某高速公路大桥桥梁中分带绿化填土对护栏安全性影响设计

郭纪康

（广东省高速公路有限公司）

1 工程背景

某高速公路特大桥、大桥及中桥桥梁中央分隔带施工图设计采用钢筋混凝土防撞护栏和植树绿化的方案。内侧护栏采用SAm 级F 型墙式防撞护栏，护栏与主梁设预埋钢筋浇筑为一体，中分带护栏净距为50cm，标准小箱梁段内护栏之间使用18cm 厚的碎石+不大于60cm厚的耕植土进行填充，中分带标准断面布置图如图1。

图1 中央绿化带立面布置(小箱梁)

结合已通车桥梁调查反馈信息，桥梁中分带回填土在长期车辆荷载振动下会被压密，对桥梁中分带护栏有挤压作用，可能使护栏产生外倾。针对中分带内耕植土的土压力对护栏的安全性影响设计进行核查。

2 计算内容

2.1 内侧护栏构造及钢筋布置

图2

如图2，护栏采用C35 混凝土，在受土压力侧钢筋设计有N2、N5 钢筋（HRB400），N5 钢筋直径为φ14，钢筋间距10cm；N2 钢筋直径为φ10，钢筋间距10cm；钢筋保护层厚度为5cm。

2.2 土压力计算

依据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）计算中分带内填土的静土压力。

取单位长护栏分两种工况计算土压力：

工况一：绿化带内填土为天然状态，护栏仅受土压力作用；

工况二：雨季最不利状态，中分带内满水，护栏受土压力和水压力作用。

⑴工况一：土压力作用时的力学简图如图3。

图3

计算时将碎石层厚度纳入土压力计算范围，计算填土高度采用0.78m，填土容重取20kN/m3，土压力系数取0.65，计算得土压力的合力Ej 为：

Ej=0.5×0.65×20×0.78×0.78=3.955kN

静土压力作用于护栏根部的弯矩Mj 为：

Mj=3.955×0.39=1.54kN.m

⑵工况二：土压力、水压力作用时的力学简图如图4。

满水状态护栏同时受土压力、水压力，土压力计算时水中土的容重取浮容重11kN/m3，计算得土压力的合力Ej′为：

图4

Ej′=0.5×0.65×11×0.78×0.78=2.175kN

对护栏根部产生的弯矩为：

Mj=2.175×0.39=0.848kN.m

计算得水压力的合力Pw 为：

Pw=0.5×10×1.05×1.05=5.51kN

对护栏根部产生的弯矩为：

Mw=5.51×0.48=2.64kN.m

工况二护栏根部弯矩合计为：

M=2.64+0.848=3.49kN.m

工况二为验算控制工况，选取该工况计算弯矩设计值Md，土侧压力永久作用分项系数为1.4，车辆荷载振动对土压力提高系数按1.5 考虑，弯矩设计值Md=1.4×1.5×3.49=7.33kN.m。

2.3 护栏承载能力验算

依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）5.2.2 条计算护栏根部截面承受最大受弯承载力容许值。

图5

只计入N2 钢筋的作用，截面受压区高度：

根部截面承受最大受弯承载力容许值：

根据计算结果，护栏在绿化带填土的土压力作用下截面承载力验算满足要求。

2.4 护栏位移分析

建立护栏局部实体模型，分析在土压力作用下护栏的位移值，取2m 长的护栏，模型中考虑小箱梁翼缘板悬臂部分，在小箱梁腹板处约束，实体模型如图6。

图6

按工况二考虑土压力和水压力的作用如图7。

图7

在工况二荷载作用下，护栏的位移变形如图8。

图8

根据位移变形计算结果，护栏最大位移发生在护栏顶部，最大位移量为0.1mm。

3 结论

⑴在桥梁中分带内填土产生的土压力荷载作用下，内护栏截面承载能力验算满足要求。

⑵在桥梁中分带内填土产生的土压力荷载作用下，内护栏的最大位移值为0.1mm，不会因耕植土的土压力发生外倾。