現(xiàn)有城市橋梁護(hù)欄專項(xiàng)評估分析

黃業(yè)川

（重慶市市政設(shè)計研究院，重慶400020）

隨著城市的快速發(fā)展，人民的生活節(jié)奏在不斷加快，城市道路也在不斷提速。橋梁作為城市交通重要組成部分，但橋梁護(hù)欄則是人民最后一道生命安全線。通過對現(xiàn)有橋梁護(hù)欄進(jìn)行專項(xiàng)評估分析，從而保證現(xiàn)有城市橋梁的運(yùn)營安全，進(jìn)一步保障車輛過往橋梁時的行駛安全及市民的生命安全。

1 橋梁護(hù)欄分類

根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D81-2017），護(hù)欄型式分為：金屬梁柱式護(hù)欄、組合式護(hù)欄、混凝土護(hù)欄。本文以組合式護(hù)欄為例對橋梁護(hù)欄專項(xiàng)評估分析進(jìn)行具體說明。

2 評估內(nèi)容

橋梁護(hù)欄專項(xiàng)評估分析內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：

2.1 核實(shí)護(hù)欄構(gòu)造尺寸是否滿足規(guī)范要求；

2.2 計算分析護(hù)欄局部構(gòu)件是否滿足規(guī)范要求；

2.3 計算分析護(hù)欄基礎(chǔ)底部抗剪能力是否滿足規(guī)范要求。

3 評估方法

橋梁護(hù)欄專項(xiàng)評估首先確定橋梁護(hù)欄等級；通過現(xiàn)場對橋梁護(hù)欄的數(shù)據(jù)采集，判定橋梁護(hù)欄斷面尺寸是否滿足構(gòu)造要求，對構(gòu)造尺寸滿足規(guī)范要求的護(hù)欄，進(jìn)一步計算分析護(hù)欄是否滿足規(guī)范要求。橋梁護(hù)欄專項(xiàng)評估分析具體流程如圖1 所示。

4 工程實(shí)例

4.1 橋梁概況

某橋?yàn)? 跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，橋梁總長80m，跨徑組合為2×40m，車行道寬12.7m。根據(jù)該橋設(shè)計資料，橋梁設(shè)計車速為60km/h，道路等級為城市主干路，護(hù)欄型式為組合式護(hù)欄，護(hù)欄等級為SA 級。

4.2 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)

橋梁護(hù)欄斷面尺寸測量根據(jù)《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ 2-2008）第20.8.6 條防護(hù)設(shè)施質(zhì)量檢驗(yàn)的規(guī)定：橋梁護(hù)欄斷面尺寸檢驗(yàn)頻率為每20m 一個點(diǎn)。某橋總長為80m，護(hù)欄型式為組合式，現(xiàn)場測量了4 組護(hù)欄斷面尺寸，統(tǒng)計匯總?cè)?/p>

圖1 橋梁護(hù)欄專項(xiàng)評估分析工作流程圖

表1 橋梁護(hù)欄夠造尺寸匯總表（單位：cm）

表2 橋護(hù)欄代表值計算匯總（單位：cm）

注：根據(jù)《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ 2-2008）第20.8.6 條防護(hù)設(shè)施質(zhì)量檢驗(yàn)的規(guī)定：橋梁護(hù)欄斷面尺寸允許偏差為±5mm。表1。

4.3 數(shù)據(jù)處理及對比分析

數(shù)據(jù)處理參照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)第一冊土建工程》（JTG F80-1-2017）中代表值K（算數(shù)平均值的下置信界限）的計算方法，如下所示。通過上述計算求得橋護(hù)欄各構(gòu)造尺寸代表值見表2。

根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D81-2017），組合式SA 級護(hù)欄總高規(guī)范規(guī)定值為≥100cm。某橋護(hù)欄總高實(shí)測代表值為104.1cm，大于規(guī)范規(guī)定值100.0cm，護(hù)欄迎撞面截面形狀滿足規(guī)范要求，同時現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)護(hù)欄立柱無松動、螺栓無缺失。故某橋護(hù)欄夠造尺寸滿足規(guī)范要求。

4.4 計算分析

為進(jìn)一步確定其護(hù)欄是否滿足規(guī)范要求，對其護(hù)欄進(jìn)行計算分析，具體如下：

4.4.1 分布寬度

關(guān)于車輛撞擊力在護(hù)欄上的分布寬度，《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（JTG D81-2017）第3.5.5 條中規(guī)定：對于SB、SA、SS、HB、HA 級護(hù)欄取值為2.4m。某橋護(hù)欄等級為SA 級，故車輛撞擊力在護(hù)欄上的分布寬度取2.4m。

4.4.2 計算力的確定

本次計算依據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（JTG D81-2017）條文說明3.5.5 中基于一定假定的車輛與護(hù)欄碰撞數(shù)學(xué)模型，車輛的最高速度不超過本道路的設(shè)計控制速度，最終得到不同車輛下撞擊力如表3。

表3 不同車型撞擊力匯總表

4.4.3 建立有限元分析模型

采用大型有限元分析軟件ANSYS 進(jìn)行實(shí)體模型分析。為了較為真實(shí)的模擬護(hù)欄撞擊效果，混凝土護(hù)欄沿縱向選取20m 為計算對象，采用精度較高的solid92 實(shí)體單元模擬混凝土結(jié)構(gòu),shell6 殼單元模擬鋼管級鋼板結(jié)構(gòu)。全部護(hù)欄共劃分為43336個單元，70376 個節(jié)點(diǎn)。護(hù)欄底部采用全部固結(jié)約束模擬護(hù)欄錨固邊界條件。坐標(biāo)系約定：以縱橋向?yàn)閆 軸，橫橋向?yàn)閄 軸，豎向?yàn)閅 軸。

圖2 組合式護(hù)欄有限元實(shí)體模型

4.4.4 計算分析結(jié)果

通過計算分析，計算結(jié)果匯總?cè)绫?。

表4 各工況下計算指標(biāo)結(jié)果匯總表

2、變形均以mm 為單位。

由表4 可知，橋梁護(hù)欄的變形較小，最大變形值為0.237mm，符合剛性護(hù)欄的假定。在小型客車撞擊下，各個方向的應(yīng)力指標(biāo)均較低，基本都在C40 混凝土設(shè)計強(qiáng)度范圍以內(nèi)。在大型客車及大型貨車撞擊下，壓應(yīng)力值均在混凝土抗壓設(shè)計強(qiáng)度范圍內(nèi)，但是豎向最大拉應(yīng)力已經(jīng)大幅度超過了混凝土抗拉強(qiáng)度，即混凝土護(hù)欄將會出現(xiàn)一部分水平裂縫。大型貨車撞擊工況下，混凝土護(hù)欄根部水平開裂范圍大致為底寬的1/6。然而，護(hù)欄底部的一部分混凝土失效，并不代表混凝土護(hù)欄完全破壞，關(guān)鍵在于底部截面能否能夠滿足強(qiáng)度要求。而截面強(qiáng)度驗(yàn)算與鋼筋信息相關(guān)。

4.4.5 護(hù)欄底部抗剪承載能力驗(yàn)算

圖3

在車輛撞擊下，護(hù)欄縱向參與受力長度取2.4m，抗剪驗(yàn)算時，取長度為2.4m，寬度0.336m（不算掛板厚）的矩形截面作為抗剪驗(yàn)算截面。由于在各種車輛撞擊下承受剪力的截面一致，驗(yàn)算時取撞擊力最大的車輛工況進(jìn)行計算。

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》JTG 3362-2018 中第5.2.11 條規(guī)定，對先抗剪截面進(jìn)行驗(yàn)算。

可見抗剪截面滿足規(guī)范要求。

另外：

根據(jù)規(guī)范第5.2.12 條規(guī)定，可不進(jìn)行斜截面承載能力驗(yàn)算。僅按構(gòu)造配筋即可。

4.5 結(jié)論

通過對某橋護(hù)欄實(shí)測代表值與規(guī)范值對比分析，護(hù)欄構(gòu)造尺寸滿足規(guī)范要求，且計算分析其防撞承載能力滿足規(guī)范要求，故該橋護(hù)欄性能滿足規(guī)范要求。

結(jié)束語

本文通過對現(xiàn)有城市橋梁護(hù)欄專項(xiàng)評估分析，客觀評價目前橋梁所設(shè)置的護(hù)欄性能是否滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，從而為后期城市橋梁護(hù)欄的改造提供一定的參考意義。