一种护栏及其安装方法.pdf

1、10申请公布号CN104060561A43申请公布日20140924CN104060561A21申请号201410322523822申请日20140708E01F15/0420060171申请人长沙理工大学地址410004湖南省长沙市雨花区万家丽南路二段960号申请人湖南省交通规划勘察设计院72发明人雷正保李永汉74专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人李海建54发明名称一种护栏及其安装方法57摘要本发明公开了一种护栏，包括护栏立柱和与护栏立柱连接的钢丝绳，护栏立柱包括第一安装板，第一安装板的个数为两个，且第一安装板相对平行布置；设置在第一安装板一端用于连接两个第一安装板较长

2、边的固定板，固定板的长度与第一安装板较长边的长度相等，固定板与钢丝绳连接。从上述技术方案可以看出，当小型车与立柱发生碰撞时，U型截面的一侧向内凹陷，强度减弱，此时护栏立柱的刚度能够随着小型车碰撞能量的减弱而减弱，当大型车与立柱发生碰撞时，U型截面的两侧向外凸出，强度增加，有效防止二次碰撞发生。本方案提供的护栏立柱，可以根据不同的车型发生不同的形变，提高了护栏立柱的安全性能。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN104060561ACN104060561A1/1页21一种护栏，包括护栏立柱4

3、和与所述护栏立柱4连接的钢丝绳，其特征在于，所述护栏立柱4包括第一安装板1，所述第一安装板1的个数为两个，且所述第一安装板1相对平行布置；设置在所述第一安装板1一端用于连接两个所述第一安装板1较长边的固定板2，所述固定板2的长度与所述第一安装板1较长边的长度相等，所述固定板2与所述钢丝绳连接。2根据权利要求1所述的护栏，其特征在于，所述固定板2为弧形固定板，所述固定板2的凹面朝向所述第一安装板1。3根据权利要求1所述的护栏，其特征在于，还包括设置在所述第一安装板1另一端且沿所述第一安装板1的较长边布置用于缓冲碰撞力的过渡板3，所述过渡板3的长度与所述第一安装板1较长边的长度相等。4根据权利要求

4、3所述的护栏，其特征在于，所述过渡板3为四分之一圆弧板，所述过渡板3的凹面相对布置。5根据权利要求4所述的护栏，其特征在于，所述过渡板3与所述第一安装板1焊接连接。6根据权利要求3所述的护栏，其特征在于，所述第一安装板1、所述固定板2和所述过渡板3均为低碳钢材料制作的板。7根据权利要求1所述的护栏，其特征在于，所述护栏立柱4为一体折弯成型的护栏立柱4。8一种护栏安装方法，其特征在于，用于安装如权利要求17中任意一项所述的护栏，包括步骤1预埋所述护栏立柱4，所述护栏立柱4的所述第一安装板1与道路的切线方向垂直布置；2将钢丝绳与所述护栏立柱4的所述固定板2连接。权利要求书CN104060561A1

5、/4页3一种护栏及其安装方法技术领域0001本发明涉及公路安全防护装置技术领域，特别涉及一种护栏及其护栏安装方法。背景技术0002现有护栏按力学特性分为刚性护栏、半刚性护栏和柔性护栏。立柱是护栏组成的一部分，也是决定护栏性能的关键构件之一。0003目前，国内的护栏立柱的设计主要侧重防撞性能，其刚度较高，立柱刚度高，在车辆与护栏的碰撞过程中会对车辆起到阻绊作用，不能随着失控车辆的碰撞能的变化而变化，安全性能差。0004因此，如何提高护栏立柱的安全性能，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。发明内容0005有鉴于此，本发明提供了一种护栏，以提高护栏立柱的安全性能。本发明还提供了一种护栏安装方法。0

6、006为实现上述目的，本发明提供如下技术方案0007一种护栏，包括护栏立柱和与所述护栏立柱连接的钢丝绳，所述护栏立柱包括0008第一安装板，所述第一安装板的个数为两个，且所述第一安装板相对平行布置；0009设置在所述第一安装板一端用于连接两个所述第一安装板较长边的固定板，所述固定板的长度与所述第一安装板较长边的长度相等，所述固定板与所述钢丝绳连接。0010优选的，在上述护栏中，所述固定板为弧形固定板，所述固定板的凹面朝向所述第一安装板。0011优选的，在上述护栏中，还包括设置在所述第一安装板另一端且沿所述第一安装板的较长边布置用于缓冲碰撞力的过渡板，所述过渡板的长度与所述第一安装板较长边的长度

7、相等。0012优选的，在上述护栏中，所述过渡板为四分之一圆弧板，所述过渡板的凹面相对布置。0013优选的，在上述护栏中，所述过渡板与所述第一安装板焊接连接。0014优选的，在上述护栏中，所述第一安装板、所述固定板和所述过渡板均为低碳钢材料制作的板。0015优选的，在上述护栏中，所述护栏立柱为一体折弯成型的护栏立柱。0016一种护栏安装方法，用于安装上述任意一项所述的护栏，包括步骤00171预埋所述护栏立柱，所述护栏立柱的所述第一安装板与道路的切线方向垂直布置；00182将钢丝绳与所述护栏立柱的所述固定板连接。0019从上述技术方案可以看出，本发明提供的护栏立柱包括第一安装板和与第一安装板的较长

8、边连接的固定板，第一安装板与固定板组成U型形状，固定板与钢丝绳连接。本方说明书CN104060561A2/4页4案提供的护栏立柱为空心立柱，相对于现有技术中的立柱强度较低，在车辆与护栏立柱的碰撞过程中，立柱会发生相应的形变，对碰撞车辆起到一定的导向作用。当小型车与立柱发生碰撞时，U型截面的一侧向内凹陷，强度减弱，此时护栏立柱的刚度能够随着小型车碰撞能量的减弱而减弱，当大型车与立柱发生碰撞时，U型截面的两侧向外凸出，强度增加，有效防止二次碰撞发生。本方案提供的护栏立柱，可以根据不同的车型发生不同的形变，对小型车碰撞既可以起到吸能作用，也可以起到导向作用，对大型车的碰撞可以起到吸能和防止二次碰撞的

9、作用，提高了护栏立柱的安全性能。0020本发明还提供了一种护栏安装方法，在安装过程中，护栏立柱与道路的切线方向垂直布置，增大了事故车辆与护栏立柱碰撞时的结构面积，使得护栏立柱能够有效吸能，提高了护栏立柱使用的安全性能。附图说明0021为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0022图1为本发明实施例提供的护栏立柱的结构示意图；0023图2为本发明实施例提供的护栏立柱与大型车碰撞时发

10、生的形变示意图；0024图3为本发明实施例提供的护栏立柱与小型车碰撞时发生的形变示意图；0025图4为本发明实施例提供的护栏立柱的俯视图；0026图5为本发明实施例提供的护栏立柱安装时的示意图。具体实施方式0027本发明公开了一种护栏，以提高护栏立柱的安全性能。本发明还公开了一种护栏安装方法。0028下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。0029请参阅图1图5，图1为本发明实

11、施例提供的护栏立柱的结构示意图；图2为本发明实施例提供的护栏立柱与大型车碰撞时发生的形变示意图；图3为本发明实施例提供的护栏立柱与小型车碰撞时发生的形变示意图；图4为本发明实施例提供的护栏立柱的俯视图；图5为本发明实施例提供的护栏立柱安装时的示意图。0030一种护栏，包括护栏立柱4和与护栏立柱4连接的钢丝绳，护栏立柱4包括0031第一安装板1，第一安装板1的个数为两个，且第一安装板1相对平行布置；0032设置在第一安装板1一端用于连接两个第一安装板1较长边的固定板2，固定板2的长度与第一安装板1较长边的长度相等，固定板2与钢丝绳连接。0033本方案提供的护栏包括护栏立柱4和与护栏立柱4连接的钢

12、丝绳，护栏立柱4为空心护栏立柱4，包括第一安装板1和与第一安装板1连接固定板，空心护栏立柱4整体为说明书CN104060561A3/4页5U型结构。0034本发明来源于耐撞性拓扑优化结果。传统的拓扑优化方法一般用于静态和简单的动态优化，以灵敏度分析为基础，不能解决瞬时加载和复杂的边界条件的拓扑优化问题，本方案运用耐撞性拓扑优化技术解决瞬态非线性大变形的连续拓扑优化问题，采用变密度法变密度法借助有限元方法实现，每个单元的材料密度作为设计变量，材料密度可在0到1之间连续变化，各个单元的刚度和强度被假想成与材料密度符合某种线性关系，优化后根据单元密度进行删减以得到最优的拓扑结构。该方法在给定的设计域

13、内获得既满足约束条件又满足目标函数的最佳材料分布方案，它只需设计者给出设计域、约束条件及优化目标，就能自动算出结构最优的拓扑构型。本发明以公路护栏安全性评价标准JTGB05012013中A级护栏的碰撞条件为基础，将200MM200MM的正方形截面立柱设置为优化区域，以车辆的导向性、立柱内能密度一致性和吸能最大化为拓扑优化的约束条件，以优化质量比作为拓扑优化目标，综合分析不同质量比对应结果，提取拓扑构型。0035不同车辆与具有U型结构护栏立柱4的护栏发生碰撞时的碰撞能量不同，钢丝绳作用在护栏立柱4上的作用力也不同，护栏立柱4受到不同的碰撞能量也会发生不同的形变，立柱能随着失控车辆的碰撞能自动的调

14、节立柱纵横刚度比，适应不同碰撞条件0036当小型车与护栏发生碰撞时，小型车的碰撞能相对较小，撞击在钢丝上的力较为集中，受到撞击的钢丝绳会拉动距离撞击处较近的护栏立柱4，护栏立柱4的两个第一安装板1向同一侧凹陷或者凸出，即护栏立柱4弯曲，发生塑性变形，纵横比变小，刚度随之降低，平稳且最大限度的吸收碰撞能，小型车的加速度随之降低，有效保护司机和乘车人员的安全；0037当大型车与护栏发生碰撞时，大型车的碰撞能相对较大，与护栏碰撞时的接触面积也较大，力比较分散，护栏立柱4会受到两个方向的拉力，两个第一安装板1均被向外拉动，即两个第一安装板1的形变方向相反，两个第一安装板1之间的距离变大，吸收一定的碰撞

15、能，纵横比变大，护栏立柱4的刚度随之增加，提高防撞性能，大型车的偏移量随之缩小，有效防止二次事故的发生。0038本方案提供的装置，针对不同的碰撞车辆，护栏立柱4发生的形变不同，力学特性和吸能方式不同，针对不同的车型产生不同的效果针对小型车，充分发挥了导向作用，有效吸能，针对大型车提高防撞性能，有效避免了二次事故的发生。本方案提供的装置，不仅护栏立柱4可以吸收一部分碰撞能，钢丝绳也可以吸收一部分碰撞能，且根据不同车型发生不同的形变，自动调节纵横比，提高了护栏使用的安全性和通用性。0039本方案提供的护栏立柱4可以根据不同的路况需求调节护栏立柱4的截面尺寸，使其在一定的距离内将能量完全吸收，大大改

16、善发生交通事故时车辆与护栏立柱撞击时接触面积小、碰撞接触力过大、立柱刚度过大和护栏立柱4与钢丝绳协同受力能力差等问题，有效保护乘员和车辆的安全性。0040本方案提供的护栏立柱4不仅可以用于柔性护栏，也可以用于半刚性护栏。0041为了进一步优化上述技术方案，在本发明的一具体实施例中，固定板2为弧形固定板，固定板2的凹面朝向第一安装板1，在小型车或者大型车与护栏发生碰撞的过程中，弧形板可以发生一定的形变，对碰撞起到一定的缓冲作用，进一步提高护栏使用的安全性。0042该方案提供的装置能很好的满足护栏安全评价指标，具有成本低廉，安装方便，后说明书CN104060561A4/4页6期维护成本低等特点，当

17、发生碰撞后，只需要将发生变形的护栏立柱4更换，将新的护栏立柱4与钢丝绳固定即可。0043为了进一步优化上述技术方案，在本发明的一具体实施例中，还包括设置在第一安装板1另一端且沿第一安装板1的较长边布置用于缓冲碰撞力的过渡板3，过渡板3的长度与第一安装板1较长边的长度相等，当车辆与护栏立柱4发生碰撞时，过渡板3发生一定的形变，起到缓冲作用，降低事故影响，另外，过渡板3使得护栏立柱4整体没有尖锐的棱角，可以防止对行人或者车辆造成伤害。0044本方案提供的护栏不仅适用于路侧防护，也适用于路中防护。0045为了方便护栏立柱4的制作，过渡板3为四分之一圆弧板，过渡板3的凹面相对布置，且朝向第一安装板1，

18、四分之一圆弧板相对容易制作，降低加工难度，过渡板3的圆心角也可以为其他角度，例如60或者70或者85，在此不做具体限定。0046护栏安装工艺有多种，第一种是过渡板3与第一安装板1焊接连接，过渡板3、第一安装板1和固定板2均为分别制作的板，三者焊接组成护栏立柱4；0047第二种，护栏立柱4为一体扳折成型的护栏立柱4，选取一个平板通过扳折工艺制作护栏立柱4。0048为了保证护栏立柱4的使用强度，第一安装板1、固定板2和过渡板3均为低碳钢材料制作的板。0049本发明还提供了一种护栏安装方法，用于安装上述任意一项所述的护栏，包括步骤00501预埋护栏立柱4，护栏立柱4的第一安装板1与道路的切线方向垂直

19、布置，能够保证护栏立柱4与车体具有较大的接触面积，有效吸能，提高安全系数；00512将钢丝绳与护栏立柱4的固定板2连接，使得在碰撞过程中，钢丝绳和护栏立柱协同受力，既能保证护栏的防撞能力，也能保证护栏的导向性。0052钢丝绳与护栏立柱通过挂钩连接，钢丝绳的层数为25层，且每层包含一根或者多根钢丝绳。0053对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。说明书CN104060561A1/1页7图1图2图3图4图5说明书附图CN104060561A