Диссертация (1173104), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Анализ конструкции БДО с применением 3-волновой балкиДля анализа работы конструкции с применением балки 3N былипроанализированы протоколы натурных испытаний ИЦ НАМИ, предоставленныхизготовителями БДО при сертификации. На рисунке 3.22 приведены результатыиспытания ограждения 11ДО-С-0,75СБ(4,0)/2,0 -3N-300.
Динамический прогибограждения составил 0,99 м (протокол №1652/U0/W/W/16-15).Рисунок 3.22 - Вид ограждения 11ДО-С-0,75СБ(4,0)/2,0 -3N-300 посленаезда автобусаДля определения влияния шага стоек и удерживающей способностиограждения была разработана КЭ модель БДО марки 11ДО-0,75СБ(4,0)/4,0-3N-190.Кинограмма в форме отдельных моментов виртуальных испытаний наездомавтобуса на БДО показана рисунке 3.23.
На рисунке 3.24 приведен вид ограждения11ДО-0,75СБ(4,0)/4,0-3N-190 после наезда.Время 0.5 с87Время 1.0 сВремя 1.5 сРисунок 3.23 – Результаты работы КЭ модели ограждения11ДО-0,75СБ(4,0)/4,0-3N-190Динамический прогиб ограждения составил 0,84 м (рисунок 3.25).Рисунок 3.24 – Вид ограждения марки 11ДО-0,75СБ(4,0)/4,0-3N-190 послевиртуальных испытаний88Рисунок 3.25 – Прогиб ограждения 11ДО-0,75СБ(4,0)/4,0-3N-190 в областиот 4-й до 9-й стойки огражденияВ соответствии с выводами, приведенными в разделе 3.1, при сниженииэнергии удара с 300 кДж до 190 кДж приведет к снижению прогиба до 40 % (с 0,99м до 0,59 м), увеличение шага стоек на 1,0 м приведет к увеличению динамическогопрогиба на 40% и составит 0,83 м.
Таким образом, результаты эмпирическогоанализа дают схожие результаты с виртуальными испытаниями, при этонеобходимоотметить–эмпирическийанализприменяетсятолькодляпредварительного анализа и должен быть подтвержден виртуальными илинатурными испытаниями.При анализе работы ограждения стоит отметить, что при использовании вконструкции консоли отрывной (КО) происходит отсоединение консоли от стойки,как и при использовании W-образной балки (рисунок 3.26).Рисунок 3.26 – Отрыв отрывной консоли от стоек89Применение 3-волновой балки 3N обеспечивает удерживающую способностьБДО при наезде грузового автомобиля и автобуса и, в отличие от W-образнойбалки,обеспечиваетболеебезопаснуютраекториюдвижениялегковогоавтомобиля при наезде на ограждение, так как исключается возможность контактаколеса автомобиля и стойки ограждения. Применение разных типов консолей сбалкой 3N обладает теми же преимуществами и недостатками, что и с W-образнойбалкой.Следует, однако, учесть, что тем не менее 3- волновые балки обладают двумясущественными недостатками: при их установке необходимо провести оценкуснегозаносимости и они слишком затеняют дорожное пространство.3.3.
Анализ конструкции БДО с применением С-образных балокПри использовании балок С-образного сечения принимают 2 типа консолей(рисунок 3.27):- КП – консоль П-образной формы;- КЖ – консоль жесткая.абРисунок 3.27 – Консоли: а – П-образной формы, б – жесткая90Особенностьюработырассматриваемогоогражденияявляетсяиспользование двух С-образных балок вместо одной W-образной.Кинограмма работы ограждения с применением двух С-образных балок и КЖпредставлена на рисунке 3.28.Рисунок 3.28 – Кинограмма процесса наезда ТС на ограждение с применениемКЖ91Анализ работы конструкции с использованием виртуальных испытанийпозволил сделать следующие выводы:1) из-за низкого расположения нижней балки при наезде автобусам основнаяэнергия удара приходится на верхнюю балку (рисунок 3.29 - а);2) так как балка не может отсоединяться от КЖ, то у основания стойкиобразуется пластический шарнир (рисунок 3.29 - б).абРисунок 3.28 – Принцип работы на ограждения с применением КЖ:а – энергия удара воспринимается верхней балкой, б – образование пластическогошарнираДля анализа работы ограждения с применением П-образной консоли быларазработана КЭ модель ограждения марки 21ДО/300-0,75*2,0.
Кинограмма наездаавтобуса показана на рисунке 3.30.92Рисунок 3.30 – Принцип работы БДО с применением П-образной консолиПри использовании консолей КП, в отличие от КЖ, происходит отрыв балкиот стоек (рисунок 3.31) и удар автобуса воспринимается в основном только верхнейбалкой.Рисунок 3.31 – Отрыв балки ограждения от стоек93Расчетные данные также подтверждаются и проведенными натурнымииспытаниями в ИЦ МАМИ (рисунок 3.32).абРисунок 3.32 – Сравнение результатов работы ограждения:а – с применением КЖ, б – с применением КППроведенные исследования с использованием виртуальных испытаний ианализ данных натурных испытаний БДО позволили сформулировать следующиерекомендации:- при применении ограждений с использованием КЖ следует приниматьболее жесткие стойки (к примеру, стойки из двух П-образных объединённыхпрофилей) и более тонкую балку (2,5 – 3 мм),- при использовании П-образной консолиКП следуетприниматьограждения с толщиной балки 3-4 мм, при этом для уменьшения прогиба94ограждения рекомендуется принять толщину верхней балки больше по сравнениюс нижней.Также проведенные исследования показали, что при использованииограждения высотой 0,75 м (рисунок 3.33, а) при наезде автобуса нижняя балкапрактические не поглощает энергию удара (рисунок 3.31).
Ограничение высоты до0,75 м, скорее всего, было принято из-за действующих нормативных документов[5, 13]. Для уменьшения динамического прогиба ограждения рекомендуетсяувеличить высоту ограждения с 0,75 м до 0,85 м (рисунок 3.33), таким образом принаезде автобуса удар будет восприниматься и нижней балкой.абРисунок 3.33 – Габаритные размеры ограждения с использованием Собразной балки: а – высотой 0,75 м, б высотой 0,85 м.Для определения влияния увеличения высоты ограждения была разработанаКЭ модель ограждения 21ДО/300-0,75*2,0 с увеличением высоты до 0,85 м. Нарисунке 3.34 приведено сравнение динамических прогибов ограждений высотой0,75 м и 0,85 м.95абРисунок 3.34 – График прогибов ограждений: а – 21ДО/300-0,85*2,0;б – 21ДО/300-0,75*2,0На графике прогибов (рисунок 3.34) можно видеть, что у ограждения высотой0,85 м остаточный прогиб лицевой поверхности балки ограждения равняетсядинамическому, в то время как у ограждения высотой 0,75 м остаточный прогибуменьшается практически в 2 раза по сравнению с динамическим.
Это связано стем, что у ограждения высотой 0,75 м происходит, отрыв верхней балки от стоек(рисунок 3.35, а), в то время как у ограждения высотой 0,85 м, балка от стойки неотсоединяется (рисунок 3.35, б)96абРисунок 3.35 – Вид БДО после наезда: а – 21ДО/300-0,75*2,0;б – 21ДО/300-0,85*2,0Таким образом, у ограждения высотой 0,85 имеется запас по удерживающейспособности; эта конструкция значительно лучше для эксплуатации, так как онаможет выдержать незначительный удар (наезд легкового автомобиля), в период,пока ограждение не будет восстановлено.Проведенные расчеты также были подтверждены результатами натурныхиспытаний ООО Предприятие «ПИК» (протокол испытаний №1390/U0/5216-97005/TU/9-15), в соответствии с которым прогиб ограждения 21ДО/300-0,85*2,0составил 0,78 м (расчетный прогиб – 0,75 м).3.4. Анализ конструкций БДО без консолейВ последнее время широко применяются дорожные тросовые ограждения наоси проезжей части, в местах, где нет возможности увеличения ширины проезжейчасти для установки БДО (ширина тросового ограждения не более 100 мм).Альтернативно для уменьшения общей ширины БДО были попыткиразработки ряда инновационных конструкций без консолей.
Проведенные намиисследования позволили сделать оценку рациональности применения этихконструкций. Ниже приведены некоторые результаты этих исследований,рассмотрены три основные варианта разработанных конструкций БДО безиспользования консолей.В 1-м варианте конструкции (АО «КТЦ «Металлоконструкция») изограждения была удалена консоль, а стойка развернута на 90 градусов.
Такимобразом, общая ширина ограждения всего 143 мм (рисунок 3.36).Рисунок 3.36 – Конструкция барьерного ограждения АО «КТЦМеталлоконструкция» марки 11/ДО/300-0,75-2,098Конструкция прошла натурные испытания в ИЦ НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ»- (протокол №928/U0/05765820/TU/113-14). Вид барьерного ограждения послеиспытаний методом наезда автобуса массой 14 т при скорости 69 км/ч (300 кДж)приведен на рисунке 3.37.Рисунок 3.37 – Вид барьерного ограждения 11/ДО/300-0,75-2,0 после наездаиспытаний методом наезда автобусаОстаточный прогиб ограждения при наезде автобуса в соответствии спротоколом составил 1,35 м.
Виртуальные испытания показали динамическийпрогиб БДО на 15 % больше остаточного - 1.55 м, что несколько большединамического прогиба ряда конструкций тросовых ограждений (прогиб тросовогоограждения ООО Предприятие «ПИК» - 1,5 м, ООО «НПО «Медиана» - 1,5 м.,прогиб конструкции АО «Точивест» - 1,8 м).Повреждения ограждения 11/ДО/300-0,75-2,0 и самого легкового автомобиляпосленаезда,приведенныенарисунках3.38–3.39(протокол№928/U0/52721/TCR/167-15) показывают, что они значительны по сравнению саналогичными повреждениями ДО и ТС тросовых ограждений.99Рисунок 3.38 – Вид барьерного ограждения 11/ДО/300-0,75-2,0 после наездаиспытаний методом наезда легкового автомобиляРисунок 3.39 – Повреждения легкового автомобиля после наезда на ограждение11/ДО/300-0,75-2,0Анализ конструкции БДО с развернутой стойкой на 90 º и без использованияконсолей позволяет сделать следующие выводы:- разворот стойки ограждения приводит к значительному увеличениюдинамического прогиба – с 0,9 м до 1,5 м;- при наезде легкового автомобиля происходит отрыв колеса, колесоавтомобиля может заклинить между стойкой и балкой, что приведет к развороту100ТС вокруг стойки и, следовательно, индекс тяжести травмирования будет большенормативного значения - ≥ 1.Для возможности установки БДО без консолей на оси проезжей части былоиспытано и двустороннее ограждение (2-й вариант конструкции АО «КТЦ«Металлоконструкция»).
На рисунке 3.40 приведен общий вид ограждения11ДД/300-0,75х2,0.Рисунок 3.40 – Общий вид ограждения без консолей марки 11ДД/300-0,75х2,0Вид ограждения после натурных испытаний (протокол ИЦ НАМИ№928U0/05765820/TU/29-12) приведен на рисунке 3.41. Остаточный прогибсоставил 0,95 м.Рисунок 3.41 – Вид без ограждения без консолей марки 11ДД/300-0,75х2,0 посленатурных испытаний101Аналогичная конструкция была испытана и предприятием ООО «СКЗМК»(протокол ИЦ «НАМИ» №1887/U0/33128/MS/191-17). При наезде легковогоавтомобиля колесо цепляется о стойку и отрывается (рисунок 3.42), хотя ТС идвигается в пределах регламентированного коридора и формально конструкцияБДО соответствует требованиям безопасности.ООО Предприятием «ПИК» разработан 3-й вариант конструкции БДО безконсолей с принципом работы тросового ограждения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
