根据提高喷射成型公路波形梁护栏板性能的需要，公路护栏等级提高了两个等级，分别对18000kg大客车提高了6级SS、25000kg超大客车、7级Hb防护等级，规定超大型旅客25000kg，超大型货物55000kg(八级HA)。该标准实施后，已达到规定的防护等级，但目前市场上的大型和超大型车辆防护护栏产品仍处于空白状态，在公路的实际运营中仍存在很大的安全隐患。

传统的喷射成型高速道路波形梁护栏产品存在两个大经济技术缺陷：

首先，对传统的喷射成型公路护栏板进行了技术开发，没有具体的消能结构构件，并在系统结构中建立了其动能转换数学模型。这一技术概念仅取决于护栏材料变形范围的长短，并不能直接解决车辆撞上护栏时动能转换的根本问题，过于理想和简单。并对护栏结构“力-功-能力”转换能力“心无底”。总之，这是不令人满意的。

其次，由于技术方案的结构原则，公路护栏产品的经济性和安全性违背了安全的价值取向。如果护栏的防护性能得到改善，其成本会迅速增加。例如，sb m半刚性护栏造价为680元/m，SBM刚性护栏造价为1050元/m，考虑到工程造价，护栏设计往往要降低防护等级，采用sb级(4级)护栏。对于不合理的车辆事故，完全有可能造成sb以上的影响，因此，由于成本的限制，这种降低产品性能的方式存在很大的安全隐患。

针对上述问题，业康护栏厂研制了一种防护性能高、耗能效果好、成本低、维护费用低的动能衰减装置，并为该装置的应用研制了通用级喷雾高速梁护栏。

动能衰减装置包括两端密封的空心壳体。壳体两侧的端盖分别设有护栏缆穿过的通孔，两通孔与壳体的中心轴线同轴。壳体具有能够产生膨胀变形的形状变型，将压力转换为机械能或热能，从而耗散能量。变形体的两端分别连接有破碎装置，破碎装置的两侧分别固定有破碎装置，破碎装置至少有一个在承受压力f后不能耗散能量的破碎体;在正常情况下，变形两端的损坏装置与围栏电缆连接，并限制在损坏装置两侧的损坏体之间。

为了在事故发生后保持喷射成型公路波束的护栏板，可以很容易将护栏壳体恢复到原来的状态，可以拆除护栏壳体两侧的端盖以更换损坏的车身。损坏的车身更换完毕，壳体两侧端盖安装完毕后，喷射成型公路波形梁护栏板即可恢复到正常状态，维修简单快捷。

因此，动能衰减装置的普通级内河喷塑公路横梁的护栏板包括固定在路基上的隔段柱，栏杆电缆固定在柱的上下间隔处，所有栏杆电缆都在同一平面上，两柱之间的栏杆电缆设有动能衰减装置，所述栏杆电缆在动能衰减装置中固定和连接两个受损装置，动能衰减装置依次连接动能衰减装置。整个护栏系统间隔平行布置，上下护栏平行。甚至，至少一个动能衰减装置可平行地设置在设置在两柱之间的动能衰减装置上。在碰撞过程中护栏的轴向变形与仅有一个动能衰减装置的轴向变形相同，但可吸收的碰撞能量增加。这将进一步防止车辆在屏障轴向变形较大之后从路基中移出。

为了使栅栏电缆在固定在柱上后能够张紧并吸收更多的碰撞能量，与地面接触的柱的根部是由弹性材料制成的柔性柱。这样，当事故发生时，柔性柱首先会起到一定的缓冲作用。

喷射公路波形梁护栏板立柱中、下部设有缓冲缓冲环，主要用于低重心车辆;整个护栏系统包括5个护栏电缆，在上、下柔性支环上固定有2根护栏拉索。柱的一部分，3根栅栏电缆固定在支柱的中上部，3根栅栏电缆通过支柱固定在柱上，垫板和柔性垫圈具有相同的厚度，以确保上中段的3根电缆和下中段的2根电缆处于同一平面。

钢丝绳的抗拉强度大于断体强度和变形强度之和。此外，还可以使柱子空心化，在柱子空腔中填充沙子，在一定程度上也可以起到缓冲和消能的作用。

工作原理：车辆碰撞时，伸出围栏电缆。围栏缆绳将张力传递给动能衰减装置，动能衰减装置将张力转化为对受损物体的作用力和形状变化。损伤的车身和变形的形状突然发生机械变形，汽车碰撞动能转化为机械能和热能，从而达到降低汽车碰撞动能的技术目标。能量转换平衡公式如下：

Ed="Ez"(1)，其中Ed为车辆的动能，"Ez"为动能衰减装置吸收的能量;

式(1)中，车辆撞击护栏的动能ed由标准规定的防护等级确定，∑Ez为动能衰减装置吸收的能量之和，动能转换能力由动能衰减装置使用的形状变量确定，受损物体所使用的材料、结构和数量;

护栏板轴向变量(护栏索长度变量)等于护栏系统中动能衰减装置轴向变量之和。并联动能衰减器在不增加护栏轴向变形的情况下，提高了系统的动能转换能力。

受损物体和形状变体所消耗的能量之和决定了障碍物的转换能量;损伤装置在环形槽中的行程之和和护栏长度的变形量;技术方案的特点是，当车辆撞上护栏时，系统中总会有若干动能衰减装置发生机械变形，其消耗的能量相当于车辆的冲击，从而吸收可能导致事故的冲击动能。

每个部件的工作过程如下：拉索被拉伸，张力被传递到动能衰减装置中的损伤装置。损伤装置在环形槽中平移，作用于损伤体。当损坏体上的压力超过其极限值时，损坏体即损坏。在这个过程中，受损物体对受损装置的阻挡作用吸收了部分冲击能量，之后受损装置继续被围栏缆绳拉伸，与受损装置相连的变形在拉力作用下会逐渐产生弹性变形，将冲击动能转化为弹性势能，起到消能的作用。损坏的装置到达极限台阶面后，停止工作，至此动能衰减装置的能量转换完成。

对于整个喷塑高速波形梁护板系统，同时受力破坏装置受力，剩余冲击力可以快速传递给其他动能衰减装置，从而可以消除更多的车辆碰撞能量。

其主要技术特征的作用如下：

损伤体：一般由刚性材料制成，能通过自毁来缓冲和耗散能量。可承受的压力F由其结构、材料性能、数量等确定。剪切力T为：

T=tA(2)

其中t为抗剪强度，A为受剪面积。

变形：通过产生弹性变形来吸收冲击能量。

破损装置：主要作用就是使破损体破损。

内套主要用于限制，防止变形变体的变形量过大，使损坏的装置与两端的端盖接触，在端盖与受损装置之间留出足够的空间，便于在后续维修中更换受损体。

动能衰减装置：是将汽车碰撞动能转换为机械能的部件，也是改变力学方向的结构部件。当车辆撞击所述障碍物时，所述柱被拉伸，所述动能衰减装置将所述拉力转换成用于所述构件中的两个方向的力，所述力切割或压缩布置在其中的损坏的本体，拉伸所述变型以使得所述爆裂机械地变形，消耗一定量的能量，由此衰减撞击所述屏障的车辆的动能。

显著效果：通过在护栏系统中增设特别适用于低频动力消能的动能衰减装置，护栏的消能效果良好。在低成本和维修费用的同时，通过动能衰减装置中结构件的数学模型和技术参数，可以准确计算出机械技术指标，使技术指标可控。

同时，喷淋式公路护栏系统中各部件的成本较低，由于防护等级的提高，产品成本没有增加，养护只需简单地更换破损体，适应性更广、更安全、更可靠，公路护栏的关键技术从本质上得到了极大的提高，实现了公路护栏关键技术的重大创新和技术进步。