浅谈高速公路中央分隔带混凝土护栏优化的试验

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1、浅谈高速公路中央分隔带混凝土护栏优化的试验　　高速公路中央分隔带混凝土护栏具有防撞能力强、导向功能好的特点，在交通量大的路段可大幅度地减少碰撞事故损失，同时养护和维修工作量小，节省养护费用。目前，我国普遍采用的波形梁护栏存在防护能力较低、横向变位大，常发生车辆冲越护栏闯入对向车道酿成恶性交通事故等问题；而已修建的混凝土护栏大多采用新泽西型护栏，该护栏存在导向功能上的缺陷，应用中翻车情况较多，外观也比较呆板。因此，有必要对高速公路中央分隔带混凝土护栏做进一步的研究，开发出一种适应我国高速公路建设发展的安全可靠、经济实

2、用、功能配套的中央分隔带新型混凝土护栏。　　高速公路中央分隔带新型混凝土护栏经专家鉴定，认为该护栏具有安全可靠、较强的防撞能力和良好的导向功能，同时满足绿化、防眩等综合交通功能。下面就三期护栏设计和试验过程进行简要介绍。　　第一期护栏结构主要是在调查分析国内外护栏研究应用的基础上，对某I型桥梁护栏进行改进形成的。护栏采用单方向受力主筋设计方案，即水平钢筋为受力钢筋4φ10，竖向钢筋为构造钢筋，护栏高度为90cm，每段护栏长度4m，基础设置支撑块，间距4m，护栏段间采用传力杆进行连接。　　第二期护栏在第一期的基础上进

3、行改进。护栏高度由一期的90cm改为100cm；护栏配筋方式改为双向配筋，竖向和横向钢筋均为受力钢筋；槽内支撑块间距由4m改为2m。　　第三期护栏在总结前两期护栏试验的基础上进行改进：改变配筋形式；护栏段间连接由传力杆改为方钢连接。论文参考。　　2．1护栏坡面改进及增设阻爬坎　　课题组在新泽西型护栏坡面的基础上进行改进，最终确定优化型混凝土护栏的坡面结构形式。论文参考。通过采用动态数值模拟的方法进行分析，分析结果表明，小轿车碰撞护栏时，新泽西型和改进型护栏均具有良好的导向功能，车辆均恢复整车形式状态，但在车体爬升高

4、度上，新泽西型护栏坡面约是改进型护栏坡面的2倍，车体爬升可以消耗车辆的碰撞能量，起到缓冲的作用，但若车体爬升过大，容易造成内翻事故，为了保证乘员安全，决定采用优化型坡面。对增设阻爬坎模拟的结果，碰撞发生后车体最大爬升高度比较没有设置阻爬坎的情况降低了60mm，其降低幅度为5％。　　2．2基础形式　　护栏基础的支撑块的作用主要是约束护栏的横向位移和减少护栏变形。一期护栏采用间距为4m的支撑块，从试验的情况看，护栏基础位置出现了竖向裂缝，说明护栏基础支持间距过大，造成护栏水平抗弯能力不足。为了确定护栏结构的支撑块布置方

5、式。课题组通过重锤冲击试验，来考察4种不同支撑形式(端头设置，间距4m、端部和中部设置，间距2m、满铺、距端部1m设置，间距2m，)承受冲击作用的表现。试验结果表明在护栏端部设置支撑块，间距2m的护栏，在设计荷载作用下，没有明显的破坏，护栏能够将荷载传递到两端，并允许护栏具有一定变形范围，因此，综合考虑，该布置方式最佳。　　2．3护栏高度　　护栏高度是护栏结构的一项重要参数。护栏高，对于阻止车辆翻越有利，但是，会增加护栏的造价，加重混凝土护栏对乘员的压抑感，遮挡乘员的横向视线，降低乘车舒适性等。护栏矮，可以节省材料

6、，但可能不足以有效地阻止车辆翻越，失去其防护功能。论文参考。第一期试验表明试验车辆(大客车)的侧倾角度较大，侧倾角大会使车体碰撞护栏一侧集中了车体全部荷载，造成车辆破坏严重，或由于侧倾角度过大而发生翻车。因此通过分析计算，第二期、第三期护栏高度改为100cm。　　2．4结构强度　　第一期和第二期护栏结构强度均采用静力计算的方法设计。第一期碰撞试验护栏出现了大量的竖向和斜向裂缝，局部出现了粉碎性破坏，说明护栏强度没有满足设计要求；通过对一期护栏强度重新设计，第二期试验的结果表明，护栏竖直钢筋最大应变远小于设计应变，钢

7、筋远没有屈服，强度设计偏于保守。通过第一期和第二期护栏试验说明采用静力方法设计护栏，无法对护栏受力进行准确地分析。因此，第三期试验采用护栏的动力响应设计护栏结构。计算结果(第三期)比较见表1　　2．5护栏连接构件　　采用传力杆连接能够将碰撞力传递到相邻护栏，护栏整体性较好，但碰撞后相邻护栏顶部易出现不连续情况(顶部横向位移差5cm左右)，而且护栏在拼装更换时施工较为困难。因此，第三期护栏结构采用方钢连接。　　课题组前后对三期结构设计的混凝土护栏结构进行了实车碰撞验证试验。并通过对试验数据进行分析，得到以下主要结论。

8、　　3．1护栏的结构强度　　第一期护栏碰撞试验表明，护栏的斜向裂缝较大，说明护栏的横向和竖向钢筋配筋不足，同时，由于支撑块间距偏大造成护栏抗弯能力不足，因此护栏强度没有满足设计要求；第二、三期护栏试验，护栏的整体变形较小，满足结构强度要求，但三期比二期结构设计钢筋节约用量，因此采用第三期结构强度设计。　　3．2护栏的导向能力　　护栏具有较好的导向能力，所有碰