缆索护栏和混凝土护栏的结构机理世界各国的认识比较统一，因而相应的结构形式也较一致.而波形梁护栏却因机理的不同.各国的结构形式也各异，其中主要有以美国为代表的欧美式和以日本为代表的日式两种护栏结构机理。
1护栏受力分析 车辆与护栏碰撞的瞬间车辆作用力可分解为横向力和纵向力。横向力垂直于护栏纵平面.由护栏反作用力平衡.在车辆运动方向因护栏变形波的扩散则对车辆产生运动阻力。纵向力顺护栏纵平面作用，并取决于车辆与护栏间的摩擦力的大小。在此两方向的阻力作用下，车辆运动速度减慢，并以某一角速度转向。角速度的大小与相对于车辆质心的上达力的力矩差成正比.与车辆的惯性矩成反比。如横向力引起的力矩大于纵向力产生的力矩，车辆将侧靠护栏，产生车辆运动轨迹的校正;反之产生车辆横向打转或翻滚等不良后果。良好的护栏结构应具有较好的消减碰撞能量的功能。并能校正车辆的运动轨迹.以保护失控车辆和乘员的安全.减轻事故的严重程度. 在车辆与护栏的碰撞过程中，波形梁护栏的横梁、立柱和地基土等作为一个整体，共同抵抗车辆的冲撞力，并通过横梁、立柱和地基土的变形来吸收绝大部分的碰撞能量.其中横梁是护栏结构最重要的组成部分，它除了应具有较高的强度以抵抗车辆的冲撞外，还应以合理的断面形状吸收碰撞能量和改变碰撞车辆的运动方向。波形断面横梁具备良好的上述特性，碰撞时通过波纹的逐步展开而吸收能量。横梁的波纹越深，断面的塑性变形就越大，吸收的能量也就越多，越有利于车辆运动轨迹的校正.
2日式护栏结构机理 日式护栏的设计指导思想是从保护路侧建筑物或沿线设施不遭破坏的观点
出发，要求护栏的横向变形量小.进而满足护栏的功能要求。日式护栏的横梁为厚4mm的浅波纹折线断面，立柱为闭合圆形断面。横梁和立柱的强度都比较高，相互间的连接及在土4中的埋设也较牢固，从而保证横梁、立柱及地基土能共同抵抗碰撞车辆的冲撞力，进而使护栏横向变形保持在允许范围内。日本从其国土狭小，大部分建筑物离路侧较近，沿线道路设施密度大.高速公路上大型车辆占60%以上，经济承受能力比较强及钢材充足。价格低廉等因素考虑.采用了强调横梁、立柱和地基土共同抵抗车辆冲撞的护栏设计机理，并据此推出了一系列的波形梁护栏结构形式。其特点为:整体刚度大，护栏参与作用的范围及横向变形小，但钢材用量较多。
3美式护栏结构机理及其设计要点 美国及西欧一些国家的道路交通情况与日本不同，其道路的设计标准较高，边坡平缓，小汽车占总交通量的85%左右，事故成本较高(主要指人员伤亡赔偿).因而其设计的指导思想是尽量减轻碰撞时车上乘员的伤亡程度。在几十年研究实践的基础上，欧美一些国家提出了在保持横梁、立柱、地基土共同作用的前提下，重点保证横梁设计强度及其设置高度的结构设计机理，共主要构思为:
a证横梁的强度.尤其是横梁间的连接强度.使其在冲撞过程中保持设置高度不变，不产生断裂，以有效地防止车辆越出路外;
b适当降低立柱的强度.在横梁为较强的连续梁时，增加能同时承受冲撞的立柱数，保证护栏的整体效能。立柱主要起保持横梁设置高度的支撑作用;
c横梁和立柱间增加吸能效果良好的防阻块，从而消除了车辆与护栏的绊阻现象，改善护栏的碰撞性能，使车辆运动轨迹能得到良好的校正.