防眩板及其强度分析风载荷加载方法

文档序号:374604 发布日期:2021-12-10 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 防眩板及其强度分析风载荷加载方法 (Anti-dazzle plate and strength analysis wind load loading method thereof ) 是由 李晓亮 张鹏 高利强 李臻 李科科 于 2021-07-29 设计创作,主要内容包括:本发明涉及公路交通安全设施技术领域,具体涉及一种防眩板,包括防眩板主体和设置于防眩板主体底部的底座,所述底座水平设置,所述防眩板主体的底部固定在底座上;防眩板主体呈反S型,防眩板主体的下部依次加厚呈渐变线形;本发明还公开了上述防眩板的强度分析风载荷加载方法。本发明通过在呈反S型样条曲线的防眩板主体基础上进一步采用下部加厚设计的结构,提高了防眩板抗风能力,同时提高了防眩板与底座交界位置处的结构强度,降低了防眩板在强风作用下底部发生断裂的可能性。(The invention relates to the technical field of road traffic safety facilities, in particular to an anti-dazzle plate, which comprises an anti-dazzle plate main body and a base arranged at the bottom of the anti-dazzle plate main body, wherein the base is horizontally arranged, and the bottom of the anti-dazzle plate main body is fixed on the base; the main body of the anti-dazzle plate is in an inverse S shape, and the lower part of the main body of the anti-dazzle plate is thickened in sequence to be in a gradual change line shape; the invention also discloses a strength analysis wind load loading method of the anti-dazzle plate. According to the invention, the structure with the thickened lower part is further adopted on the basis of the anti-dazzle plate main body with the curve of the reverse S-shaped sample strip, so that the wind resistance of the anti-dazzle plate is improved, the structural strength of the junction position of the anti-dazzle plate and the base is improved, and the possibility of breakage of the lower part of the anti-dazzle plate under the action of strong wind is reduced.)

防眩板及其强度分析风载荷加载方法

技术领域

本发明涉及公路交通安全设施技术领域,具体涉及一种防眩板及其强度分析风载荷加载方法。

背景技术

防眩板是高速公路隔离带上常用的道路设施,用于隔挡对向车道的车灯引起的眩光,防止对向车道上的车灯对司机造成不良影响而存在的交通隐患。现有的防眩板由于厚度较薄,在实际使用中常年受到风力作用导致防眩板与安装座连接处极易发生断裂,影响防眩板的防炫目效果,增加事故发生的隐患。

防眩板从材质上主要分为钢制防眩板、塑料防眩板、玻璃防眩板;从形状上主要分为普通直板、仿浮雕防眩板、景观防眩板等。虽然业界在这种产品的设计、生产与应用等方面已经取得很大成绩,如申请号为CN201920060288.X的专利文献公开了一种便于施工的道路防眩板,但该类产品在实际使用中也存在很需要解决的问题:高速公路防眩板需要考虑抗风能力,防眩板因厚度薄,重量轻,高度较高,在强风作用下易发生弯曲变形,严重者会在底部发生断裂,造成防炫目效果差,增加了事故发生的隐患。

发明内容

本发明为解决背景技术中提到的问题,提出了一种防眩板及其强度分析风载荷加载方法,提高了防眩板抗风能力,同时提高了防眩板与底座交界位置处的结构强度。

为了实现上述目的,本发明的技术方案是:

防眩板,包括防眩板主体和设置于防眩板主体底部的底座,所述底座水平设置,所述防眩板主体的底部固定在底座上;防眩板主体呈反S型,防眩板主体的下部依次加厚呈渐变线形。

进一步地,所述底座位于防眩板主体两侧对称开设有贯穿孔,所述贯穿孔内穿设有螺钉,所述底座通过螺钉固定在隔离带上。

进一步地,所述贯穿孔的数量为均布的四个。

进一步地,所述防眩板主体和底座为一体式结构。

上述防眩板的强度分析风载荷加载方法,包括以下步骤:

步骤一:对防眩板的所述底座进行固定,侧面及顶面无约束;

步骤二:建立瑞利阻尼方程,所述瑞利阻尼方程为:

其中,其中a0与a1是两个比例系数,{M}为质量矩阵,{K}为刚度矩阵;

步骤三:进行自振频率的计算,得到两个振型阻尼比β,将阻尼比代入公式

即可得到a0与a1,其中ωn为基本频率;

步骤四:对防眩板施加瑞利阻尼后,对其侧面施加45°和90°两种不同角度风荷载,风荷载作用时间为5s。

通过上述技术方案,本发明的有益效果为:

本发明通过在呈反S型样条曲线的防眩板主体基础上进一步采用下部加厚设计的结构,提高了防眩板抗风能力,同时提高了防眩板与底座交界位置处的结构强度,降低了防眩板在强风作用下底部发生断裂的可能性,保障了正常运行。

附图说明

图1是本发明实施例中防眩板的结构示意图。

图2是本发明实施例中防眩板主体侧面为反S型的样条曲线时,样条曲线半径的三种不同尺寸示意图。

图3是本发明实施例中防眩板主体侧面样条曲线半径的尺寸为20mm时45°风向产生的应力应变示意图。

图4是本发明实施例中防眩板主体侧面样条曲线半径的尺寸为20mm时90°风向产生的应力应变示意图。

图5是本发明实施例中防眩板主体侧面样条曲线半径的尺寸为40mm时45°风向产生的应力应变示意图。

图6是本发明实施例中防眩板主体侧面样条曲线半径的尺寸为40mm时90°风向产生的应力应变示意图。

图7是本发明实施例中防眩板主体侧面样条曲线半径的尺寸为60mm时45°风向产生的应力应变示意图。

图8是本发明实施例中防眩板主体侧面样条曲线半径的尺寸为60mm时90°风向产生的应力应变示意图。

图9是本发明实施例中防眩板主体侧面为反S型的样条曲线时,防眩板主体下部加厚形成的渐变线示意图。

图10是本发明实施例中防眩板主体的下部加厚时45°风向产生的应力应变示意图。

图11是本发明实施例中防眩板主体的下部加厚时90°风向产生的应力应变示意图。

图12是本发明实施例中的多种工况下防眩板主体的应力图。

图13是本发明实施例中的防眩板主体加载45°风向的位移图。

图14是本发明实施例中的防眩板主体加载90°风向的位移图。

附图中标号为:1为防眩板主体,2为底座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明:

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“左”、“右”、“上”、“下”、“横向”“竖向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

实施例

如图1所示,防眩板,包括防眩板主体1和设置于防眩板主体1底部的底座2,所述底座2水平设置,所述防眩板主体1的底部固定在底座2上;防眩板主体1呈反S型,防眩板主体1的下部依次加厚呈渐变线形。

本实施例中,所述底座2位于防眩板主体1两侧对称开设有贯穿孔,所述贯穿孔内穿设有螺钉,所述底座2通过螺钉固定在隔离带上。

本实施例中,所述贯穿孔的数量为均布的四个。

本实施例中,所述防眩板主体1和底座2为一体式结构。

本发明还公开了上述防眩板的强度分析风载荷加载方法,包括以下步骤:

步骤一:对防眩板的所述底座2进行固定,侧面及顶面无约束;

步骤二:建立瑞利阻尼方程,所述瑞利阻尼方程为:

其中,其中a0与a1是两个比例系数,{M}为质量矩阵,{K}为刚度矩阵;

步骤三:进行自振频率的计算,得到两个振型阻尼比β,将阻尼比代入公式

即可得到a0与a1,其中ωn为基本频率;

步骤四:对防眩板施加瑞利阻尼后,对其侧面施加45°和90°两种不同角度风荷载,风荷载作用时间为5s。

具体地,如图2~图11所示,本发明利用大型数值模拟软件abaqus对防眩板抗风能力进行了参数研究,防眩板应力最大位置处均位于上部结构与底座2交界位置处;在相同风向下,随着样条曲线半径的增大,防眩板与底板交界位置处的应力值明显减小;45°风向对防眩板产生的影响要大于90°风向;如图12所示,在样条曲线半径的尺寸同为40mm时,防眩板下部逐渐进行加厚的情况下,产生的应力要大于无渐变情况。

如图13和14所示,防眩板在风荷载作用下,最大位移量均发生在顶端,但位移震荡区域为距离底板200mm处(1/4样条曲线),从底部到顶部位移震荡情况逐渐减缓。在相同风向下,位移最大震荡情况发生在20mm,最小情况为40mm。防眩板下部1/4样条曲线逐渐加厚情况下,下部板最大位移震荡相较于其他状况改善较小,而上部位移要明显大于无渐变的情况。

请再次参阅图7和图8:在45°风向时,随着样条曲线半径的增大,底部震荡情况加剧,但顶端最大位移减小了1~2cm;在90°风向时,防眩板相较于目前辖段正在使用的防眩板最大位移值减小了约4cm。因此,三种不同半径样条曲线的防眩板,在两种风向作用下,顶端的最大位移量均小于原防眩板,但底端会出现位移震荡情况,且呈反S型样条曲线的防眩板从距底端400~850mm范围内变形量保持恒定,与正在使用的防眩板位移一直加大不同。

通过上述对比,在防眩板主体1下部不加厚的情况下,呈反S型样条曲线的防眩板在风载作用下,距底部200mm范围内会出现位移震荡情况,对顶部最大变形有所改善;防眩板主体1均在与底座2交界位置处产生应力集中现象,此处为防眩板薄弱位置,极易发生断裂;下部加厚的防眩板主体1在风载作用下能有效改善位移震荡现象,但对于顶端最大位移的减小起着相反作用,反而导致了顶端变形的加大。

综上,本发明通过在呈反S型样条曲线的防眩板主体1基础上进一步采用下部加厚设计的结构,提高了防眩板抗风能力,同时提高了防眩板与底座2交界位置处的结构强度,降低了防眩板在强风作用下底部发生断裂的可能性,保障了正常运行。

以上所述之实施例,只是本发明的较佳实施例而已,并非限制本发明的实施范围,故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均应包括于本发明申请专利范围内。

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