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护栏底座的结构设计机理及设计要点

时间:2019-05-12 作者:鸿耀机械设备
高等级公路上的交通事故约30%与车辆越出路外有关,约10%是标志柱等道路设施)相撞造成的。因车辆与路侧危险物(包括桥梁墩台、栏杆、树杆和灯杆、而许多均要求路侧设施应设置在道路侧向净空以外,尽可能远离路边,路基边坡宜平缓。
高等级公路上的交通事故约30%与车辆越出路外有关,约10%是标志柱等道路设施)相撞造成的。因车辆与路侧危险物(包括桥梁墩台、栏杆、树杆和灯杆、而许多均要求路侧设施应设置在道路侧向净空以外,尽可能远离路边,路基边坡宜平缓。
然而这些要求很难满足。因此,高等级公路交通的基本方法是采取的防护措施,设置护栏是较的措施。护栏按吸能方式的不同,可分为柔性护栏、半刚性护栏和刚性护栏三大类,缆索护栏、波形梁护栏和混凝土护栏是此三类的典型形式。目前世界上使用较广泛的为波形梁护栏,因为它具有良好的适用性、美观性、诱导性和维修性等特点,能很好地满足护栏的功能要求。
护栏应具有的功能使其成为一个矛盾的集合体。一方面在遭受碰撞后乘员的伤害要尽可能减轻,即要求具有良好的韧性,刚度不宜太大;另一方面要求其具有足够的力学强度和刚度,来抵抗车辆的冲撞,防止失控车辆越出护栏发生事故,并保护路侧设施不受破坏。当前在道路上行驶车辆的车型种类繁多,车重、行驶速度和碰撞角都变化较大,货车的外型尺寸越来越大,小汽车越来越微型化,这不仅加剧了对护栏功能要求的矛盾,也增加了确定护栏结构形式的难度。这是世界各国研究人员至今仍在不断探索护栏的原因之一。
美国及西欧一些的道路交通情况与日本不同,其道路的设计标准较高,边坡平缓,小汽车占总交通量的85%左右,事故成本较高(主要指人员伤亡赔偿),因而其设计的指导思想是尽量减轻碰撞时车员的伤亡程度。在几十年研究实践的基础上,欧美一些提出了在保持横梁、立柱、地基土共同作用的前提下,横梁设计强度及其设置高度的结构设计机理,共主要构思为:
①横梁的强度,尤其是横梁间的连接强度,使其在冲撞过程中保持设置高度不变,不产生断裂,以地防止车辆越出路外;
②适当降低立柱的强度,在横梁为较强的连续梁时,增加能同时承受冲撞的立柱数,护栏的整体效能。立柱主要起保持横梁设置高度的支撑作用;
③横梁和立柱间增加吸能效果良好的防阻块,从而了车辆与护栏的绊阻现象,护栏的碰撞性能,使车辆运动轨迹能良好的校正。
为达到上述目的,美式护栏结构设计的要点为:
①采用深波纹圆弧形断面横梁,以增强横梁的截面惯性矩,提高横梁的刚度和吸能效果;
②横梁间采用高强螺栓固定,使横梁在碰撞时不发生断裂,从而其连续梁的作用;
③防阻块与支柱的连接较弱,在护栏受冲撞变形时防阻块与支柱地分离。支柱产生塑性变形也不致使横梁倒下。
深波纹圆弧断面横梁与浅波纹折线断面横梁相比,具有如下特点:
①减少了车辆与横梁的接触面,降低了车辆与护栏间的摩擦力,即相应减小了作用于车辆的纵向力,有利于车辆运动轨迹的校正;
②在横梁横截面积不变的情况下,增大波纹并使其成弧线形,可使横梁抵抗横向反作用力的截面惯性矩增加,即提高了护栏横梁的强度。反之,如保持横梁的强度不变,采用深波纹横梁可减少其横截面积,即可减少钢材用量以降低成本;
③深波纹横梁波纹较深,即吸能效果。
美式护栏与日式护栏相比较,具有结构简单、刚度适中、施工安装方便、节省材料、造价低廉等特点,因而除日本等少数几个(地区)外,世界大多数(地区)都以美式护栏结构机理指导本国的波形梁护栏设计。
我国宜采用的护栏结构机理
根据我国的道路交通情况宜采用美式护栏结构机理,其主要理由如下:
①我国的国民经济近年来虽有了突飞猛进的发展,人均资源在世界平均线之下,尤其是在开展大规模基本建设时期,钢铁资源更是短缺;
②我国多数公路的技术等级低,质量差,通车里程少,路网密度低,系统功能不够完善,运输效率低下,这些都需要的政策扶持和大量资金的投入。因此,合理地使用有限的建设经费显得尤为重要;
③我国现在及以后一段时期内,主要修建省际间及主要城市郊区的高等级公路,路侧重要建筑物及沿线设施不会太密集;
④1992年我国交通事故的统计资料表明,我国伤亡事故的直接损失平均每起42247元,而重大交通事故的直接损失平均每起2119元,两者之比为20:1,这主要是由于车员死亡赔偿造成的,且由此而引起的社会和经济生活的间接损失更难以计量;
⑤我国护栏的加工制造和施工安装技术水平较低,设备缺乏。综上所述,我国的波形梁护栏采用美式结构机理作为设计指导原则是比较适宜的。
护栏底座能车辆占用人行道、便道,消防通道,也可以管理车辆的随便出入,结构简单,贴黄色反光膜。护栏底座蓝白相间,色彩鲜明,加反光膜警示标志,特别于夜晚的反光警示,可减少车辆的交通事故发生及降低肇事时人车伤亡程度,形成交通稳定。护栏底座广泛用于公路施工,高速公路出口处及各级公路分岔口、收费站、停车场、小区,桥梁、维修路段,车站,码头,商场,集会地点等起隔离、防撞、分流、导向、缓冲作用。
护栏底座控制方法是这样的,通过对布料的调整来减少气泡,具体是分三层布料,一次料布到倒角稍高一点振捣;二次布距顶面30cm左右振捣,振捣时振捣棒插入一层三分之一,对倒角处形成二次振捣,使倒角处充分振捣,以减少内倾面气泡。纵斜向分段布料不超过4m为宜。要求操作手需要熟练掌握振捣时间,一般振捣棒插入混凝土15s左右,混凝土不再下沉,表面没有大的气泡排出即可,防止过振。护栏底座要严格控制混凝土塌落度,尽量缩小分层之间的时间,从而减少混凝土泌水、离析带来的麻面、纱线现象。
护栏底座护栏的重要性主要体现在下面几点:护栏底座稳定设施是公路上的基本设施,对发挥公路的效能、预防和减少交通事故的发生有着重要的作用。护栏底座既要防止失控车辆冲出路外碰撞路外的障碍物或其他设施,或冲过中心分隔带闯入对向车道引起较大的交通事故,同时还要能使车辆回复到正常行驶方向,对司乘人员的损伤较小,并且要能起到诱导视线的作用。护栏底座护栏底座自从高速公路在我国开始大量修建以来,人们对于稳定设施的认识也有了很大的提高。我国的高速公路稳定设施设计主要包括以下内容:标志、标线及突起路标、护栏、隔离栅、视线诱导设施、桥梁防抛网、防撞桶、里程牌、百米桩及公路界碑。
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