Энергетический принцип расчета барьерных ограждений на мостах

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

где n - число деформируемых стоек (обычно n = 4 - 5) .

Кинетическая энергия автомобиля равна

Приравнивая энергии EK = Ū и задавая жесткость стойки можно найти требуемую жесткость бруса. Задавая жесткость бруса можно найти требуемую жесткость стойки или n, т.е. количество деформируемых стоек. Зная из [1] l, определится шаг стоек.

Рис. 1. а - деформации ограждения; б - Эпюра изгибающих моментов

Другое по теме

Как вселенная связана с электроном
В настоящее время точность физических констант, относящихся к электрону, уже достигла 10-9 - 10-12 [14]. Однако большинство данных, относящихся к Метагалактике, имеют неопределенность от одного до двух порядков величины. Такое большое различие в точности (на 10–13 порядков!) создает препятствие выявлению связей между к ...

Уравнения тяготения Эйнштейна
В специальной теории относительности в инерциальной системе отсчета квадрат четырёхмерного «расстояния» в пространстве-времени (интервала ds) между двумя бесконечно близкими событиями записывается в виде: ds2= (cdt)2 - dx2- dy2 - dz2 (7) где t — время, х, у, z — прямоугольные декартовы (пространственные) координаты. Эта ...