高速公路桥梁护栏端头搭接的优化设计
2023-08-18袁涌升
袁涌升
(四川省交通勘察设计研究院有限公司,四川 成都 610017)
0 引言
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。本文分析高速公路桥梁波形梁护栏端头设置规范及搭接常见的问题,并提出相应优化设计措施。
1 桥梁护栏端头设置规范
1.1 《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》(JTJ074—94)的要求
《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》(JTJ074—94),规定桥梁混凝土护栏和组合式护栏的始、终端应设置独立的端部翼墙,并要求路侧护栏和桥梁护栏之间应进行过渡连接设计,路侧护栏波形梁板直接搭接在桥梁护栏翼墙端部[1]。
1.2 《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2006)的要求
《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2006),明确规定当桥梁护栏与路基护栏的结构形式不同时,应进行过渡段设计。过渡段应采用设置端部翼墙或将半刚性护栏搭接在刚性护栏上的方式,即将波形梁板和摩擦梁搭接在桥梁混凝土端部翼墙上,或直接将路基护栏的波形梁板搭接在混凝土护栏上,摩擦梁两端采用端头处理。
1.3 《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2017)的要求
根据《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2017)[2]相关规定,设计速度大于60km/h的桥梁,相邻路基段未设置护栏时,桥梁护栏应适度外展,或在路基段增设一段护栏与桥梁护栏进行过渡,以避免车辆碰撞端部或从桥梁端部冲出路外。
设计速度大于60km/h的公路桥梁护栏与路基护栏的结构形式不同时,应进行过渡段设计;过渡段的设计应符合下列规定:
(1)过渡段应采用设置端部翼墙或将半刚性护栏搭接在刚性护栏上的方式;
(2)端部翼墙可设置在桥梁端部,由桥梁护栏改造而成,也可在路基段独立设置。端部翼墙应根据路基护栏的要求设置预埋件,如图1所示;
图1 BT-1端头整改示意图
(3)采用搭接方式时,路基段护栏应进行加强处理,长度不宜短于10m,如图2所示;
图2 BT-2端头整改示意图
(4)当桥梁护栏与路基护栏均采用刚性护栏时,刚性护栏在桥台伸缩缝处应断开,其他形式护栏之间的过渡段均不得在桥头处断开,但横梁应采取可伸缩措施。
2 桥梁护栏端头搭接现状
目前,高速公路常见的桥梁护栏主要分为F型混凝土护栏、单坡型混凝土护栏、加强型混凝土护栏及组合式桥梁护栏,分别如图3~图6所示。
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图3 F型混凝土护栏
图4 单坡型混凝土护栏
图5 加强型混凝土护栏
图6 组合式桥梁护栏
根据上述规范要求,针对桥梁F型混凝土护栏,需采取混凝土翼墙再搭接波形梁板和摩擦梁的过渡方式;针对单坡型混凝土护栏,可采取波形梁板和摩擦梁直接搭接在混凝土护栏上的方式。然而,经调研发现,现高速公路桥梁护栏端头搭接存在设置不规范的地方,主要分为以下几种情况。
(1)桥梁护栏前未设置路基护栏过渡段。桥梁护栏与路基过渡连接处位于挖方路段,未设置路基护栏过渡,导致车辆发生直接碰撞事故,如图7所示。
图7 桥梁护栏无过渡
(2)桥梁护栏与路基护栏未形成有效搭接。路基段波形护栏与桥梁护栏间未形成封闭搭接(即未设置过渡翼墙),导致刚性过渡不连续,车辆存在撞击桥梁护栏端部甚至驶出桥外的风险,如图8所示。
图8 桥梁护栏与路基护栏未搭接
(3)桥梁护栏与路基护栏间设置了过渡段,但设置不规范,路基护栏直接搭接在桥梁护栏(F型)上,但未设置底部摩擦梁,如图9所示。
图9 桥梁护栏过渡不规范
3 桥梁护栏端头搭接优化方案
3.1 BT-M免翼墙方案
随着公路交通安全设施设计规范的修订与完善[1],路基护栏与桥梁护栏连接过渡设置也愈安全合理。目前,增设翼墙后再搭接波形梁板和摩擦梁是公路新建和养护工程中路基桥梁护栏连接过渡采用最广泛的形式。
我国早期建设的公路桥梁护栏以NJ型混凝土护栏、F型混凝土护栏以及底座为NJ型和F型的组合式护栏为主,按照《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2017)的要求,过渡段提升方案通常包括护栏过渡段部件更换、新设翼墙、加密立柱等措施。但是,混凝土养生周期长,对于正在运营通车的高速公路存在施工难度大、车道封闭时间长、上路作业频次高等问题,增加了保通成本和施工安全风险,无法适应全国范围内既有护栏连接过渡段大批量升级完善的需求。
图10 SB级免翼墙桥梁路基护栏过渡段
该种类型护栏不需要浇筑混凝土,直接将波板搭接在混凝土护栏上,主要由加强三波板、防阻块和C型摩擦梁组成,防撞等级可达到SB级。需要说明的是,该种新型式的桥梁过渡搭接端头必须满足《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)相关要求。
3.2 BT-M免翼墙方案与规范要求方案对比
3.2.1 技术对比
经研究论证,采用BT-M桥梁搭接免翼墙方案同规范中规定的桥梁护栏端头搭接过渡方案技术对比如表1。
表1 桥梁护栏端头搭接技术方案对比
3.2.2 经济性对比
(1)若桥梁端头临近波形护栏无需改造,采用《公路交通安全设施设计细则》规定的改造方案时,改造长度为14m;BT-M端头改造长度为4m,经济性对比如表2所示。
表2 桥梁护栏端头搭接技术方案对比(波形护栏无需改造)
(2)若桥梁端头临近存在标志立柱杆件等车辆不能跨越的障碍物时,即波形护栏需要同步进行桥梁端头相邻改造时,采用《公路交通安全设施设计细则》规定的改造方案时,改造长度为14m;BT-M端头改造长度为4m+10m,经济性对比如表3所示。
表3 桥梁护栏端头搭接技术方案对比(波形护栏需改造)
针对现营运高速公路存在多种土路肩宽度,多种桥梁混凝土护栏尺寸及交通量较大(应尽量减少保通次数)的特点,经综合论证后,采用免翼墙搭接的方式能极大地缩短施工周期,降低营运风险。
4 结束语
本文根据现营运高速公路桥梁护栏端头存在的各种问题,提出采用BT-M免翼墙过渡搭接方案。该方案不受土路肩宽度、既有桥梁混凝土护栏高度的影响,适用性更强,更加适用于营运高速公路养护专项需时效高、少保通、降风险的特定要求,值得今后在高速公路桥梁护栏专项养护中推广。