高速公路桥梁外侧防撞护栏创新设计

因此在进行宁常高速公路桥梁外侧防撞护栏 设计时， 在考虑通透要求的基础上， 优化了混凝土 护栏的断面， 采用了一种将新泽西混凝土护栏与梁 柱式钢护栏进行组合的新型护栏， 集合了新泽西护 栏 吸 能 好 、结 构 强 度 高 的 特 点 和 梁 柱 式 钢 护 栏 通 透 性、景观协调性好 的 特 点 ， 一 定 程 度 上 兼 顾 了 视 觉 效果和防撞能力这一对矛盾。
第 ５ 卷第 ２ 期 ２００８ 年 ４ 月
现代交通技术 Ｍｏｄｅｒｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．５ Ｎｏ．２ Ａｐｒ． ２００８
高速公路桥梁外侧防撞护栏创新设计
庞红
（ 江苏省交通规划设计院， 江苏 南京 ２１０００５）
摘 要： 对宁常高速公路桥梁外侧防撞护栏设计展开研究， 提出一种将新泽西混凝土护栏与梁柱式钢护栏进行 组 合 的 新 型 护 栏 。该 新 型 护 栏 集 合 了 新 泽 西 护 栏 吸 能 好 、结 构 强 度 高 和 梁 柱 式 钢 护 栏 通 透 性 、景 观 协 调 性 好 的 特 点， 兼顾了视觉效果和防撞能力， 取得了较好的效果。最后对此护栏进行了安全评价与论证。 关键词： 桥梁护栏； 景观； 优化； 创新设计 中图分类号： Ｕ４９１．２５９ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７２－ ９８８９（ ２００８） ０２－ ００７８－ ０３
参考文献
［ １］ 江苏省交通规划设计院有限公司．南京至太仓高速公路 （ 南京至常州段） 桥梁外侧防撞护栏创新设计［ Ｒ］ ．２００６．
［ ２］ 江苏省交通规划设计院有限公司， 交通部公路科学研究 院．南京至太仓高速公路（ 南京至常州段） 桥梁外侧防撞 护栏创新设计咨询报告［ Ｒ］ ．２００６．
［ ３］ 路 琦．公 路 护 栏 景 观 视 觉 设 计 ［ Ｊ］ ． 公 路 交 通 科 技（应 用 技 术版）， ２００７（４）： １６７－ １７１． （收稿日期： ２００７－ １２－ １９ ）
图 １ 护栏结构图
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现代交通技术
２００８年
减小套筒壁厚， 增加套筒长度的方案， 取得较好的 效果， 解决了横梁间连接的问题。
图 ３ 护栏设计优化方案模拟碰撞试验结果
优化设计的最终方案为横梁尺寸 ９０ ｍｍ×１３０ ｍｍ； 立柱壁厚 ５ ｍｍ； 横梁连接套筒壁厚变为 ４ ｍｍ， 长度 增为 ９００ ｍｍ； 横梁连接部置于立柱上， 上横梁中心 距桥面高度 ９３０ ｍｍ（ 比原来下移 ５ ｍｍ） ， 下横梁离 地高度 ５９５ ｍｍ（ 比原来上抬 ４０ ｍｍ） （ 见图 １） 。
混凝土护栏的优点是事故率小、养护费用低， 安全防护性能好， 能较好地解决防排水问题等。但 也存在刚度较大， 事故中车辆、乘员损伤严重， 外观 呆板、养护时间长、不通透等缺点。新泽西护栏的一 些缺点并不代表混凝土护栏不适合高速公路， 而是 其结构尺寸已不适合我国目前高速公路， 混凝土护 栏仍不失其广泛的适用性。根据该项目的特点， 设 计的混凝土护栏或组合型护栏结构应具有以下几
图 ４ 新型护栏“中西合璧”
４ 结论
护栏的美感源于与周围环境的协调关系以及 自身造型、材质、功能、风格 的 平 衡 与 和 谐 ， 在 于 能 够 轻 松 、方 便 地 欣 赏 沿 线 的 景 观 和 护 栏 本 身 造 型 优 美两个层面的景观最优， 从而最终达到公路整体景 观优化的目标。宁常高速公路长大桥梁较多， 为提 高景观的通透性和桥型的外观协调性， 创新地设计 了新型桥梁护栏， 形式为下部 ４０ ｃｍ 采用新泽西钢 筋混凝土护栏， 上部为镂空梁柱式钢护栏， 兼顾了 视觉效果和防撞能力这一对矛盾， 并进行了安全评 价与论证。
作者简介： 庞红（ １９６９－ ） ， 女， 辽宁海城人， 工程师， 主要从事道路桥梁设计工作。
第２期
庞 红： 高速公路桥梁外侧防撞护栏创新设计
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个特点： （ １） 结构安全； （ ２） 有良好的通透性， 外形简 洁、新颖美观； （ ３） 降 低 刚 性 护 栏 对 行 车 的 压 抑 感 ； （ ４） 带状人工构造物， 易于诱导视线； （ ５） 通用性好、 材料种类少， 减少 备 用 量 、维 修 比 较 方 便 ； （ ６） 适 用 于沿线气候条件； （ ７） 有较好的整体刚度， 一定长度 内能同时协调变形； （ ８） 有较好的消能作用。
１ 设计理念
护 栏 是 保 证 高 速 公 路 安 全 、快 速 营 运 必 不 可 少 的重要设施。目前， 我国所用外侧护栏大多引用国 外成果， 采用钢筋混凝土墙式护栏。过去， 公路护栏 作为一种重要的交通安全设施， 其价值集中体现在 减少事故损害程度上， 设计人员仅对其安全性能予 以考虑。然而， 随着国外先进景观理念的引入以及 国内公路设计理念的不断提升， 发掘公路护栏的景 观价值成为护栏设计新的着眼点。在国外， 护栏景 观设计早已贯穿于整体公路设计当中， 护栏无论在 安全性能上， 还是在景观效果方面都发挥着很大的 作用。与之相比， 我国针对护栏景观方面的研究才 刚刚开始， 对景观功能的忽略， 致使现有护栏形式 千篇一律， 缺乏美感， 无法满足人们对景观越来越 高的需求。近几年， 我国大力提倡公路设计新理念 对公路护栏的应用和发展产生了积极影响， 公路护 栏的安全性能和景观效果得到兼顾。
Ａｂｓ ｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ， ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｂｒｉｄｇｅ ｌａｔｅｒａｌ ｃｒａｓｈ ｇｕａｒｄｒａｉｌ． Ｔｈｅ ｎｅｗ ｇｕａｒｄｒａｉｌ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ， ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｇｕａｒｄｒａｉｌ ａｎｄ ｅｘ－ ｃｅｌｌｅｎｔ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ， ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｈａｒｍｏｎｙ ｏｆ ｂｅａｍ－ｃｏｌｕｍｎ ｓｔｅｅｌ ｇｕａｒｄｒａｉｌ． Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｌｓｏ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｇｕａｒｄｒａｉｌ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ： ｂｒｉｄｇｅ ｇｕａｒｄｒａｉｌ； ｓｉｇｈｔ； ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ； ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎ
护栏景观设计主要原则： 护栏作为一种带状 的、连续的构筑物， 应在长距离内产生和谐的美感， 护 栏 自 身 的 比 例 、尺 度 、颜 色 、结 构 、形 状 、材 质 等 属 性应在一定程度上彼此间以及与周围环境之间产 生合理的关联， 护栏与周围环境间有统一性， 不仅 护栏单体美观， 更要与公路整体景观风格一致［１］。
为了使护栏更好地达到预期效果， 在保证护栏 安全性能的前提下， 进一步优化桥梁外侧护栏外 观， 减小护栏尺寸 、改 变 横 梁 连 接 部 布 设 位 置 及 方 式， 以改善景观效果。为了节省造价， 对桥梁外侧护 栏 横 梁 尺 寸 、立 柱 的 壁 厚 进 行 优 化 。 具 体 优 化 方 法 见图 ２。
３ 设计方案
护栏最初方案： 护栏整体高度为 ９８５ ｍｍ， 下部采 用高为 ４０ ｃｍ 的新泽西钢筋混凝土护栏结构形式， 混 凝土中每 ２ ｍ 预留 ２６３ ｍｍ 的方孔， 并预埋上下钢板 及套筒。护栏上部构造采用梁柱结合的钢结构， 上部 构造的立柱插入下部混凝土的预埋套筒中， 中间灌注 水泥砂浆将上下部结构连接成一体［２］（ 见图 １） 。后 （ 包括车型、车重、车 速、碰撞角度等） ， 建 立 车 辆 碰 撞 桥 侧 护 栏 的 模 型 ， 并进行相关的计算机运算见图 ３。根据模拟计算的 结果， 进行后处理分析工作， 给出设计方案是否可 行的初步意见。
在判定设计方案初步可行之后， 进行有关的参 数优化和检验工作。主要针对护栏设计方案中的总 体高度、部件之间 的 连 接 强 度 、连 接 形 式 等 具 体 技 术参数是否满足要求或达到了预期的效果进行具 体的分析， 对于不符合要求的参数， 重新调整设计， 以满足规定要求。
优化的效果见图 ４。横梁连接部设置在立柱上 比设置在立柱间更加美观； 通过优化减小了横梁尺 寸（ ９０ ｍｍ×１３０ ｍｍ） 。尺寸太小（ ８０ ｍｍ×１２０ ｍｍ） 横 梁强度不足， 对碰撞车辆导向能力不足， 产生绊阻； 尺寸太大（ １００ ｍｍ×１５０ ｍｍ） 增加造价， 且不美观； 横 梁间的套筒连接放置在立柱部位附近。套筒连接过 强容易引起横梁强度突变， 应力过分集中， 导向能 力不足， 产生绊阻。横梁之间无连接， 发生相对转 动， 整体强度不足， 导向能力差［３］。优化设计中采取
Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｘｐｒ ｅｓｓｗａｙ Ｂｒ ｉｄｇｅ Ｌａｔｅｒ ａｌ Ｇｒ ａｓｈ Ｇｕａｒ ｄｒ ａｉｌｓ
Ｐａｎｇ Ｈｏｎｇ （Ｊｉａｎｇｓｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００５， Ｃｈｉｎａ）
２ 方案构思
宁常高速公路沿线湖光山色交映， 自然景观丰 富优美， 风光宜人， 是江苏地区难得的高速公路自 然风光带。桥梁护栏设计时， 充分考虑和利用此特
点， 采用通透的桥梁外侧护栏， 使车辆在行驶过程 中驾乘人员能不断欣赏沿线不同的自然风光。
开展护栏研究的目标是实现整体景观质量的 全面提高， 单纯对护栏本身进行外观设计是片面 的， 护栏的景观研究应建立在公路景观整体优化的 基础上， 只有处理好与周围环境的关系， 解决好护 栏本身美观与透过护栏欣赏沿线景观的关系， 才能 对护栏本身属性设计进行合理定位。