引言

在国民经济发展中，道路桥梁建设工程增多，为社会公众出行提供了便利。从道路桥梁工程分析，钢护栏施工是不可缺少的部分，也是保障车辆意外撞击道路桥梁的有效措施^[1]。梁柱式钢护栏有着非常好的防护性能，如果车辆意外撞击到道路桥梁时，会形成很强的弯曲变形和张拉力，降低车辆所产生的碰撞力，促使其普遍在道路桥梁中使用^[2]。在研究钢护栏防撞性能中，采取有限元分析法，对车辆形成的撞击力进行模拟分析，从而明确钢护栏防撞性能，逐步提升道路桥梁工程建设质量。因此，道路桥梁施工中，应当认识到钢护栏的应用价值，科学合理设定防撞性能，有效保障通行车辆和行人的生命安全。

1 道路桥梁钢护栏防撞性能分析方法

1.1 实车碰撞试验

通过使用实车碰撞试验对钢护栏防撞性能进行测试，能够得到准确度非常高的性能参数，但是实车测试所花费的成本非常高，并且车辆在碰撞过程也呈现出复杂性，很容易受到内外部诸多因素的干扰，导致无法一次对钢护栏防撞性能进行测试。基于这种情况下，就会对各个方面的影响因素综合考虑，开展多次实车试验，增大试验过程的成本。一般情况下，整个试验投入资金不高，难以对实车试验方法进行使用，造成道路桥梁钢护栏防撞性能试验并未对其进行过多使用。

1.2 缩尺模拟试验

在该试验中，主要对具体道路桥梁工程数据资料进行获取，将其缩放成一定比例的模型，再使用模型车辆开展碰撞试验，从而可以得到钢护栏防撞性能参数。这种试验方式基本上产生的成本非常低，整个试验过程也很容易进行控制。在具体试验过程中，只需要在实验室中完成所有内容，就可以对钢护栏冲击特点、撞击力度等数据得到，但是试验过程对车辆动力系统无法进行很好解决，难以让其产生与现实车辆相同的动力，导致试验结果无法满足实际使用要求。

1.3 数值模拟试验

该试验方法是利用数学模型的方式，对钢护栏防撞性能研究，与其他两种方式比较，其实用性更高，更能满足钢护栏防撞性能研究的需求。特别是当前科学技术发展，计算机技术应用范围更大，给数值模拟试验提供了技术支撑。通过使用模拟仿真的过程，可以对各项试验条件进行随意改变，也可以对相同测试进行不断重复，能够得到较为准确的研究结果。

2 钢护栏防撞性能的有限元分析

2.1 钢护栏模型

从道路桥梁工程分析，钢护栏模型应当由护栏横梁模型、立柱模型、防阻块模型、立柱混凝土基座模型四个组成。其中，在整个钢护栏中，横梁、立柱、防阻块、立柱混凝土基座等都是使用焊接方式连接，这就需要在模型构建中，也需要让四个部分使用tie命令相连，让其具备六个一样的自由度。其中，其中四个部分型号规格是钢管立柱G-T；φ114×4.5；横梁H-I；730X200X50X4.5；防阻块F；178X200X4.5等。防阻块和立柱是使用锚栓连接，应当使用tie命令相连，确保二者间可以自由进行调节。通过将四个模型进行组合，就可以得到钢护栏结构的有限元模型。此外，钢护栏所使用的钢材料是结构钢材，混凝土为C50。

2.2 汽车模型

要想确保有限元分析结果准确，应当构建健全的汽车模型，但是往往需要花费很多时间。为减少试验时间，需要对汽车模型进行简化。一般情况下，汽车模型中变形部件是非常重要的，如保险杠、车轮等，如果碰撞过程产生的冲击力大，就可以对受力小的部件进行简化，如发动机等。在具体构建中，利用壳单元模拟保险杠和汽车车头，二者厚度分别是7毫米和5毫米，其他部件使用形式模拟。

2.3 分析结果

基于上述试验方法，形成了汽车模型以30米/秒的速度在不同情况下对钢护栏进行碰撞，从而对产生的变形情况进行分析。结合不同角度对钢护栏碰撞情况形成的应力图可知，钢护栏主要承受最大力和变形最为严重的区域是中间部分，护栏中部形成了非常大的应力。如果碰撞速度没有产生任何变化，碰撞角度不同所形成的位移距离存在差异。从整个研究过程而言，不同碰撞角度对立柱和支托形成的最大应力和碰撞角度产生正比关系，碰撞角度如果越来越大，应力也会持续增大。其中，立柱和支托比较，前者所产生的应力是非常小的。如果结合Q345结构钢材形成的应力计算，往往碰撞角度在25°支托部件开始进入到塑性阶段，一旦碰撞角度超过50°，立柱也开始进入到塑性阶段。此外，钢护栏各个部分需要满足以下要求，才能满足道路交通使用的需求。第一，波形梁板的弯曲度应不大于1.5mm/m,总弯曲度应不大于波形梁板定尺长度的0.15%；波形梁板端面切口应垂直,其垂直度公差应不超过30。第二，立柱宜采用钢管,单根钢管立柱壁厚最小值为4.25mm,防腐处理后多根立柱基底壁厚实测平均值应不小于4.5mm。第三，立柱弯曲度应不大于1.5mm/m,总弯曲度应不大于立柱定尺长度的0.15%；立柱端面切口应垂直，其垂直度公差应不超过1°。

3 结束语

在道路桥梁钢护栏防撞性能分析中，采用了有限元分析方法，可以得到非常准确的碰撞参数。在对于钢护栏碰撞中，整个碰撞过程受力最为严重的部分是横梁中部、支托转弯位置等，这些部位都是最先受到损坏，需要在道路桥梁中对其进行重点加固。此外，汽车和道路桥梁形成的碰撞角度会直接影响到撞击力度的大小。一般情况下，如果碰撞速度没有任何变化时，车辆撞击方向与钢护栏间性的角度越大，会造成钢护栏承受更大的应力，也会出现很大的位移量。因此，为保障道路桥梁钢护栏的防撞性能提升，应当对最先受到损坏的部位进行重新加固，增强强度和刚性，让其可以承受更大的应力，也需要合理判断车辆不同的撞击方向，有利于保障人民群众的生命安全。

参考文献：

[1]蒲鹏.基于精细化管理在道路桥梁工程养护中的应用分析[J].城市建设理论研究(电子版),2023(15):35-37.

[2]崔凌秋,熊延华,张丽娟,杨俊.影响桥梁伸缩缝耐久性的关键因素分析及技术对策[J].科技创新与应用,2023,13(15):152-155.