Диссертация (1173104), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В тросовых огражденияхтрос легко отсоединяется от стоек, которые в основном предназанчены дляподдержания тросов по высоте и снижения динамического прогиба за счет трения.Рисунок 3.42 – Зацеп колеса легкового автомобиляВ тросовых ограждениях трос должен легко отсоединяться от стойки, чтобыне уйти под ТС, при этом стойки нужны в основном для поддержания тросов повысоте. Таким образом, было решено разработать БДО, в котором балка покоитсяна стойке и может легко отсоединиться, для этого в верхней части стойки сделанпаз, к которому через болтовое соединение прижимается стойка ограждения. Дляувеличения жесткости ограждения в пролет между стойками устанавливаетсяраспорка, которая объединяет две W-образные балки. На рисунке 3.43 даны чертежи КЭ модели этого БДО.102абвРисунок 3.43 – Конструкция БДО ООО Предприятие «ПИК» без консолей:а – общий вид, б – вид стойки, в – вид распоркиНа рисунке 3.44 приведено сравнение результатов натурных и виртуальныхиспытаний БДО марки 21ДД/У4(300)-У-0,75-2,5.
Вид ограждения после испытанийприведен на рисунке 3.45.Виртуальные испытания показали, что максимальный динамический прогибКЭ модели ограждения составил 1,24 м, остаточный прогиб - 0,91 м, рабочаяширина - 1,27 м. В соответствии с протоколом №1390/U0/33128/MS/29-18динамический прогиб составил 1,34 м. Различие в расчетном и экспериментальномзначениях прогиба составило 7,5%.Испытания (виртуальные и натурные)показали, что при отсутствии консолей существенно возрастают значенияпрогибов БДО при наезде автобуса.Рассматриваемые БДО также испытывались наездом легкового автомобиля(протокол ИЦ НАМИ №1390/U0/33128/MS/29-18).
Исследования показали, что изза использования жестких стоек (гнутый С-образный профиль 160х70х5 мм) БДОпрактически не деформируется (рисунок 3.46, а), что приводит к отрыву колесалегкового автомобиля (рисунок 3.46, б). Первоначальное предположение, что для103предотвращения отрыва колеса необходимо установить менее жесткие стойки,оказалось нерациональным, так как это приведет к увеличению динамического иостаточного прогиба ограждения при наезде автобуса и грузового ТС, а их значенияи так являются предельными для двустороннего огражденияабРисунок 3.44 – Сравнение результатов работы ограждения марки 21ДД/У4(300)У-0,75-2,5 при испытаниях: а – натурных (протокол №1390/U0/33128/MS/29-18),(б) - виртуальных104абРисунок 3.45 – Сравнение внешнего вида ограждений 21ДД/У4(300)-У-0,75-2,5 :а – Фотография из протокола №1390/U0/33128/MS/29-18; б – Внешний вид КЭмодели ограждения после наезда автобусаабРисунок 3.46 – Результаты натурных испытаний ограждения марки 21ДД/У4(300)У-0,75-2,5 методом наезда легковым автомобилем: а – вид ограждения посленаезда, б – отрыв колеса легкового ТС в процессе наездаПроведя общий анализ ограждений без консолей, можно сделать следующиевыводы: установка БДО без консолей при наезде легкового автомобиля всегдаприводит к отрыву колеса;105 в отличие от тросового ограждения при одинаковой удерживающейспособности ограждения, барьерное ограждение имеет значительный остаточныйпрогиб (более 1,0 м), что делает нецелесообразным его установку на оси проезжейчасти. односторонние БДО, как правило, устанавливаются на обочине дороги, иосновнымкритериемявляетсязначениемаксимальногодопустимогодинамического прогиба.
При установке консоли ширина конструкции огражденияувеличивается на не более чем на 20 см, что в итоге приводит к снижениюдинамического прогиба более чем на 20 см а также к значительно меньшимповреждениям легкового ТС.Проведенные исследования показали, таким образом, что применение БДОбез консолей не целесообразно.3.5. Анализ конструкций БДО мостовой группыДля исследования работы БДО мостовых групп был проведен анализпротоколов натурных испытаний, предоставленных изготовителями барьерныхограждений. На их основе разрабатывались КЭ модели ограждения и проводилсяанализ влияния параметров (шага и типа стоек, энергии удара) на динамическийпрогиб ограждения.
Так как мостовые ограждения могут быть установлены или водной плоскости с поверхностью покрытия на мостовом сооружении или нажелезобетонном цоколе, расчеты проводились в 2-х вариантах (рисунок 3.47).абРисунок 3.47 – Установка БДО на мостовом сооружении:а – без железобетонного цоколя, б – на железобетонном цоколе106На рисунке 3.48 приведены результаты проведенных исследований. Приустановке БДО на цоколе в маркировке ограждения добавляется высота цоколя,например маркировка 21МО/350-1,15(0,15)х2,0 обозначает, что ограждениеДИНАМИЧЧЕСКИЙ ПРОГИБ, Мустанавливается на цоколе высотой 0,15 м (рисунок 3.47, б).1,210,80,60,40,20ДИНАМИЧЧЕСКИЙ ПРОГИБ, Ма10,90,80,70,60,50,40,30,20,10бРисунок 3.48 – Влияние энергии удара и шага стоек на динамическийпрогиб ограждения с шагом стоек: а – 1,5 м, б – 2,0 мПри виртуальных испытаниях рассматриваемых выше ограждений быловыявлено, что установка ограждения на цоколе практически не влияет натраекторию движения автобуса, в то время как при наезде легкового автомобиляпринцип работы ограждения значительно отличается (рисунок 3.49).107абРисунок 3.49 – Повреждения легкового автомобиля при наезде на БДО мостовойгруппы, установленного: а – на одном уровне с поверхностью покрытиямостового сооружения; б – на железобетонном цоколе высотой 0,15 м.В отличие от дорожной группы, мостовая конструкция является болеежесткой, и благодаря усилению стоек ребрами жесткости у основания стойки ималому динамическому прогибу ограждения (до 0,3 м) при наезде легковогоавтомобиля, практически отсутствуют случаи жесткого удара колеса легковогоавтомобиля о стойку ограждения.
Благодаря этому ограждение надежно ибезопасно корректирует траекторию движения легкового автомобиля. При наездеже на БДО, установленное на цоколе, происходит удар колеса о цоколь, чтоприводит к крену автомобиля и увеличению индекса тяжести травмирования почтина 40 %.При наезде автобуса на БДО мостовой группы наблюдаются значительныедеформации автобуса по сравнению с БДО дорожной группы (рисунок 3.50).Для уменьшения динамического прогиба БДО разработаны конструкцииограждений с более жесткими стойками. На рисунке 3.51 приведен вид КЭ моделиограждения с использованием сварной стойки из двутавра №16, усиленнойребрами жесткости у основания (конструкция АО «КТЦ «Металлоконструкция»).В качестве верхней балки применяется труба круглого сечения ø 140 мм итолщиной 6 мм.108абРисунок 3.46 – Повреждения автобуса при наезде на мостовое ограждение марки21МО/350-1,15х2,0Д14: (а) – при натурных испытаниях, (б) – при виртуальныхиспытаниях)абРисунок 3.51 – КЭ модель ограждения11МО(У)/У7(450)-1.1-2.0:а – стойка ограждения, б – модель ограждения в сбореПри наезде автомобиля, ограждение 11МО(У)/У7(450)-1.1-2.0 практическине деформируется, динамический прогиб ограждения составляет менее 0,5 м(рисунок 3.452).109абРисунок 3.52 – Результаты виртуальных испытаний: а – вид ограждения21МО(У)/У7(450)-1.1-2.0 после наезда; б – график перемещения верхней кромкибалки ограждения напротив стоек ограждения № 8-14При моделировании конструкций мостовых ограждений особое вниманиенеобходимо уделить узлу крепления стойки к мостовому сооружению.
Дляуменьшения времени расчета общей модели расчет рассматриваемого узлапроводится отдельно.На рисунке 3.53 приведен расчет стойки мостового ограждения. Схемавиртуальных испытаний соответствует схеме стендовых испытаний по ГОСТ33129 (рисунок 3.53, а). Высота приложения нагрузки – 635 мм. Стойка крепится кжелезобетонному основанию с использованием 4-х анкер-шпилек ø 20 мм из стали35.Максимальная нагрузка на стойку составила 98,98 кН при перемещенииточки приложения нагрузки на 128 мм. При дальнейшем нагружении происходитпластическая деформация стойки. При нагружении стойки не происходит разрываанкер-шпилек и в общей модели ограждения при полноценных виртуальныхиспытаниях методом наезда автомобиля основание стойки можно жесткозафиксировать к железобетонному основанию, что приведет к уменьшениювремени расчета в 3 - 4 раза.В случаях же разрыва анкер-шпилек при стендовых испытаниях (статическихили ударных) необходимо доработать конструкцию стойки.
Схема стендовыхударных испытаний соответствует ГОСТ 33129 (рисунок 3.54). Энергия удара110составляет 30 кДж. Результаты стендовых ударных испытаний мостовой стойкиприведены на рисунке 3.55.абвРисунок 3. 53 – Результаты стендовых статических испытаний мостовойстойки из двутавра №14: а – схема испытаний, б – натурные стендовыеиспытания, в – виртуальные стендовые испытанияабРисунок 3.54 – Стендовые ударные испытания мостовой стойки: а – схемаиспытаний, б – КЭ модель испытаний111абРисунок 3.55 – Сравнение результатов стендовых ударных испытаниймостовой стойки: а – натурные, б – виртуальныеВследствие возникновения больших эквивалентных напряжений на анкершпильках происходит последовательное разрушение каждой из 4-х анкер-шпилек.Возникновениепредельных(критических)напряженийобусловленовозникновением больших деформаций основания стойки, вызванных большимиобобщенными усилиями, передаваемыми на основание стойки, толщины которогодля сопротивления таким усилиям недостаточно.Таким образом, до проведения полноценных испытаний, как натурных, так ивиртуальных, необходимо проведение стендовых испытаний узла креплениястойки к основанию (к железобетонному или металлическому); в случаях разрываанкер-шпилек необходимо доработать узел крепления.По результатам исследований с использованием приведенного выше анализаи протоколов натурных испытаний выявлены основные закономерности,позволяющие оценить взаимовлияние конструктивных параметров БДО ипотребительских характеристик ограждения, часть из которых приведена ниже:1) при установке ограждения на железобетонном цоколе высотой 0,15 мдинамический прогиб БДО уменьшается до 15%;1122) уменьшение энергии удара на 50 кДж приводит к снижениюдинамического прогиба на 10 – 20% для односторонних ограждений и до 10 % - длядвусторонних;3) изменение одностороннего ограждения на двустороннее приводит кснижению динамического прогиба до 15 % для ограждений, установленных нажелезобетонном цоколе и до 20 % для ограждений, установленных в однойплоскости с поверхностью покрытия мостового сооружения.3.6.
Выводы по главе 3Проведен анализ основных типов конструкций БДО, исследованы ихэффективность при наездах ТС с использованием данных виртуальных испытанийи натурных испытаний, проведенных ИЦ НАМИ. Проведенные исследованияпозволилисформулироватьследующиеосновныевыводы,касающиесяконструкций БДО: принцип работы БДО зависит в основном от конструкции балки иконсоли и в меньшей степени от конструкции стойки; при наезде легкового транспортного средства на конструкцию БДО с Wобразной балкой наиболее безопасными являются конструкции с применениемжестких консолей (КЖ, КЖН) и консоли отрывной (КО); использование балки типа 3N в конструкции БДО дает преимущество какпри наезде легкового ТС, так и автобуса, по сравнению W-образной балкой, нотакое БДО обладает большей металлоемкостью; использование в конструкции БДО балок коробчатого сечения или балок3N равнозначно с точки зрения удерживающей способности, но балки коробчатогосеченияимеютпреимуществапоменьшейснегозаносимости,атакжеобеспечивают наибольшую безопасность БДО для легковых ТС по сравнению сБДО с W-образной и 3-волновой балкой.113 при проектировании мостовых БДО особое внимание необходимоуделить узлу крепления стойки к мостовому сооружению.В главе 3 также определены влияние типа стойки и шага стоек напотребительскиехарактеристикиограждений.Достоверностьрезультатоввиртуального анализа обоснована валидацией расчетных схем и моделей путемсравнения с данными протоколов натурных испытаний.На основе проведенных исследований в главе 3 становится очевидным, чтопри проектировании дорог общего пользования и выборе типа и характеристикБДО при их устройстве необходимо рассмотреть интенсивность потоков легковыхи грузовых ТС, оценить вероятность наезда автомобилей разных типов на БДО.114ГЛАВА 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
