凤凰型美观混凝土护栏开发研究

护栏的各种形式及相关文献

第33卷,第6期2008年12月

公路工程

HighwayEngineering

Vo.l33,No.6Dec.,2008

凤凰型美观混凝土护栏开发研究

方坚宇,张 颖,刘小勇,黄开宇,李永汉

1

2

2

3

4

(1.湖南省常吉高速公路建设开发有限公司,湖南常德 415003; 2.北京中路安交通科技有限公司,北京 100071; 3.湖南省交通科学研究院,湖南长沙 410015; 4.湖南省交通规划勘察设计院,湖南长沙 410008)

[摘 要]随着我国高速公路事业的发展,大型车辆不断增多,公路交通安全设施尤其是桥梁护栏,由于发生事故的严重性,其防护能力应相应提高,同时,对于一些景区的公路护栏,要求不但保证其防护能力,还应具有一定的景观效果。依托湖南常吉高速公路的道路工程,针对当地的风俗、文化,设计了一种凤凰型美观混凝土护栏,并通过计算机仿真方法和实车碰撞实验方法验证了其防护能力。

[关键词]美观;混凝土;护栏;仿真;实车实验

[中图分类号]U417.1+2 [文献标识码]B [文章编号]1002 1205(2008)06 0126 04

ResearchonBridgeConcreteGuardrailonExpressway

FANGJianyu1,ZHANGYing2,LIUXiaoyong2,HUANGKaiyu3,LIYonghan4(1.HunanChangjiExpresswayConstruction&DevelopmentLtd.,Company,Changde,Hunan415003,China; 2.BeijingZhongluanTrafficScienceandTechnlogyLtd.,Beijing100071,China; 3.HunanCommunicationsResearchInstitute,Changsha,Hunan410015,China; 4.HunanProvincialCommuni cationsPlanningSurvey&DesignInstitute,Changsha,Hunan410008,China)

[Keywords]aesthetic;Concrete;Guardrai;lSimulation;Full scaleTest 湖南省常德至吉首高速公路(以下简称常吉高速公路)是长沙至重庆公路的重要组成部分。常吉

[1]

高速公路地处山岭重丘地区,依据 通用规范!和 设计规范!

[2]

根据当地文化特色提炼了设计元素,对元素进行抽象、联想等方法做草方案设计,之后对其造型、结构、施工进行可行性方面的理性评价,创造了展翅的凤凰图腾,本形象吸取凤凰昂首展翅的优美线条对混凝土护栏进行挖孔和开槽的造型手段设计而成,把凤凰的形象融入护栏结构中,使其造型生动、富有生命力,护栏形体通透、轻盈,车辆行驶过程中好似一只只飞舞的凤凰陪伴左右,也喻意当地的经济伴随着常吉高速公路展翅腾飞(见图1)。

和常吉高速公路的实地情况,桥梁护

栏防护设计条件采用防撞等级5级(SS),即能够防护18t大客车,碰撞速度80km/h,碰撞角度20 ,碰

撞能量520kJ。另一方面,护栏不仅要有足够的防护能力,对其景观效果的要求也在逐步提高。车辆行驶速度越快,注视点越向远处移动,导致驾驶人员变成#山洞视 ,这与催眠术的视野限制相类似,导致道路催眠。但是,就目前公路状况来看,护栏特别是混凝土护栏在保障公路安全的同时,其单调呆板的形体给司乘人员造成一种枯燥、单调、压抑的情绪,为交通安全埋下了隐患。为了提高混凝土护栏的安全防护能力,改善混凝土护栏的景观效果,实现司乘人员的横向通视,对于提高公路运营环境的安全性、舒适性具有十分重要作用。

1 护栏的景观设计

通过对常吉高速公路沿线地区风土人情调研,

[收稿日期]2008 10 16

[作者简介]方坚宇(1965 ),男,高级工程师,主要从事公路工程建设与管理工作。

图1 护栏外观形象效果图

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2 计算机仿真分析设计护栏结构

护栏的结构设计主要采用方法为计算机仿真方法,根据我国 通用规范!碰撞条件见表1。

表1 护栏碰撞条件

车型小客车大客车

质量/kg速度/(km%h-1)150018000

10080

角度/( )

2020

碰撞能量/kJ

/520

[3]

[1]

大客车碰撞护栏后,护栏能有效的阻挡车辆,车辆沿护栏驶出,其角度接近0 ,车辆未穿越、翻越、骑跨护栏,碰撞后车辆保持了正常行驶姿态,没有横转、掉头等现象(见图4),护栏横梁中部钢筋护栏应变较大,护栏北部混凝土局部应变较大,护栏最大变形量为19.3mm(见图5)

。满足评价标准要求。

规范要求,SS级护栏的

护栏评价标准依据考我国 评价标准!关要求:

中相

&车辆不得穿越、翻越、骑跨、下穿护栏;

车辆不得在试验区发生侧翻;

(车辆的驶出角度应小于碰撞角度的60%;)碰撞后车辆应保持正常行驶姿态,不发生横转、掉头等;

车体重心加速度10ms平均值的最大值小于或等于20g;

+脱离部件等不能侵入驾驶室及阻挡驾驶员的视线。2.1 小客车计算机仿真分析

小客车主要用来检测护栏的导向能力以及乘员安全性能,计算机仿真分析结果小客车碰撞护栏后,车辆被平稳导出,驶出角度4 (见图2),车辆重心三方向加速度分别为X方向15.1g,Y方向23.3g,Z方向5.6g,车辆没有穿越、翻越、骑跨护栏,碰撞后车辆保持了正常的行驶姿态,没有横转、掉头等现

象。满足评价标准要求。

3 实车碰撞实验检验

根据我国 评价标准!规定,本项目的实验碰撞条件见表2,图6。

表2 实验碰撞条件

试验试验1试验2

车型小客车大客车

质量/kg156417962

速度/(km%h-1)

98.2

81.9

角度/

( )19.719.7

碰撞能量/

kJ

/528

[3]

图2 小客车计算机仿真分析

2.2 大客车计算机仿真分析

大客车主要来评价护栏的强度以及导向能力,所以护栏模型采用钢筋混凝土土弹塑性模型,分析护栏的破坏形态(见图3)

。

图6 实验护栏

图3 护栏模型

3.1 小客车碰撞实验结果

小客车碰撞护栏后,护栏对车辆导向能力良好,没有绊阻现象,护栏对车辆具有良好的导向功能,乘,

护栏的各种形式及相关文献

128公路工程33卷

车辆驶出角度为5.5 小于碰撞角度的60%(见图7),护栏没有破坏现象,各项指标满足护栏安全评

价标准要求。

图7 小客车碰撞护栏

3.2 大客车碰撞实验结果

大客车碰撞护栏后,没有翻越护栏,护栏对车辆导向功能良好,车辆的驶出角度2.9 ,小于碰撞角度的60%,碰撞后车辆保持正常行驶姿态,护栏未发生整体破坏,在护栏立柱处前后出现横向裂缝,护栏的横向位移12.9mm(见图8),各项评价指标均

能满足安全评价标准要求。

图8 护栏破坏图

4 计算机仿真分析与实车碰撞实验的对比

计算机仿真计算结果与实车碰撞试验结果越接近,说明计算机仿真模型精度越高,并且通过应与实车碰撞试验对比,矫正计算机仿真模型。

通过分析计算机仿真结果与实车碰撞实验结果,车辆运行形态和护栏的破坏形态基本保持一致(见图9,图10)。

观混凝土护栏结构,并通过实车碰撞实验验证了护

栏的防护能力,实验结果不但表明本护栏方案可以应用到实际工程中,而且也验证了计算机仿真方法作为一种护栏结构研究的辅助方法的可靠性,依靠计算机仿真方法,可以在项目前期节省大量的模型5 结论

护栏的各种形式及相关文献

第6期方坚宇,等:凤凰型美观混凝土护栏开发研究 129

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(上接第117页)

体两侧设置急流槽;最后在各级平台上设置坡率为2%的排水沟,用于汇集并排除坡面上流下的雨水,并将水排入急流管。

6 结束语

在复杂的工程地质条件下,必须对路堑进行全面的调研、勘测、分析、研究、试验后,再进行综合加固设计。在设计过程中,如果对复杂的工程地质及山体渗水情况了解不清,将会对后续的施工产生不

利影响,进而会造成较大经济损失。对地质条件较差的路堑边坡应注意:

&开挖过程中预先做好监测及地质剖面编录工作,发现与设计不符时,及时进行设计方案调整。

必须做到开挖一级、防护好一级,并做好坡面山体内层防护。因坡脚开挖后,已破坏了坡面山体原平衡状态,易造成局部应力集中,若其部分岩体岩性较松散并有遇水易软化特点,加上地下水等不良地质条件的影响,易产生滑坡等不良施工事故。

[参考文献]

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5 施工

第一步:测量放线,开挖并施工坡顶截水沟。第二步:在进行第一步时,同时按照设计图分

层清除滑体上半部分岩土体,将清除后的岩土体反压到滑坡前缘坡脚处,反压至2007年7月份坡体前缘土层高度,滑体自上而下清除;

第三步:每开挖一层滑体,立即施工相应开挖层后缘锚杆;

第四步:针对锚杆的施工工艺和粘结力进行试验,以确定最终设计锚固长度;

第五步:对于第二级边坡应清除到滑动面位置,施工第二级坡面加固及防护体系,同时施工该级坡脚处的平台及排水沟;

第六步:切方第一级边坡,施工第一级坡面锚杆和人字形骨架与该级坡脚处的平台及排水沟;

第七步:完善整个坡面防护、排水施工。坡体施工时严格按照自上而下、边开挖边支护的原则进行。

开工前做好详细的施工组织设计,对各种施工阶段及可能出现的危险情况做好预案,备有足够的施工抢险物资;现场成立了应急处理领导小组,能够随时对现场应急情况做出正确处理。根据实际开挖情况,综合考虑场地地形,地质条件,施工工期,降雨及施工安全和施工质量等因素,采用信息化施工。

现施工已基本完成,坡体未发现开裂、蠕动变形等斜坡滑移迹象,同时该段路基一直保持良好的稳定状态,表明采用边坡综合处治技术完全达到了预

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