Энергетический принцип расчета барьерных ограждений на мостах

Мусатов А.А.

Нештатные ситуации с транспортными средствами на дорогах нежелательное, но реальное явление. Барьерное ограждение предназначено для того, чтобы уменьшить материальные потери и даже жертвы. Транспортное средство, потерявшее управление не должно опрокинуться, порвать ограждение, а в процессе деформации ограждения остановочное ускорение не должно превышать 10g, иначе водитель и пассажиры могут получить повреждения тела и внутренних органов. Кроме того, ограждение должно деформироваться так, чтобы не задеть пешеходов на тротуаре.

Потерявший управление транспорт может быть и легковым автомобилем, и тяжелым грузовиком.

В данной работе предлагается вести расчет ограждения на сравнении энергии движущегося транспортного средства с энергией деформации ограждения.

Форма деформации ограждения и кинетические параметры потерявшего управление автомобиля приняты по [1], [2].

Минимальный путь остановки ударившегося в ограждение автомобиля можно определить по формуле:

где а - ускорение, а<10g, n - скорость в момент удара.

Стрела прогиба бруса ограждения при этом будет равна

где a - угол между вектором скорости автомобиля и направлением ограждения.

В соответствии с формулой 1, форму деформированного бруса ограждения можно аппроксимировать в виде синусоиды.

где l - длина полуволны деформированного бруса.

Энергию деформированного бруса определим по уравнению изгибающих моментов деформированного участка.

Дифференциальное уравнение изогнутой оси бруса имеет вид:

или

где EI - жесткость бруса.

Вычисляем энергию деформации бруса

При ударе автомобиля подвергнуться деформации и стойки ограждения. Энергия деформации стоек будет зависеть от расположения стойки от места удара, то есть её отклонение из плоскости ограждения fi и складывается из упругих и пластичных деформаций. То есть

где sm - напряжение текучести для материала стойки, Wm - пластический момент инерции сечения стойки, h - высота стойки, EIст- жесткость стойки, - перемещение верха i-ой стойки.

Полная энергия деформации ограждения равна

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки