既有桥梁防撞护栏加高提升改造分析

2021-03-31

建筑与装饰 2021年8期

西华大学四川成都 610039

引言

随着我国基础建设的迅速发展，既有公路桥梁的数量庞大，由于公路桥梁的建设年代跨度较大，设计建设标准也经历了多次更替换版，桥梁的安全防护设施设置发生了变化，同时，经过多年的养护维修处置，其防护能力有了差异。桥梁护栏结构作为公路桥梁上的安全防护设施，依靠其防护能力保护车辆人员安全。在形式上，护栏通常可分为刚性护栏、半刚性护栏和柔性护栏；柔性的缆索护栏常用于有景观需求或高寒地带道路，半刚性的波形梁护栏常见于道路中；刚性的钢筋混凝土护栏则常在桥梁中使用。近年来，道路桥梁的车辆载客量增加、载重量增大，速度提高，由车辆碰撞交通事故引起的桥梁护栏损坏现象频繁发生，人民群众对交通安全需求逐步提升。由此可见，公路桥梁护栏对于车辆安全行驶的重要性，我们有必要采取相应的保障措施，对既有桥梁护栏调查评定及提升改造后防撞性能分析。

1 工程概况

某国省干线公路桥梁跨越河流，是一座2跨实腹式石拱桥，跨径2×8.0m，后经过维修，将其侧墙调整为混凝土结构，并将其护栏改建为F型混凝土护栏。该桥所在公路等级为三级，设计速度为40km/h，但绝大部分区段的运营管理时速为65km/h。桥面采用双向车道，铺装为沥青混凝土，净宽为7m，两侧混凝土防撞护栏均为0.5m，总宽为8m。根据现场调查，该桥所在公路大型车辆自然车辆数量占全部车辆数量的比例为38.94%，且年平均日交通量（AADT）均大于2000 veh/d。原桥护栏为混凝土护栏，因进过多次桥面加铺，使护栏净高度不足，存在多处破损，已不满足现行规范中的护栏防护等级要求，存在较大的安全隐患。为保障车行安全，满足交通通行的安全要求，对原桥栏杆进行改造[1]。

2 护栏提升改造方案

2.1 护栏提升方案确定

图1 护栏混凝土加高示意图

首先对公路沿线桥梁护栏进行护栏专项调查，综合考虑各种条件，结合公路的交通流量状况、现有结构的承载能力计算等方面，明确各评估桥梁现状的防护能力与防护目标，对现状防护设施是否具备改造需求及改造条件进行评估，并根据评估结果及桥梁的现状，提出相应的改造方案，为实施上述桥梁的防护设施提升改造工作提供理论依据与技术支持。结合桥梁护栏结构形式和实际工程情况，可拆除既有护栏新建其他满足防护等级要求的护栏形式，也可利用既有桥梁护栏作提升改造。桥梁护栏为钢筋混凝土护栏，高度和护栏断面尺寸均不满足评定等级要求时，通过在主梁和护栏顶部植筋浇筑外包混凝土增加高护栏提升；而仅当混凝土护栏高度不足，护栏断面尺寸满足要求时，可在护栏顶面植筋浇筑混凝土，增加护栏高度。

现场调查发现，该桥侧防撞护栏平均高度为69.5cm，顶部宽度平均为24.2cm，底部宽度平均为50.0cm，其断面底部宽度满足三（A）级要求，仅高度不足。根据其护栏现状，采用钢筋混凝土结构进行加高的方式，对其护栏进行提升处置，以达到加高和加强的效果。混凝土护栏加高方案见图1。

2.2 本方案的具体处置步骤

步骤1：对原防撞护栏做清理，凿除原有混凝土护栏表面碳化部分，并将顶面混凝土凿毛处置，以便新旧混凝土更好地结合；步骤2：按照合适的孔径选用相应钻杆，在原护栏顶面钻孔，并根据处置桥梁防护等级需求，相应植入钢筋；步骤3：绑扎钢筋网，在原混凝土护栏基础上支设模板，立模后浇筑C30混凝土[2]。

3 护栏承载力验算

根据《公路交通安全设施设计细则》（JTG/T D81-2017）的相关规定，对于A级护栏等级要求，其碰撞荷载为170kN，荷载分布长度为1.2m。按照该细则附录D“桥梁护栏试件设计方法”的相关规定，桥梁护栏混凝土结构部分采用线屈服（塑性铰）理论进行计算。根据碰撞发生的位置不同，分别对在护栏标准段和护栏端部两种情况进行验算。

经对该桥原防撞护栏的防撞能力验算，当碰撞发生在标准段时，防撞护栏横向承载能力Rw=505.28kN；当碰撞发生在端部时，防撞护栏横向承载能力Rw=361.52kN。根据验算结果，该桥原防撞护栏的横向承载能力满足现行规范中，对于A级防撞护栏对于碰撞力的要求。经对该桥提升后防撞护栏的防撞能力验算，当碰撞发生在标准段时，防撞护栏横向承载能力Rw=627.91kN；当碰撞发生在端部时，防撞护栏横向承载能力Rw=539.63kN。根据验算结果，该桥提升后防撞护栏的横向承载能力满足现行规范中，对于A级防撞护栏对于碰撞力的要求[3]。