高速公路波形梁护栏端头设置问题及优化措施研究

2016-11-29卢云

公路与汽运 2016年5期

关键词：圆头外展端头

卢云

（广州市公路实业发展公司，广东广州 510650）

高速公路波形梁护栏端头设置问题及优化措施研究

卢云

（广州市公路实业发展公司，广东广州 510650）

随着人民生活水平的不断提高，高速公路建设快速发展，路网日益完善，私家车辆日益增多，行车安全成为重中之重，保障行车安全的交通安全产品显得十分重要。波形梁护栏是交通安全产品的重要组成部分，但在实际应用中往往重视护栏标准段设计、施工，而忽略护栏端头的设计、施工。文中分析了高速公路波形梁护栏端头设置中常见的问题，提出了相应改善措施。

交通安全；波形梁护栏；端头；优化措施

1 公路护栏安全性能评价新标准及广东省的响应措施

1.1评价新标准

交通运输部于2013年12月1日发布实施JTG B05-01-2013《公路护栏安全性能评价标准》（简称《B05标准》），作为公路工程行业的基础类标准，《B05标准》对护栏的安全性能评价适用范围、围护等级、评价方法和指标作了明确规定并要求强制执行。其主要内容：

（1）提出了适用于各等级公路的护栏标准段、护栏过渡段、中央分隔带开口护栏及护栏端头和防撞垫，建立了较完善的公路护栏防护体系。

（2）新增了护栏过渡段、中央分隔带开口护栏；对于护栏端头和防撞垫，增设了设计防护能量为40、640和760 kJ 3个公路护栏防护等级。

（3）强调公路护栏安全性能应采用实车足尺碰撞试验进行评价，明确规定每种防护等级的护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏均应采用小型客车、大中型客车（包括特大型客车）和大中型货车3种车型进行实车足尺碰撞试验。

图1　立柱锚固外展圆头式护栏端部结构立面图（单位：mm）

（4）对安全性能评价指标作了规定，要求护栏同时满足阻挡、缓冲、导向3项基本功能，并规定了具体指标。

《B05标准》充分吸收和借鉴了国外公路护栏相关标准与先进技术，指标严格，其应用实施能提高中国新建高速公路的运营安全水平。至目前为止，只有几种高等级护栏通过了《B05标准》验证。

1.2广东省的响应措施

广东省交通运输厅于2014年2月18日组织召开贯彻落实《B05标准》研讨会，为进一步提高广东省高速公路护栏的安全性能，会议决定组织开展护栏设计的安全评估，开展必要的试验研究，为设计规范的完善和修订积累经验。2015年2月，发布粤交基［2015］379号文件广东省交通运输厅关于发布实施广东省公路新型A级波形梁护栏设计通用图的通知》，研发了公路新型A级波形梁护栏，编制并发布了其设计通用图，该通用图原则上适用于广东省内新建、改扩建高速公路。通用图以外展式护栏端部为基础，给出了3种护栏端部处理推荐方案。

方案一为立柱锚固外展圆头式护栏端部结构。护栏端部立柱加密，间距为1 m，端部末端5根立柱与波形梁板直接连接，无防阻块。护栏端部逐渐外展使护栏端部远离行车道（见图1、图2）。

图2　立柱锚固外展圆头式护栏端部结构平面图（单位：mm）

方案二为外展地锚式护栏端部结构。护栏大约在15 m范围内，采用渐变过渡方式使护栏端部远离行车道（见图3、图4）。实际工程应用中可在埋于砼基础里的波形梁上焊接锚固钢筋或锚固钢板，以防波形梁板脱出砼基础。

图3　外展地锚式护栏端部结构立面图（单位：mm）

图4　外展地锚式护栏端部结构平面图（单位：mm）

方案三为钢丝绳锚固外展圆头式护栏端部结构。采用端部锚固钢丝绳的方式提供锚固力，钢丝绳一端连接于波形梁护栏板上，另一端锚固于相邻立柱底部，采用强度为1 670 MPa的φ18型号钢丝绳，钢丝绳预紧力不低于10 k N（见图5、图6）。

图5　钢丝绳锚固外展圆头式护栏端部结构立面图（单位：mm）

图6　钢丝绳锚固外展圆头式护栏端部结构平面图（单位：mm）

以上三方案仅为推荐，在实际工程实施中，若采用其他端部处理，应保证护栏端部锚固力不小于170 k N。中央分隔带新型A级波形梁护栏端部应与中分带开口活动护栏平顺衔接，并成为一个整体。

上述3种端头处理方案还是比较传统地设置了圆头式或地锚式端头，经常会发生图7、图8所示事故。圆头式端头的吸能作用非常有限，其自身结构限制了其吸能效果，因为不同车辆碰撞圆头式端头时速度不一样，而圆头式端头的结构是一样的，故其不能真正起到吸能的作用。另外，从图7来看，该端头并不能阻止波形板插入碰撞车辆的内部。地锚式防撞端头可对碰撞车辆起到拦截和吸收一部分碰撞能量的作用，但其向地面延伸的结构给碰撞车辆留下了可能骑跨或翻车的隐患，故这种处理方式也不能有效保护失控车辆。

图7　圆头式端头事故形态

图8　地锚式端头事故形态

2 波形护栏端头优化改造的技术背景

（1）防撞端头处置的重点在护栏起点处，即护栏段的上游或称迎车面，如设在上桥桥墩迎车面及设在中央分隔带起终点的护栏端头。

（2）车辆撞到未经特殊处置的护栏端部时，由于碰撞角度大（基本上是正面相撞），对车辆的导向作用不显著，缓冲时间短，加速度大，汽车与护栏端部碰撞事故的严重程度远大于汽车与路侧刮擦所造成的事故严重性。此外，护栏端部因没有特殊的端头在其前端保护失控车辆，护栏波形板还可能刺穿车辆或导致车辆倾覆。

（3）鉴于上述原因，护栏端头设计时应使其具有以下独特性能：1）失控车辆正面碰撞时具有很好的吸能效果；2）端头护栏板不会穿透乘客车厢危及乘客安全；3）端头侧板具有很好的导向性能，不会使失控车辆在端头处因阻绊而突然停住；4）护栏端头结构连接牢固、整体性好。

3 波形护栏端头优化改造技术方案

JTG/T D81-2006《公路交通安全设施设计细则》要求对路侧波形梁钢护栏的起、讫点进行端头处理，指出在填挖路基交界处护栏起点端头的位置应从填挖零点向挖方延伸20 m，并设置为外展圆头式。根据这一规定，护栏端头一般设置在挖方地段，相对护栏标准段来说，考虑端头防侧撞的能力弱一些，重点关注端头的正面碰撞。

根据目前常见事故形态，依据标准和规范，护栏端头应满足以下基本要求：护栏端头受碰撞后其结构基本保持完好，脱离部件和碎片不得大面积侵入相邻车道；同时吸收碰撞能量使车辆停止，车辆不能出现掉头、倾倒、翻车等现象，更要有效保护车内司乘人员。

图9为参照国外现有护栏端头，结合国内实际情况改造而成的新型路侧上游防撞端头，该端头由自溃式立柱、卷板器组、脱钩约束装置和二波（三波）波形板等组成。

图9　新型路侧上游防撞端头

（1）卷板器组由挤压回弹区、可导向滑动槽、弧线板、二波波形梁板和前端挡板等组成（见图10）。其中：可导向滑动槽使卷板器沿二波波形梁板长度方向移动；挤压回弹区通过变颈使波形板展开吸能，能控制展开波形板的运动轨迹；前端挡板可起到吸能作用，同时增加碰撞接触面积，可有效防止波形板插入车体。

（2）脱钩约束装置两端与自溃式立柱连接，两端头的连接处为半封闭形钩子（见图11），当被车碰撞时，半封闭形钩子可顺利脱开，使波形梁板展开吸收能量，从而防止车辆翻车、骑跨护栏等。

（3）自溃式立柱由上下两部分立柱通过螺栓连接而成（见图12），下端立柱安装在砼基础中，通过大小螺栓与上端立柱相连。当受到车辆碰撞时，小螺栓受到撞击力先被拉断，上端立柱则以大螺栓为轴旋转倒地，防止立柱插入碰撞车辆内和碰撞车辆翻转等。

图10　卷板器组结构图

图11　脱钩约束装置结构图

图12　自溃式立柱结构图

路侧上游防撞端头由卷板器组、端头段和端头加强段组成，端头段数量为1组，端头加强段数量为6组，端部加强段之后是路侧标准波形板护栏。设计参数如下：护栏卷板器长0.505 m；端头段长2 m；端部加强段长12 m；整体护栏总长14.505 m；端部加强段后面是每段4 m的标准波形板护栏与之相连接；端头段、加强段和标准段之间的连接方式与标准波形板护栏的连接方式一致。图13为其大样图，图14为效果图。