高速公路中央分隔带混凝土护栏的试验研究

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第一期护栏碰撞试验表明, 护栏的斜向裂缝较 大, 说明护栏的横向和竖向钢筋配筋不足, 同时, 由 于支撑块间距偏大造成护栏抗弯能力不足, 因此护 栏强度没有满足设计要求; 第二、三期护栏试验, 护 栏的整体变形较小, 满足结构强度要求, 但三期比二 期结构设计钢筋节约用量 8116 t, 因此采用第三期 结构强度设计。 312 护栏的导向能力
关键词: 高速公路; 中央分隔带; 混凝土护栏; 试验
高速公路中央分隔带混凝土护栏具有防撞能力 强、导向功能好的特点, 在交通量大的路段可大幅度 地减少碰撞事故损失, 同时养护和维修工作量小, 节 省养护费用。目前, 我国普遍采用的波形梁护栏存在 防护能力较低、横向变位大, 常发生车辆冲越护栏闯 入对向车道酿成恶性交通事故等问题; 而已修建的 混凝土护栏大多采用新泽西型护栏, 该护栏存在导 向功能上的缺陷, 应用中翻车情况较多, 外观也比较 呆板。因此, 有必要对高速公路中央分隔带混凝土护 栏做进一步的研究, 开发出一种适应我国高速公路 建设发展的安全可靠、经济实用、功能配套的中央分 隔带新型混凝土护栏。
单位: cm 图 4 新泽西型护栏坡面优化型护栏坡面
212 基础形式 护栏基础的支撑块的作用主要是约束护栏的横
向位移和减少护栏变形。 一期护栏采用间距为 4 m 的支撑块, 从试验的情况看, 护栏基础位置出现了竖 向裂缝, 说明护栏基础支持间距过大, 造成护栏水平 抗弯能力不足。 为了确定护栏结构的支撑块布置方 式, 课题组通过重锤冲击试验, 来考察 4 种不同支撑 形 式 (端头设置, 间距 4 m、端部和中部设置, 间距 2 m、满铺、距端部1 m 设置, 间距2 m , 见图5) 承受冲 击作用的表现。 试验结果表明在护栏端部设置支撑 块, 间距 2 m 的护栏, 在设计荷载作用下, 没有明显 的破坏, 护栏能够将荷载传递到两端, 并允许护栏具 有一定变形范围, 因此, 综合考虑, 该布置方式最佳。 213 护栏高度
HDM 4 在干线公路网养护资金 需求Βιβλιοθήκη Baidu析中的应用
张长林
(河南省交通厅公路管理局 郑州市 450003)
摘 要: 近年来公路养护需求与公路养护资金之间的矛盾日益突出。 在制定养护工程计划过程中, 对于养护 工程的必要性、优先顺序及预算分配仅以经验进行判断, 除缺乏资料分析和数据说明不具说服力外, 难以评估预算 支出效益。因此引用世界银行HDM 4 道路分析系统, 并结合我国道路分析模型进行深入的研究与探索, 来实现公路 养护资金的需求分析, 具有较好的社会经济效益。
标志视认性理论分析 [J ]1 中国安全科学学报, 2005, 15 (8) 1 [ 6 ] GB 5768- 1999, 道路交通标志和标线[ S ]1 [ 7 ] 张立, 杨世捷 1 城市环线交通标志设计探讨 [J ]1 中南 公路工程, 2003, 28 (1) 1 [ 8 ] 培记 1 交通标志颜色有学问[J ]1 汽车运用, 1997, (1) 1
通过实车碰撞试验结果分析表明, 护栏预制段 之间采用传力杆连接和方钢连接方式, 均能有效地 将碰撞护栏块的碰撞力传递给相邻护栏块。 但采用 传力杆连接方式容易出现护栏块连接处顶部出现错 台, 特别当碰撞点发生于连接处时, 碰撞车辆很大概 率在错台处发生严重碰撞事故, 而采用方钢连接方
公路 2008 年 4 月 第 4 期 H IGHW A Y A p r12008 N o14 文章编号: 0451- 0712 (2008) 04- 0205- 04 中图分类号: F 54014 文献标识码: B
单位: cm 图 1 第一期护栏的断面形式
单位: cm 图 2 方钢连接的布置方案
单位: cm 图 3 连接方钢大样
课题组在新泽西型护栏坡面的基础上进行改 进, 最终确定优化型混凝土护栏的坡面结构形式 (见 图4)。通过采用动态数值模拟的方法进行分析, 分析 结果表明, 小轿车碰撞护栏时, 新泽西型和改进型护 栏均具有良好的导向功能, 车辆均恢复整车形式状
215 护栏连接构件 采用传力杆连接能够将碰撞力传递到相邻护
栏, 护栏整体性较好, 但碰撞后相邻护栏顶部易出现 不连续情况 (顶部横向位移差 5 cm 左右) , 而且护栏 在拼装更换时施工较为困难。因此, 第三期护栏结构 采用方钢连接。
3 实车碰撞试验 课题组前后对三期结构设计的混凝土护栏结构
进行了实车碰撞验证试验。 并通过对试验数据进行 分析, 得到以下主要结论。 311 护栏的结构强度
4 结论 本项目采用新的思路对护栏的结构形式、强度、
结构连接方式等进行了优化研究, 并通过实车碰撞 试验验证, 结果表明优化后的中央分隔带混凝土护 栏, 具有较强的防撞能力和较好的导向功能, 各项
评价指标均在容许范围之内, 能够满足评价标准的 要求, 且具有施工方便、满足绿化、防眩、易养护等 综合功能, 具备在我国高速公路上应用的条件。
(6) HDM 4 分析; (7) 数据后处理。
1 HDM 4 概述 HDM 4 英文全名为T he H ighw ay D evelopm en t
and M anagem en t Sy stem , 中文名翻译为公路发展 及维护管理系统, 建立的主要目的在于协助道路主 管机关对于其辖区道路发展和维护进行的决策分 析, HDM 4 管理范围包括:
林三强, 蔡俊华
(福建省三明泉三高速公路有限公司 三明市 365000)
摘 要: 简要介绍了高速公路中央分隔带混凝土护栏优化过程, 提出了优化后的中央分隔带混凝土护栏的结构 形式, 并通过实车碰撞试验验证护栏的各项指标。 试验结果表明, 优化后的护栏在结构形式、结构强度、基础形式、连 接方式等功能上都有不同程度的提高。
护栏高度是护栏结构的一项重要参数。护栏高, 对于阻止车辆翻越有利, 但是, 会增加护栏的造 价, 加重混凝土护栏对乘员的压抑感, 遮挡乘员的 横向视线, 降低乘车舒适性等。 护栏矮, 可以节省 材料, 但可能不足以有效地阻止车辆翻越, 失去其
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护栏具有较好的导向能力, 所有碰撞试验车辆 的驶出角度都很小, 均远小于碰撞角度的 60% , 护 栏能够较好地防止车辆在碰撞护栏后驶入对向车 道。 但第一期试验, 大客车严重侧倾甚至翻车, 说明 护栏高度不足; 护栏高度增加后的第二期、第三期护 栏实车碰撞试验, 碰撞车辆均未发生严重的侧倾或 翻车, 表明改进后护栏具有足够的安全储备。 313 乘员的损伤
关键词: HDM 4; 分析模型; 道路检测; 养护决策
根据路况调查结果对干线公路网养护资金需求 的预测分析进行研究与探索, 为干线公路网中长期 的养护资金计划提供辅助决策帮助。 本文从如下几 个方面进行了研究:
(1) HDM 4 系统的介绍; (2) 本地化HDM 4 道路衰变模型; (3) 干线公路网基础数据准备; (4) 道路检测及数据预处理; (5) 决策方案的制定;
第二期护栏在第一期的基础上进行改进。 护栏 高度由一期的 90 cm 改为 100 cm ; 护栏配筋方式改 为双向配筋, 竖向和横向钢筋均为受力钢筋; 槽内支 撑块间距由 4 m 改为 2 m。
第三期护栏在总结前两期护栏试验的基础上进 行改进: 改变配筋形式; 护栏段间连接由传力杆改为 方钢连接, 见图 2、3。
研究应用的基础上, 对闽华 型桥梁护栏进行改进 形成的。护栏采用单方向受力主筋设计方案, 即水平 钢筋为受力钢筋4<10, 竖向钢筋为构造钢筋, 护栏高 度为 90 cm , 每段护栏长度 4 m , 基础设置支撑块, 间 距 4 m , 护栏段间采用传力杆进行连接, 图 1 为第一 期护栏的断面形式。
图 6 动力响应计算简图
表 1 每公里护栏 (双侧) 用钢量
配筋方向
三期配筋
二期配筋
一期配筋
Y 方向 Z 方向 用钢量
565 (5 < 12)
707 (9 < 10) 4313 t
452 (4 < 12) 1 017 (9 < 12) 51146 t
314 (4 < 10)
302 (6 < 8) 2419 t
收稿日期: 2007- 11- 19
式能很好的解决以上问题, 碰撞车辆能比较平顺地 通过连接处。 因此, 项目采用方钢连接形式作为混 凝土护栏的连接方式。 316 综合功能
项目还对护栏施工工艺、护栏下的管线布置、排 水系统、养护工作、绿化、防眩等方面进行了研究。结 果表明, 该形式的护栏能很好地适应高速公路防撞 安全及美观等功能上的要求。
2008 年 第 4 期 林三强 蔡俊华: 高速公路中央分隔带混凝土护栏的试验研究
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态, 但在车体爬升高度上, 新泽西型护栏坡面约是改 进型护栏坡面的 2 倍, 车体爬升可以消耗车辆的碰 撞能量, 起到缓冲的作用, 但若车体爬升过大, 容易 造成内翻事故, 为了保证乘员安全, 决定采用优化型 坡面。对增设阻爬坎模拟的结果, 碰撞发生后车体最 大爬升高度比较没有设置阻爬坎的情况降低了 60 mm , 其降低幅度为 5%。
三期护栏碰撞试验中, 乘员所受纵向最大冲击 加速度 (10 毫秒平均值) 均小于20 g (g 为重力加速 度) , 满足混凝土护栏安全评价标准的要求。 314 车辆的损伤
由于混凝土护栏的刚性较大, 碰撞后车辆的损 伤一般较大, 大多数车辆的左前部车体均有不同程 度的损坏和变形, 主要体现在车辆保险杠、车前窗、 前轴及车尾部的损坏。 315 护栏连接型式
[ 3 ] 严飞生 1 地域文化学的若干问题研究[D ]1 南昌: 南昌 大学, 20061
[ 4 ] 顾江卉, 吴小根 1 金华地域文化特色及其旅游开发研 究 [J ] 1 浙江师范大学学报 (自然科学版) , 2003, 26
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公路 2008 年 4 月 第 4 期 H IGHW A Y A p r12008 N o 14 文章编号: 0451- 0712 (2008) 04- 0202- 03 中图分类号U 417112 文献标识码: B
高速公路中央分隔带混凝土护栏的试验研究
2 形式改进及原因分析 211 护栏坡面改进及增设阻爬坎
收稿日期: 2007- 11- 15
参考文献:
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图 5 护栏支撑块布置形式
防护功能。 第一期试验表明试验车辆 (大客车) 的侧 倾角度较大, 侧倾角大会使车体碰撞护栏一侧集中 了车体全部荷载, 造成车辆破坏严重, 或由于侧倾角 度过大而发生翻车。 因此通过分析计算, 第二期、第 三期护栏高度改为 100 cm。 214 结构强度
第一期和第二期护栏结构强度均采用静力计算 的方法设计。 第一期碰撞试验护栏出现了大量的竖 向和斜向裂缝, 局部出现了粉碎性破坏, 说明护栏强 度没有满足设计要求; 通过对一期护栏强度重新设 计, 第二期试验的结果表明, 护栏竖直钢筋最大应变 远小于设计应变, 钢筋远没有屈服, 强度设计偏于保 守。 通过第一期和第二期护栏试验说明采用静力方 法设计护栏, 无法对护栏受力进行准确地分析。 因 此, 第三期试验采用护栏的动力响应设计护栏结构 (计算简图见图 6)。 计算结果 (第三期) 比较见表 1。
福建省交通厅于 2002 年立项, 开发研究高速公 路中央分隔带新型混凝土护栏。该项成果已于 2006 年 7 月通过专家鉴定, 鉴定结果认为该护栏具有安 全可靠、较强的防撞能力和良好的导向功能, 同时满 足绿化、防眩等综合交通功能。下面就三期护栏设计 和试验过程进行简要介绍。
1 三期护栏结构介绍 第一期护栏结构主要是在调查分析国内外护栏
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