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
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
Список литературы
Рекомендации по применению ограждающих устройств на мостовых сооружениях автомобильных дорог. Государственная служба дорожного хозяйства Минтранса России (Росавтодор)., Москва 2001г
|