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NFP納米吸能道路安全防護設施
作者:李建軍   部門:營銷事業部   時間:2018-11-01   瀏覽次數:5550

         NFP納米吸能道路安全防護設施主要由防撞標準塊及橫梁拼裝而成。防撞標準塊包括立柱、耗能核、吸能體和導向輪等四大部件,其中立柱埋入地下為整個設施的固定點以及受力點;耗能核、吸能體和導向輪通過連接件組成防撞主體。防撞標準塊之間咬合定位,再由橫梁進行軸向加固,形成互相獨立而又緊密聯系的統一體。設施整體解耦緊湊、顏色搭配起到警示和誘導效果。下圖1.1分別為安全防護設施的某一節段,圖1.2為安全防護設施的標準塊結構。

   圖1.1 NFP納米吸能道路安全防護設施節段

 

1.2 標準塊

 

   防護原理

        NFP納米吸能道路安全防護設施是專門應對車輛撞擊隧道口事故開發的一種高耗能防護結構。一方面通過合理的結構設計實現導向功能,通過導向作用將車輛導入隧道內避免車輛與洞壁碰撞;另一方面設施采用納米流體材料、高分子復合材料等吸能材料作為耗能主體,通過結構壓潰和能量吸收的方式耗散碰撞能量、降低車輛的撞擊作用力。NFP納米吸能道路安全防護設施采用先進的多級耗能、各級之間協同作用的理念,設施受到沖擊時,依次發生導向輪旋轉、耗能核壓縮、吸能體壓潰及導向輪壓縮,各層的耗能機理如下: 1)導向性:導向輪在撞擊力作用下,導向輪繞轉軸轉動,不斷改變車輛撞擊角度,減少碰撞過程中動能的交換,將更多動能保留在車輛上,并將其導入正常車道內。2)一級耗能:耗能核耗能核主要由納米流體吸能材料(NFEAM)組成,該材料吸收密度可以達到60-200J/g,有著傳統材料無法比擬的吸能效果,外界動能在巨大的納米多孔材料液體界面上耗散,外界機械能轉化為固體-流體界面能和摩擦熱能,真正實現了能量守恒轉化,當外力撤消后功能液體將流出納米孔道,因此,材料本身可以反復多次使用,撞擊后變形可恢復。3)二級耗能:吸能體吸能體由外板和耗能芯材組成,分塊裝配,安裝簡潔方便。當耗能核被壓縮后,吸能體整體發生塑性變形,內部耗能芯材壓潰,此過程中大量耗散撞擊能量、減少撞擊力。4)三級耗能:柔性結構導向組件包括導向輪和轉軸,導向輪為柔性結構,由彈性性能較好的高分子有機聚合物構成,轉軸由剛性材料構成。撞擊作用后期,柔性導向輪變形并且壓潰,進而耗散能量,起到防護效果。當車輛發生小撞時,隧道口防撞設施以導向和一級耗能層發生作用為主,同時吸收部分撞擊能量,將車輛導入隧道內;當車輛發生大撞時,導向輪導向的同時,多級耗能體系協同作用,改變撞擊力作用方向,增加撞擊力作用時間,結構壓縮并壓潰,實現耗能、減少撞擊力的目的,為隧道口提供安全保障。

   特點

    本設施具有如下特點:(1)緩沖耗能性:耗能核彈性變形、導向輪及防撞體彈塑性變形緩沖耗能,減少撞擊力,降低車輛及乘客的損傷程度;(2)導向性:設置在迎撞側的滾珠可以沿著轉軸轉動,車輛撞擊時滾珠轉動將車輛導入正常行駛方向,減少能量交換,避免與隧道口正面撞擊;(3)通用性:采用模塊化設計通用性強,根據防護范圍增加模塊即可實現,并且與現有護欄和諧過渡;(4)便捷性:通過卡槽等方式連接,減少現場作業,安裝、更換、維修更加便捷;(5)誘導性:各部分采用不同的外觀顏色,起到明顯的警示、誘導效果;(6)安全性:采用納米流體吸能材料、剛度匹配設計,柔性耗能反復使用,防護效果顯著、安全性高,避免二次傷害。

   適用范圍

         NFP納米吸能道路安全防護設施適用于高速公路、一級公路事故嚴重程度為中等級的道路和一級公路、二級公路事故嚴重等級為高等級的道路。其余等級道路路段也可根據防護需求對應設置。根據《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81-2017)要求,隧道入口處的檢修道或洞門等設施的路段,事故嚴重程度等級為中,應設置護欄。而設置路基護欄的等級要求為:高速公路及一級公路120km/h的設計速度時,中級事故路段設置的最高要求是四(SB、SBm)級,對應設計防護能量280KJ。根據《公路工程技術標準》(JTG B01-2014)隧道口側墻的寬度由相關標準要求確定,路肩寬度的設計值一級公路及高速公路的設計寬度為1.5~3m,需要在此區域進行安全防護設施的設置,并滿足隧道口安全設施設置長度和漸變率的相關要求。 對相關標準規范要求進行分析,相關碰撞風險位置如圖2.1至圖2.4所示。

2.1碰撞風險位置(a

2.2碰撞風險位置(b

2.3碰撞風險位置(c

2.4碰撞風險位置(d

    本安全防護設施可根據需求布置成直線或者圓弧等形狀,可應用于普通隧道和隧道口收窄道路的安全防護,起到專門防護的目的,相關應用效果圖如下圖3.53.8所示。

3.5兩車道NFP納米吸能道路安全防護設施應用效果圖(a)

3.6兩車道NFP納米吸能道路安全防護設施應用效果圖(b)

3.7 三車道變兩車道NFP納米吸能道路安全防護設施應用效果圖(a)

 

3.8 三車道變兩車道NFP納米吸能道路安全防護設施應用效果圖(b)

    設計依據

    (1)《公路隧道設計規范》(JTG D70-2004) (2)《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2015)(3)《橋墩附著式柔性防車撞設施》(JT/T 1061-2016) 4)《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81-2017) (5)《公路交通安全設施設計細則》(JTG/T D81-2017)(6)《公路交通安全設施施工技術規范》(JTG F71-2006)(7)《公路護欄安全性能評價標準》(JTG B05-01-2013) (8)《旋轉式防撞護欄設置規范》(DB33T 888-2013) (9)《公路波形梁鋼護欄》(JT/T 281-2007)(10)《公路三波形梁鋼護欄》(JT/T 457-2007) (11)《道路安全設施設計指導手冊》(AASHTO)美國各州公路和運輸工作者協會。(12)《結構用冷彎空心型鋼尺寸、外形、重量及允許偏差》(GB/T 6728-2017) (13)《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》(GB/T17395-2008) (14)《金屬覆蓋層鋼鐵制件熱浸鍍鋅層技術要求及試驗方法》(GB/T 13912-2002) 15)《碳素結構鋼》(GB/T 700-2006) (16)《低合金高強度結構鋼》(GB/T1591-2008)(17)《合金結構鋼》(GB/T3077-2015)(18)《道路交通反光膜》(GB/T 18833-2012) (19)《輪廓標技術條件》(JT/T 388-1999) (20)《公路交通工程鋼構件防腐技術條件》(GB/T 18226-2015

   設計原則

        NFP納米吸能道路安全防護設施設計原則如下:

   (1)阻擋性——阻止車輛越出路外或穿越,防止車輛從護欄板下鉆出,或將護欄板沖斷;

   (2)緩沖耗能性——發生碰撞時,安全防護設施消耗撞擊能力,使車輛不直接撞擊洞口,將撞擊力控制在可接受范圍;對乘客的損傷程度最??;

   (3)導向性——防護設施應能使車輛回復到正常行駛方向;

   (4)誘導性——安全防護設施應有明顯的警示標志,能誘導駕駛員的視線;

   (5)實用性——安全防護設施應少占位置,不妨礙車輛通行;

   (6)安全性——安全防護設施不應產生撞擊后二次傷害;

   (7)便捷性——安全防護設施制造、安裝、維修應經濟方便;

   (8)美觀性——安全防護設施應外觀美觀、與道路協調統一。

   實車碰撞檢測報告


聯系人:李建軍02981772057  18092016703

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