[1]吴德华,陈志清,曹宏斌,等.公路轻量化护栏材料选型与结构设计[J].福建理工大学学报,2024,22(04):315-300.[doi:10.3969/j.issn.2097-3853.2024.04.002]
　WU Dehua,CHEN Zhiqing,CAO Hongbin,et al.Material selection and structural design of highway lightweight guardrail[J].Journal of Fujian University of Technology;,2024,22(04):315-300.[doi:10.3969/j.issn.2097-3853.2024.04.002]
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公路轻量化护栏材料选型与结构设计
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《福建理工大学学报》[ISSN:2097-3853/CN:35-1351/Z]

卷:
第22卷
期数:
2024年04期
页码:
315-300
栏目:
出版日期:
2024-08-25

文章信息/Info

Title:
Material selection and structural design of highway lightweight guardrail
作者:
吴德华; 陈志清; 曹宏斌; 李江云
福州大学
Author(s):
WU Dehua1;  CHEN Zhiqing2;  CAO Hongbin3;  LI Jiangyun
School of Civil Engineering, Fuzhou University
关键词:
交通安全设施; 不锈钢护栏; 轻量化; 新型结构; 仿真
Keywords:
traffic safety facilities; stainless steel guardrail; lightweight; new structure; simulation
分类号:
U417
DOI:
10.3969/j.issn.2097-3853.2024.04.002
文献标志码:
A
摘要:
传统碳钢护栏存在单位体积重量大、生产和运输过程碳排放量大、产品重复利用率低以及在碰撞事故中车辆容易冲入对向车道等缺点。文章优选一种新型不锈钢(QN1701)作为轻量化护栏材料,化学成分分析显示具有高锰、高铬和高PREN值特点,其抗拉强度达到740MPa,屈服强度为430MPa,延伸率为54%,比传统碳钢(Q235)相应力学指标提高了56%~72%,因此具有更高的结构安全性;经Newmark?β法理论计算,QN1701护栏结构体系可以有效减轻碰撞严重程度,保护车辆不冲出护栏,设计防护等级为SB级的护栏结构同比Q235护栏轻量化率达到了48.3%,数值仿真结果表明,新型不锈钢护栏的安全性能满足SB级防护等级要求。
Abstract:
Traditional carbon steel guardrails have the disadvantages of high weight per unit volume, high carbon emissions during production and transportation, low product reuse rate, and easy entry of vehicles into opposite lanes in collision accidents. A new type of stainless steel (QN1701) was selected as a lightweight guardrail material. Chemical composition analysis shows that it has the characteristics of high manganese, high chromium and high PREN value. Its tensile strength reaches 740 MPa, yield strength is 430 MPa, and its elongation is 54%, which is 56%~72% higher than the corresponding mechanical index of traditional carbon steel (Q235), and therefore has higher structural safety. According to the theoretical calculation of Newmark-β method, the QN1701l guardrail structure system can effectively reduce the severity of the collision and protect the vehicle from rushing out of the guardrail. The guardrail structure with the design protection class being SB is 48.3% lighter than that of Q235 carbon steel guardrail. Numerical simulation results show that the safety performance of the new stainless-steel guardrail meets the requirements of SB-level crash worthiness.

参考文献/References:

［1］ 孙胜江，朱长华，梅葵花. 玄武岩纤维复合材料梁-柱式护栏防撞性能［J］. 振动与冲击，2019，38（21）：265-270.［2］ 焦驰宇，朱格西，龙佩恒，等. 城市桥梁新型铝合金防撞护栏安全性［J］. 科学技术与工程，2019，19（30）：310-316.［3］ 王利军. 高强钢轻量化波形梁护栏应用分析［J］. 北方交通，2021（10）：66-68，72.［4］ 杨永奇，虞叶东，贾宜鑫. 高速公路新型泡沫铝防撞护栏性能研究［J］. 公路，2021，66（7）：220-223.［5］ 赵德望，王皖婷，邢云，等. 公路波形梁护栏抗撞防护特性及轻量化研究［J］. 安徽理工大学学报（自然科学版），2023，43（4）：19-25.［6］ 蒋一，石显云，江来珠，等. 电梯用含氮节镍奥氏体不锈钢QN1701的组织和性能［J］. 中国冶金，2022，32（6）：108-116.［7］ SINGH B B，SUKUMAR G，PAMAN A，et al. A comparative study on the ballistic performance and failure mechanisms of high-nitrogen steel and RHA steel against tungsten heavy alloy penetrators［J］. Journal of Dynamic Behavior of Materials，2021，7（1）：60-80.［8］ 翁建寅，董瀚，李北，等. N含量对高氮CrMnMo奥氏体不锈钢组织和性能的影响［J］. 金属热处理，2020，45（1）：160-163.［9］ 张荣华，杨川，石宁，等. 高氮奥氏体钢的塑性加工变形特性研究进展［J］. 材料导报，2021，35（11）：11154-11162.［10］ 刘广，刘济科，陈衍茂. 基于Wilsonθ和Newmarkβ法的非线性动力学方程改进算法［J］. 计算力学学报，2017，34（4）：433-439.［11］ 中华人民共和国交通运输部. 公路护栏安全性能评价标准：JTG B05-01—2013［S］. 北京：人民交通出版社，2013.［12］ 熊刚. 基于LSDYNA的车辆与半刚性护栏碰撞的有限元仿真［D］. 武汉：华中科技大学，2021.

更新日期/Last Update: 2024-08-25