高速公路護(hù)欄設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

（新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院第一交通設(shè)計(jì)院，新疆 烏魯木齊 830006）

一、引言

安全設(shè)施能夠在一定程度上確保高速公路的安全運(yùn)行，當(dāng)前，我國(guó)主要是在其滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。但現(xiàn)行規(guī)范對(duì)高速公路安全設(shè)施規(guī)定較少，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)不利于確定具體的設(shè)計(jì)參數(shù)。因此，對(duì)高速公路安全設(shè)施的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究是非常有必要的。

二、護(hù)欄設(shè)計(jì)中存在的問題

當(dāng)高速公路護(hù)欄設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，不僅無(wú)法起到防護(hù)作用，反之還有可能形成路側(cè)障礙物。因此，在設(shè)計(jì)高速公路護(hù)欄時(shí)，一定要考慮設(shè)計(jì)的合理性以及有效性。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)在高速公路護(hù)欄設(shè)計(jì)方面主要存在以下問題。

（一）護(hù)欄設(shè)置的位置不合理

現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范沒有明確限制護(hù)欄與障礙物之間的設(shè)置距離，因而常出現(xiàn)護(hù)欄緊靠障礙物的情況。當(dāng)發(fā)生交通事故時(shí)，護(hù)欄與車輛碰撞后，因護(hù)欄的變形空間較小從而使車輛與周邊建筑物發(fā)生碰撞，進(jìn)一步加大事故損傷程度。因此，應(yīng)結(jié)合道路的實(shí)際情況設(shè)計(jì)護(hù)欄，確保其能夠發(fā)揮有效作用。

（二）護(hù)欄過(guò)渡段的設(shè)置不合理

當(dāng)前護(hù)欄過(guò)渡段在設(shè)計(jì)時(shí)主要有兩方面問題，一方面是當(dāng)護(hù)欄的長(zhǎng)度較短時(shí)，沒有體現(xiàn)出增強(qiáng)的剛度差；另一方面是剛度不一致的護(hù)欄沒有有效的連接。此外，鑒于國(guó)內(nèi)外交通情況不同，因此在設(shè)計(jì)護(hù)欄過(guò)渡段時(shí)，不能直接照搬國(guó)外的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)置高速公路護(hù)欄的主要目的是降低并控制碰撞事故的損傷程度，而護(hù)欄的防撞目的主要通過(guò)吸收車輛的碰撞能量來(lái)實(shí)現(xiàn)，發(fā)揮作用的護(hù)欄是將摻量破壞作為代價(jià)的，這說(shuō)明車輛在碰撞護(hù)欄之后可能會(huì)出現(xiàn)更加嚴(yán)重的交通事故，護(hù)欄的防護(hù)作用存在正面以及負(fù)面的效應(yīng)。因此，護(hù)欄的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量揚(yáng)長(zhǎng)避短，將護(hù)欄的設(shè)計(jì)理念貫穿其中，使護(hù)欄防護(hù)作用與其正面效應(yīng)同時(shí)達(dá)到最大。

要實(shí)現(xiàn)護(hù)欄的設(shè)計(jì)理念，需考慮以下幾方面內(nèi)容：一是確保護(hù)欄有最佳的設(shè)置位置，以避免護(hù)欄受到碰撞；二是確保護(hù)欄的過(guò)渡段具有最佳的處理效果，以降低撞擊程度。

三、護(hù)欄設(shè)置位置優(yōu)化

護(hù)欄設(shè)置時(shí)的主要影響因素包括護(hù)欄的變形量、護(hù)欄與臨近障礙物的距離以及護(hù)欄與路緣石之間的關(guān)系等。

（一）橫向偏位

護(hù)欄與臨近行車道邊緣或護(hù)欄與周邊障礙物之間的距離可稱為護(hù)欄的橫向偏位。以安全性的角度出發(fā)，可將護(hù)欄看做道路障礙物中的一種，因此應(yīng)盡可能保證護(hù)欄與車道位置的間隔距離，以避免駕駛員將其看做障礙物，影響車輛行駛。應(yīng)將護(hù)欄設(shè)置在避讓線之外，對(duì)于不同車速下護(hù)欄與避讓線的距離可按表1選取。

表1. 避讓線橫向距離推薦值

護(hù)欄設(shè)置的位置要盡可能偏離車道，必須滿足護(hù)欄能夠正常發(fā)揮功能，確保護(hù)欄具有足夠的變形空間。因此，在選擇護(hù)欄的形式時(shí)，除了要考慮護(hù)欄碰撞變形的情況外，還需考慮護(hù)欄設(shè)置的位置。

（二）護(hù)欄的變形量

控制護(hù)欄在受到碰撞之后的變形量是設(shè)置護(hù)欄時(shí)需要考慮的重要因素之一。具體方法為：在中央分隔帶位置采用分設(shè)型波形梁護(hù)欄，并加密處理立柱處，從而提高護(hù)欄剛度，減少車輛與護(hù)欄碰撞之后護(hù)欄所產(chǎn)生的變形量，確保被防護(hù)物體與護(hù)欄之間的橫向間距滿足要求。這樣不僅能夠避免車輛與剛性物體的碰撞，還能避免出現(xiàn)因剛性物體倒塌引起的二次事故。

（三）地形條件

護(hù)欄在車輛碰撞時(shí)車輛不離地、懸掛系統(tǒng)的變形較小時(shí)，防護(hù)效果最佳。因此，行車道以及護(hù)欄所處的地形條件會(huì)影響護(hù)欄碰撞性能。尤其是路緣石和路側(cè)邊坡的位置，若發(fā)生交通事故時(shí)，車輛駛過(guò)路緣石以及路側(cè)邊坡與護(hù)欄碰撞前，將會(huì)出現(xiàn)騰空的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)飛躍護(hù)欄的情況。

當(dāng)將路緣石與護(hù)欄組合使用時(shí)，車輛與護(hù)欄發(fā)生碰撞之外的運(yùn)動(dòng)軌跡主要受以下幾方面的影響：車輛的尺寸以及懸掛系統(tǒng)，路緣石的尺寸以及形狀等。在實(shí)際分析時(shí)，應(yīng)考慮車輛的行使速度以及碰撞后果，不應(yīng)在設(shè)計(jì)速度較高的道路設(shè)置路緣石。若將波形梁護(hù)欄聯(lián)合路緣石一起使用，應(yīng)滿足路緣石的高度在100mm以下的條件，若路緣石超出100mm，應(yīng)采取措施提高護(hù)欄剛度。

此外，若邊坡坡度在1:10以下，建設(shè)設(shè)置路側(cè)護(hù)欄，若邊坡坡度在1:6以上，不宜設(shè)置護(hù)欄，若條件限制必須設(shè)置，那么需確保側(cè)向空間的余量充足，以控制車輛與護(hù)欄的碰撞高度。

四、護(hù)欄過(guò)渡段優(yōu)化

本文以路橋的護(hù)欄過(guò)渡段作為研究對(duì)象，過(guò)渡段以及連接裝置是組成橋梁護(hù)欄過(guò)渡段的重要部分，設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要有：橋梁混凝土護(hù)欄與一般路段的波形梁護(hù)欄的連接處采用過(guò)渡段，鑒于兩處位置所采用的的護(hù)欄結(jié)構(gòu)不同，因此不宜在橋頭位置斷開，也不能在沒有加強(qiáng)處理之前直接連接過(guò)渡段；若波形梁護(hù)欄的防護(hù)對(duì)象為橋墩等剛性物體，且護(hù)欄的變形量無(wú)法滿足與剛性體側(cè)向距離要求時(shí)，應(yīng)將過(guò)渡段設(shè)置在剛性物體左右一定范圍內(nèi)；為確保半剛性護(hù)欄過(guò)渡到剛性護(hù)欄時(shí)具有逐漸平穩(wěn)增強(qiáng)的剛度以及強(qiáng)度，可將其立柱間的距離減少或?qū)⒘⒅某叽缭黾印?/p>

在初步設(shè)計(jì)波形梁過(guò)渡式路橋護(hù)欄的過(guò)渡段時(shí)，需要注意以下幾方面：

（1）波形梁過(guò)渡段的寬度是逐漸過(guò)渡的，過(guò)渡到最后與橋梁混凝土護(hù)欄的高度相等；

（2）按照分配受力和剛度的要求，可逐漸增加波形板的厚度，以在波形板沿著卷邊儲(chǔ)存能量，或以設(shè)置不同直徑鋼管在過(guò)渡梁后的方式來(lái)儲(chǔ)存能量，從而進(jìn)行剛度分配；

（3）在已建橋梁的過(guò)渡梁連接混凝土護(hù)欄時(shí)，可采用在混凝土中植入膨脹螺栓的方式，在新建橋的過(guò)渡梁連接混凝土護(hù)欄時(shí)，可以預(yù)埋鋼板的方式進(jìn)行錨固連接。

五、結(jié)語(yǔ)

本文選取了影響護(hù)欄設(shè)計(jì)合理性以及安全性的主要因素：護(hù)欄的設(shè)置位置以及護(hù)欄過(guò)渡段的設(shè)計(jì)作為主要的研究對(duì)象，并據(jù)其所存在的問題提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。設(shè)置安全設(shè)施是確保高速公路安全運(yùn)行重要因素，設(shè)計(jì)研究人員在設(shè)計(jì)安全設(shè)施時(shí)，除了要確保安全以及降低事故損失的角度出發(fā)外，還需考慮安全設(shè)施使用時(shí)的人性化和方便性。