钢筋混凝土护栏裂纹对其安全防护性能影响

罗愉

摘 要：钢筋混凝土有较好的防护性能，并且施工较为简便，因此经常在对安全性能要求较高的路段中采用钢筋混凝土材质修建护栏，但是钢筋混凝土也存在着不足之处，比如，混凝土的材质较脆，会受到温度以及承受压力等等外界因素的影响产生裂纹，本文将对钢筋混凝土护栏裂纹对其安全防护性能的影响进行研究。首先对钢筋混凝土护栏裂纹成因进行分析，然后分析裂纹对钢筋混凝土护栏安全防护性能的影响，希望能够为钢筋混凝土防护栏的设计提供一定的参考。

关键词：钢筋混凝土;护栏裂纹;安全防护性能

0 引言

随着经济发展对路段安全的要求逐渐提高，对于钢筋混凝土护栏的管理要求也随之越来越严格。钢筋混凝土这种材质安全性较好，因此经常在各种建筑领域中使用，但是任何材质都存在着不足之处，钢筋混凝土存在抗拉性低、抗裂性差的特点，因此利用钢筋混凝土制作的防护栏经常容易有裂纹，通过对钢筋混凝土裂纹的相关文献调查可以得知，桥梁的竖向裂纹较多，会对其安全性能产生一定的影响，因此在设计和施工中应该考虑清楚裂纹产生的原因和应对策略。

1 钢筋混凝土护栏裂纹成因分析

1.1 设计方面原因

在设计防护栏时所用到的钢筋结构很粗，虽然这种材质的钢筋防撞击能力较好，但是钢筋的构造会造成混凝土的收缩，对于表面的混凝土来说受力过大，所以会产生表面的开裂现象。另一方面在施工设计的过程中对护栏的变形缝设计太小也会导致了混凝土产生裂纹。加入变形缝是因为其可以适当减少混凝土的应力，如果护欄没设计足够的变形缝，并且护栏较长，就会导致压力集中在护栏薄弱部位，这一部分的混凝土就会产生不规则的裂纹。

1.2 施工技术方面的原因

在施工现场搅拌混凝土的过程中，如果搅拌工具搅拌过快，就会造成混凝土的均匀性不高、密实性不够，就容易产生裂纹。在干冷的季节施工时，混凝土的均匀性不够就需要用搅拌器人工搅拌，为了加大混凝土的流动性，工作人员就会在混凝土中加入热水，这样就会让钢筋混凝土建筑材料的水土的比例失调，在建设完成后混凝土就会结块硬化，尤其在干冷的天气中就会加快收缩，受到应力的影响在表面就会产生裂纹。

2 我国单坡面钢筋混凝土护栏结构

本文通过对黔西南州关兴高速公路路段中的裂纹进行实地调查，从而探究钢筋混凝土护栏的裂纹现状。通过研究调查显示钢筋混凝土护栏上的裂纹有很多的方向，有横向、竖向、网状裂纹，但是从一般来看一般竖向裂纹的裂缝程度较深，横向和网状的裂纹程度较浅，所以在这里并不分析横向裂纹和网状裂纹对防护栏产生的影响，而将竖向裂纹作为重点研究对象。

黔西南州关兴高速公路路段竖向裂纹较多，多为贯通裂纹，比如，以关兴高速公路/S313（路口）K17+110段和关兴高速公路/S309（路口）90-95k为例，竖向条纹的数量分别有5.74条/m，和4.27条/m。经过调查显示，并不是护栏修建的时间越长裂纹的数量越多，有些护栏修建时间很长，但是裂纹数量并不多，有些修建时间不长，但是裂纹的数量较多。比如说在1997年修建成功的南昆铁路途经贵州黔西南州兴义市清水河段，该段的竖向裂纹为0.23条/m，在2006年修建成功的汕昆高速段裂纹数量高达3.25条。以下将通过计算机仿真以及实车碰撞两种检测黔西南州关兴高速公路路段钢筋混凝土护栏裂纹是否对安全防护性能产生影响。

3 计算机仿真技术试验

随着我国科学技术的不断发展，计算机仿真技术水平越来越成熟，采取护栏防撞性能的测评方式也变得多样化。对车辆碰撞的防护栏进行技术的仿真模拟，能够测量出护栏带裂纹的状态下的防护能力。

首先通过仿真技术手段模拟出一辆重量为8吨的大型客车，大客车采取和实车一对一的比例，通过模拟大客车以100 km/h的速度，从30度角进行碰撞的仿真实验，检测有裂纹的护栏和无裂纹的护栏碰撞结果是否一致，从而鉴定裂纹对护栏的整体安全防护能力是否会造成影响。

其次，通过虚拟技术建立单坡型钢筋护栏，护栏分为有裂纹和无裂纹两种，模拟的混凝土采取的是Mat 159材料，其中有抗压强度、骨料直径和一些其他的可控参数，钢筋使用公路护栏常用材料，从最坏的角度来看，第一次进行有裂纹的护栏模型撞击试验，开始之前制作三毫米的模拟裂纹，这是公路护栏可能产生的最大裂纹范围，通常此裂纹的宽度要大于钢筋混凝土上一般裂纹的宽度。通过将重量为8吨的模拟大型客车以100 km/h的速度，从30度角进行碰撞，试验结果表明，有裂纹的护栏经过碰撞后没有产生影响。第二次模拟试验采用和第一次试验相同重量的大客车，并将速度和角度控制在同一范围之内，经过实验结果表明，护栏经过碰撞后没有产生影响，通过两次仿真模拟实验可知，模拟仿真车辆所碰撞护栏的两次实验都没有发生护栏的破坏，说明了裂纹对护栏的防护性能没有产生很大的影响[1]。

4 实车碰撞试验

通过对仿真技术进行检测的结果可知，裂纹存在对护栏的受力和防护几乎没有任何影响。但是受到客观条件的限制，仿真模拟实验不能完全模拟出护栏的防撞性能，进行实车碰撞检测具有一定的真实性，并且实验结果更加可靠，因此，除了仿真技术手段，本次调查研究对危险路段的护栏进行了实车碰撞实验。

首先相关技术人员要对车型、车重、碰撞速度和角度进行调控，对于小型汽车，它的体积小，运行速度较快，因此碰撞时破坏程度较为严重，因此需要测量碰撞对乘客的伤害，在实验进行之前选取小型汽车，选取无人的护栏场地，在这一段试验区域有很多的裂纹。在碰撞过程之中，裂纹处是撞击最重的部位，但是护栏没有明显损坏，防护栏能够有效防护小型汽车，所以经过实车撞击以后没有存在明显的破坏，裂纹的出现没有影响整个护栏的防护性能。第二次实验选取大型客车，找到一个单坡型混凝土防护栏，碰撞区域设置长度远大于一般裂纹的3毫米长度，经过碰撞以后发现护栏没有产生丝毫损坏，由此可以得出结婚，护栏能够有效的防护带有裂纹的大型客车，因此裂纹不影响护栏的防护性能[2]。

5 钢筋混凝土护栏防裂纹措施

根据相关实验结果表明，在钢筋混凝土内部结构没有产生破坏的情况下，混凝土外部出现了裂纹，这虽然外部影响美观，但不一定会存在安全隐患。这是因为混凝土材料在裂缝处断开，由于还有内部有钢筋结构的支撑，所以不会造成很大的影响，防护栏还能够起到应有的作用。但是由于对安全性要求很高的路段都采用的钢筋混凝土材料制作护栏，并且存在的裂纹会越来越宽，给人一种不安全的感觉，因此，对于钢筋混凝土护栏裂纹对其安全防护性能影响研究就十分有必要。其次，很多科学技术都对混凝土建筑物进行了研究，发现其中出现裂纹是难以避免的现象，只有护栏缝隙的寬度过大才会存在一定的问题。而裂缝程度是可以控制的，通过有效的养护可以将裂纹控制在一个合适的范围之中。施工人员在施工过程中提高钢筋混凝土护栏的质量，比如，在施工过程中控制钢筋保护层厚度，或者通过后续的保养，将有害的程度控制在最小的范围之内。在施工时从温度变化、干缩变形、设计构造等等角度分析钢筋混凝土是否存在质量问题，或者通过在公路上洒水提高湿度避免裂纹的发生。此外，在路段护栏产生裂缝之后，正确的分析出影响混凝土产生裂缝的原因，检测哪些裂缝存在着危险，进行重修或者保养，防止裂纹的进一步扩大[3]。

6 结束语

综上所述，混凝土是一种十分优质的建筑材料，但是也存在着一定的缺陷，本文采取仿真分析和实车碰撞两种试验去检测裂纹对护栏防护的性能是否会产生影响。结果表明护栏裂纹对整体的安全防护性能影响微乎其微。但是在施工过程中还要进一步的严格研究施工队伍，提高公路混凝土护栏的安全性能，从而将混凝土护栏产生的裂纹控制在最小[4]。

参考文献：

[1]王俊坪，袁金容.根据屈服线理论验算钢筋混凝土防撞护栏[J].黑龙江交通科技，2019（3）：73-74.

[2]陈卫霞，石红磊.基于JTC/T D81—2017《公路交通安全设施设计细则》的桥面板计算[J].市政技术，2019（6）：39-42.

[3]刘瑞，陈九龙，高建雨，等.钢筋混凝土护栏裂纹对其安全防护性能影响[J].城市道桥与防洪，2019（5）：267-271+31.

[4]焦宇，亢寒晶，龚帅，等.GFRP筋混凝土护栏设计与安全性能分析[J].城市道桥与防洪，2019（1）：176-180+21-22.

[5]周隆众，郭永智，刘新翠.一种高耐久性钢筋混凝土防撞护栏的研发[J].公路交通科技（应用技术版），2018（10）：42-45.