合金级钢护栏在高速公路工程中的应用

舒明旺 徐钧

（上饶市赣东公路工程咨询有限公司，江西 上饶 334000）

一、合金级护栏特性研究

（一）护栏结构与尺寸

目前，公路护栏常用的标准主要包括三级、四级、五级三个级别。其中公路三级护栏主要由三波形梁板、立柱及防阻块构成，三波形梁板尺寸为（4320×506×85×2.5）mm，立柱尺寸为（φ140×3×2350）mm，防阻块尺寸为（140×156×400×3）mm，以上材质均为合金钢，护栏安装高度为950mm，立柱间距和埋深分别为4m和1.4m，安装长度不得低于72m，护栏三波梁板通过连接螺栓连接。四级护栏标准段由三波形梁板、立柱、防阻块和连接螺栓组成，三波形梁板尺寸为（4320×506×85×3）mm，立柱尺寸为（φ140×3×2600）mm，防阻块尺寸为（140×156×400×3）mm，以上材质均为合金钢，护栏安装高度为950mm，立柱间距为2m，立柱埋深深度1.65m，安装长度71.2m，护栏三波梁板通过连接螺栓连接。五级护栏标准段由三波形梁板、上段立柱、横梁、套管、立柱、防阻块组成，三波形梁板尺寸为（3320×506×85×3）m m，上段立柱尺寸为（φ 1 0 2×4.5）m m，横梁为（φ 8 9×4×2 9 9 4）m m，套管为（φ 7 3×5×3 9 0）mm，立柱为（130×130×4.5×2290）mm，防阻块为（300×200×290×3）mm，以上材质均为合金钢，护栏安装高度1300mm，立柱间距3m，立柱埋深深度1.65m，安装长度70.2m，护栏三波梁板、横梁通过连接螺栓连接。

（二）合金钢力学性能

新型合金钢在力学性能方面表现出优异的性能，屈服强度可达500Mpa～750Mpa，同时断后延伸率不低于20%，其高屈服和高抗拉性能保障了受力过程中的延展性，降低了护栏在碰撞过程中发生脆断的可能性，提升了护栏的安全性能。

二、合金级护栏实车碰撞试验研究

（一）试验条件及评价标准

按照《公路护栏安全性能评价标准》（JTG B05-01-2013）的规定，采用实车足尺碰撞试验作为评价新型合金钢波形梁护栏的碰撞条件。实车足尺碰撞试验时护栏的阻挡功能、缓冲功能和导向功能应满足一定的要求。其中，阻挡功能应能够阻挡车辆穿越、翻越和骑跨，试验护栏构件及脱离件不得侵入车辆乘员舱；缓冲功能规定，乘员碰撞速度的纵向与横向分量均不得大于12m/s，乘员碰撞后加速度的纵向与横向分量均不得大于200m/s2；导向功能规定车辆碰撞后不得翻车，且车辆驶出驶离点后的轮迹驶出框时不得越出直线F。

（二）试验结果分析

1.三级护栏试验结果

采用三级合金钢波形梁护栏的碰撞试验结果表明，其安全防护性能较传统Q235护栏有较明显提升，其车辆最大动态外倾值VIn由2.73m减小到1.9m，降低了30%。在降低车辆碰撞翻车可能性的同时，材料用量较Q235护栏降低了34%，实现了护栏结构轻量化与防护安全性提升。

2.四级护栏试验结果

采用四级合金钢波形梁护栏的碰撞试验结果表明，其安全防护性能与传统Q235护栏相当，护栏变形及车辆运行姿态基本相同，其材料用量较Q235护栏降低了42%。在保障安全防护性能不降低的前提下，实现了护栏结构最大程度的轻量化目标；节约了钢材用量，降低了护栏建设成本，提高了护栏整体的性能比及经济性。

3.四级护栏试验结果

采用五级合金钢波形梁护栏的碰撞试验结果表明，其安全防护性能与传统Q235护栏相当，护栏变形及车辆运行姿态基本相同，材料用量较Q235护栏降低了27%。在保障安全防护性能不降低的前提下，实现了护栏结构最大程度的轻量化目标；节约了钢材用量，降低了护栏建设成本，提高了护栏整体的性能比和经济性。

三、工程实例

（一）工程概况

某高速公路所处地区交通量较大、弯道分布较多，且雨季较长，路面受潮湿严重，交通事故发生率较高。由于新型合金波形梁护栏结构自身具有良好的刚度和强度，在高速公路应用中可以有效避免车辆失控时从中央分隔带冲出路基，降低交通事故中车辆行人的损伤程度，并起到美化道路的作用。因此，该公路工程决定采用新型合金波形梁护栏结构，并按照每4m一个的间隔设置立柱。

（二）合金波形梁护栏施工技术要点

1.立柱制安

结合设计要求合理选购钢管、钢板等波形梁钢护栏材料，并保证各项材料的材质经检测合格后方能进场。钢材下料时需根据施工设计要求切割，通常采用气焊或轨道式切割机，切割完成的钢材还需使用打磨机处理边缘。焊接的钢条强度应满足设计要求，焊接完成后应及时检测焊缝厚度。该项目采用打入法完成立柱安装，通过提前安装导向器确保立柱安装的垂直度。立柱打入的深度应符合标准，打入较深时应将立柱全部拔出再重新压实基础，最后再打入立柱。通常立柱打入比较困难，一般采用开挖或钻孔的方式安装立柱，严禁使用蛮力。当采用钻孔安装立柱时，应先确定准确位置，再采用分层的方式进行回填密实；当采用开挖的方式安装立柱时，应回填后再分层夯实。

波形梁钢护栏起到驾驶视线诱导作用，立柱安装完毕后应及时检查垂直度和标高。采用靠尺逐一检查直线段立柱的标高，采用经纬仪检查曲线段立柱标高。标高检查时将路缘石一侧的路面作为基准，测量立柱主根高度。立柱施工时控制好端部和渐变段高度。混凝土强度达到设计强度75%以上后即可安装支柱，基础和支柱连紧并竖直调整后检测垂直度和导向，一切都合格后拧紧螺栓。

2.波形梁安装

立柱安装并调试完毕后，开始安装托架，将托架用螺栓固定在立柱和波形梁之间，再调整托架位置，无误后将螺栓拧紧。将波形梁拼接完毕后固定于托架上，具体安装时波形梁和护栏间的搭接方向应与行车方向保持一致，调整波形梁至平顺线性，避免局部凹凸不平，托架和波形梁间的螺栓不宜过紧。采用螺栓将护栏和波形梁拼接完毕后应检测其质量标准。

3.护栏安装

结合施工规范要求，应在高速公路中央分隔带和路堤的3m以上填土高度设置合金钢护栏。安装护栏时施工技术人员应控制好测量放线工作，将护栏的位置偏差控制在误差范围内；安装完毕后再具体校验，调整线性与规范要求保持一致。

（三）合金波形梁护栏施工质量检测

该高速公路钢护栏改造过程中，局部路段采用新型合金钢护栏。新型合金钢护栏安装完毕后，施工技术人员及时在现场检验，结果显示，新型合金钢护栏在投入使用一段时间的后表面未出现掉色、红锈等腐蚀现象，外观的颜色和亮度没发生明显变化，同时镀层和基底金属之间衔接牢固，采用锤击试验检测发现镀层无凸起、剥离、开裂现象；经过一段时间的暴晒和雨淋后，护栏无明显腐蚀现象，验证了新型合金钢护栏具有良好的实用性和耐久性。

四、结语

应用合金钢材料新型波形梁护栏对提升公路安全防护水平、推动全寿命周期应用具有重要作用。新型合金钢的高屈服、高抗拉性能保障了其在受力过程中的延展性，降低了护栏在碰撞过程中发生脆断的可能性，提升了护栏安全性能。三、四、五级新型护栏的安全防护性能得到了提升，可同时实现护栏结构轻量化与防护安全性提升。此外，四、五级新型护栏节约了钢材用量，降低了护栏建设成本，提高了护栏整体的性能比及经济性。