纜索護欄和混凝土護欄的結(jié)構(gòu)機理世界各國的認識比較統(tǒng)一，因而相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式也較一致.而波形梁護欄卻因機理的不同.各國的結(jié)構(gòu)形式也各異，其中主要有以美國為代表的歐美式和以日本為代表的日式兩種護欄結(jié)構(gòu)機理。

1護欄受力分析 車輛與護欄碰撞的瞬間車輛作用力可分解為橫向力和縱向力。橫向力垂直于護欄縱平面.由護欄反作用力平衡.在車輛運動方向因護欄變形波的擴散則對車輛產(chǎn)生運動阻力。縱向力順護欄縱平面作用，并取決于車輛與護欄間的摩擦力的大小。在此兩方向的阻力作用下，車輛運動速度減慢，并以某一角速度轉(zhuǎn)向。角速度的大小與相對于車輛質(zhì)心的上達力的力矩差成正比.與車輛的慣性矩成反比。如橫向力引起的力矩大于縱向力產(chǎn)生的力矩，車輛將側(cè)靠護欄，產(chǎn)生車輛運動軌跡的校正;反之產(chǎn)生車輛橫向打轉(zhuǎn)或翻滾等不良后果。良好的護欄結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較好的消減碰撞能量的功能。并能校正車輛的運動軌跡.以保護失控車輛和乘員的.減輕事故的嚴重程度. 在車輛與護欄的碰撞過程中，波形梁護欄的橫梁、立柱和地基土等作為一個整體，共同抵抗車輛的沖撞力，并通過橫梁、立柱和地基土的變形來吸收絕大部分的碰撞能量.其中橫梁是護欄結(jié)構(gòu)重要的組成部分，它除了應(yīng)具有較高的強度以抵抗車輛的沖撞外，還應(yīng)以合理的斷面形狀吸收碰撞能量和改變碰撞車輛的運動方向。波形斷面橫梁具備良好的上述特性，碰撞時通過波紋的逐步展開而吸收能量。橫梁的波紋越深，斷面的塑性變形就越大，吸收的能量也就越多，越有利于車輛運動軌跡的校正.

2日式護欄結(jié)構(gòu)機理 日式護欄的設(shè)計指導(dǎo)思想是從保護路側(cè)建筑物或沿線設(shè)施不遭破壞的觀點

出發(fā)，要求護欄的橫向變形量小.進而滿足護欄的功能要求。日式護欄的橫梁為厚4mm的淺波紋折線斷面，立柱為閉合圓形斷面。橫梁和立柱的強度都比較高，相互間的連接及在土4中的埋設(shè)也較牢固，從而保證橫梁、立柱及地基土能共同抵抗碰撞車輛的沖撞力，進而使護欄橫向變形保持在允許范圍內(nèi)。日本從其國土狹小，大部分建筑物離路側(cè)較近，沿線道路設(shè)施密度大.高速公路上大型車輛占60%以上，經(jīng)濟承受能力比較強及鋼材充足。價格低廉等因素考慮.采用了強調(diào)橫梁、立柱和地基土共同抵抗車輛沖撞的護欄設(shè)計機理，并據(jù)此推出了一系列的波形梁護欄結(jié)構(gòu)形式。其特點為:整體剛度大，護欄參與作用的范圍及橫向變形小，但鋼材用量較多。

3美式護欄結(jié)構(gòu)機理及其設(shè)計要點 美國及西歐一些國家的道路交通情況與日本不同，其道路的設(shè)計標準較高，邊坡平緩，小汽車占總交通量的85%左右，事故成本較高(主要指人員傷亡賠償).因而其設(shè)計的指導(dǎo)思想是盡量減輕碰撞時車上乘員的傷亡程度。在幾十年研究實踐的基礎(chǔ)上，歐美一些國家提出了在保持橫梁、立柱、地基土共同作用的前提下，重點保證橫梁設(shè)計強度及其設(shè)置高度的結(jié)構(gòu)設(shè)計機理，共主要構(gòu)思為:

a證橫梁的強度.尤其是橫梁間的連接強度.使其在沖撞過程中保持設(shè)置高度不變，不產(chǎn)生斷裂，以有效地防止車輛越出路外;

b適當(dāng)降低立柱的強度.在橫梁為較強的連續(xù)梁時，增加能同時承受沖撞的立柱數(shù)，保證護欄的整體效能。立柱主要起保持橫梁設(shè)置高度的支撐作用;

c橫梁和立柱間增加吸能效果良好的防阻塊，從而消除了車輛與護欄的絆阻現(xiàn)象，改善護欄的碰撞性能，使車輛運動軌跡能得到良好的校正.