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近年来,车桥碰撞事故频繁发生,带来了严重的人员伤亡和经济损失。针对车桥碰撞问题,国内外学者展开了一系列有关车撞桥墩的理论和试验研究,并对老旧城市及公路跨线桥梁提出了多种防车撞装置措施。防车撞装置类型繁多,本文主要针对附着式防车撞套箱方案进行深入研究,运用现有的有限元分析软件对钢制防撞套箱、复合材料防撞套箱和钢-复合材料防撞套箱进行缓冲性能分析,并引入分级耗能理念,进一步针对钢-复合材料防撞套箱方案提出优化建议。本文主要研究内容如下:(1)采用LS-DYNA有限元软件模拟2t的轻型卡车和8t的中型卡车撞击桥墩的过程,分析车辆吨位、撞击速度、撞击角度与车撞力之间的关系。计算得出,车撞力随车辆吨位、撞击速度的增加而增长。(2)模拟车辆撞击设置防撞套箱的桥墩的过程,分析钢制防撞套箱、复合材料套箱和钢-复合材料防撞套箱的性能差异。主要分析轻型卡车和中型卡车以30km/h、50km/h、70km/h的速度分别正撞和20°斜撞三种防撞套箱的动力响应过程。计算得出,复合材料防撞套箱和钢-复合材料防撞套箱的缓冲性能远好于钢制防撞套箱,通过比对撞击力、吸能效果、车头撞深、套箱造价等因素,最终确定钢-复合材料防撞套箱方案。(3)进一步分析8t的中型卡车以70km/h的速度正撞加有钢-复合材料防撞套箱的桥墩的过程。通过改变复合材料层与钢箱层的宽度比例、复合材料层内缓冲筒外径尺寸、钢箱层竖向隔板和横向隔板数量设置多个工况,基于数值仿真计算的方法研究每种布置形式下的防车撞性能。计算得出,当复合材料层宽20cm、钢箱层宽30cm、复合材料缓冲筒外径为9cm、四分之一钢箱内竖向隔板数量和横向隔板数量均为0时,钢-复合材料防撞套箱缓冲性能最好。(4)基于分级耗能理念,提出8t的中型卡车以50km/h撞击钢-复合材料防撞套箱内层钢箱不坏的要求,进一步仿真模拟中型卡车撞击过程。计算得出,当四分之一钢箱内无竖向隔板、仅设置3道横向隔板就可满足分级耗能理念,且在8t的中型卡车以70km/h正撞下,最大车撞力折减46.8%。再将该防撞套箱运用到2t的轻型卡车撞击过程中,计算得出,该套箱同样满足分级耗能理念,且在2t的轻型卡车以70km/h撞击下,最大车撞力折减57.2%。综上所述,该套箱结构布置合理。