高速公路防護(hù)欄“里程碑”的革命研究

許燕朝 雷焯越 伏康碩 張曉靜 張江霄

摘要：在科學(xué)技術(shù)人員的不斷應(yīng)用和探索之下，研發(fā)了一種抗沖擊性好、壽命長、安全性更高、綠色環(huán)保、使用效果好的高速公路用新型護(hù)欄，有效減少了交通運(yùn)輸事故出現(xiàn)的概率?；诖?，本文首先簡單的介紹了高速公路防護(hù)欄的功能及建設(shè)要求;其次，結(jié)合實(shí)際的高速公路建設(shè)情況，說明了防護(hù)欄的相關(guān)種類;最后提出了高速公路防護(hù)欄應(yīng)用過程中存在的問題與發(fā)展趨勢，希望能夠給同行帶來一定的幫助。

關(guān)鍵詞：高速公路;防護(hù)欄;發(fā)展趨勢

引言

新型導(dǎo)向輪（緩沖輪）高速公路防護(hù)欄，利用緩沖輪導(dǎo)向結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一種自由旋轉(zhuǎn)力進(jìn)而分散汽車在行駛過程中產(chǎn)生的撞擊力，通過一定的方式使得垂直防護(hù)欄的撞擊力被有效分解到平行防護(hù)欄方向上，在多種吸收撞擊力的效果下，使得車輛發(fā)生撞擊的變形力度達(dá)到最小，在避免人員傷亡的同時(shí)，確保廣大人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.高速公路防護(hù)欄的功能及建設(shè)要求

高速公路防護(hù)欄作為在公路兩旁設(shè)置的一種基礎(chǔ)設(shè)施，可以有效減輕車輛在不受控制的情況下對司機(jī)以及乘客的人身傷害，從一定程度上對駕駛員的視線進(jìn)行指引、提高行車的安全度及美化公路的生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著重要的作用。

首先，防護(hù)欄的設(shè)計(jì)人員應(yīng)在實(shí)地勘察高速公路的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、車輛通行環(huán)境以及外部天氣環(huán)境等諸多影響因素，確保高速公路防護(hù)欄在剛性強(qiáng)度較好的同時(shí)，充分發(fā)揮其攔截功能、緩沖功能和導(dǎo)向功能;其次，還要具備一定的變形吸收能力以及強(qiáng)大的韌性，使得車輛外觀結(jié)構(gòu)不受到巨大變形傷害，同時(shí)，高速防護(hù)欄還應(yīng)具備恢復(fù)運(yùn)行導(dǎo)出功能，即如果車輛發(fā)生碰撞，防護(hù)欄的相關(guān)結(jié)構(gòu)可以將車輛向行車方向進(jìn)行疏導(dǎo)，并達(dá)到一定的防護(hù)效果。在統(tǒng)籌兼顧整體的實(shí)用性功能、美觀性以及耐用性能后，還應(yīng)該給行車人員帶來充足的美感和舒適感，提升防護(hù)欄抗腐蝕性和防暴曬的效果，通過和高速公路附近景觀的協(xié)調(diào)[1]，充分發(fā)揮其一定程度上的裝飾美化作用。

2.護(hù)欄的分類

2.1傳統(tǒng)防護(hù)欄基本介紹

路側(cè)防護(hù)欄和中央分隔防護(hù)欄是防止撞擊防護(hù)欄的主要種類。通常情況下，鋼筋混凝土護(hù)欄、波形梁護(hù)欄及纜索護(hù)欄是路側(cè)防護(hù)欄的主要組成部分;而中央分隔帶防護(hù)欄可進(jìn)一步劃分為整體式和分離式鋼筋混凝土護(hù)欄、開口處可拆卸鐵護(hù)欄，與此同時(shí)，如果將防護(hù)欄按照整體的剛性強(qiáng)度劃分，可以將其劃分為柔性護(hù)欄、半剛性護(hù)欄以及剛性護(hù)欄。在現(xiàn)實(shí)生活中，混凝土防護(hù)欄的應(yīng)用效果較好，一旦受到外界壓力巨大撞擊，也不會發(fā)生過多變形，具有一定塑性變形吸能能力的半剛性波形鋼護(hù)欄和用鋼絞線錨固于鋼立柱的柔性纜索護(hù)欄是傳統(tǒng)護(hù)欄的典型代表，也被公路施工單位廣泛應(yīng)用。

2.2新型護(hù)欄

（1）塑料護(hù)欄

首先，國外有關(guān)學(xué)者通過對玻璃纖維增強(qiáng)乙烯基酯樹脂的沖擊效果和靜態(tài)性能分析之后，得出了此種纖維材料的防撞擊效果和吸收性能可以是傳統(tǒng)防護(hù)欄的3倍，且木質(zhì)纖維的防護(hù)欄可以有效增強(qiáng)塑料防護(hù)欄力學(xué)性能，即研究了此種抗氧化的PE塑料防護(hù)欄結(jié)構(gòu)，達(dá)到了較好的工作效果;其次，科研人員借助半結(jié)晶性聚丙烯高分子塑料結(jié)構(gòu)研制了一種PP護(hù)欄結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提升復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和拉伸效果，應(yīng)在抗彎曲疲勞能力較好的同時(shí)，注重基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)，避免出現(xiàn)氧化性較差的情況。

（2）玻璃鋼護(hù)欄

纖維增強(qiáng)材料和樹脂是玻璃鋼護(hù)欄結(jié)構(gòu)的主要組成部分，在統(tǒng)一安排部署下，這種護(hù)欄結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮巨大的吸能特性，在逐步增加單行玻璃鋼纖維片材加固防護(hù)欄結(jié)構(gòu)后嗎，通過車輛撞擊護(hù)欄的模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，護(hù)欄的拉彎測試數(shù)據(jù)具有較好的協(xié)同受力能力。另外，將環(huán)氧樹脂和玻璃纖維護(hù)欄緊密聯(lián)系，會出現(xiàn)失效載荷升高情況，應(yīng)通過護(hù)欄接頭的諸多因素影響，改進(jìn)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用問題。

3.高速公路防護(hù)欄應(yīng)用過程中存在的問題與發(fā)展趨勢

3.1主要問題

廣大人民群眾的生活水平逐漸提高使得私家車輛逐漸增多，在行車速度、行車能力以及能源損耗發(fā)生諸多變化的情況下，高速公路防護(hù)欄施工建設(shè)也存在諸多問題，具體如下：首先，因波形護(hù)欄在高速公路結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的頻率最多，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來以及科技水平的提升，使得小型車以及其他車型的比例迅速提升，可能使得重型貨車的比例相對較少，防護(hù)欄被撞擊概率有所提升;其次，在交通運(yùn)輸量較大的行車趨勢下，大部分車輛在高速公路上行駛車速可以達(dá)到110KM/h，也直接誘使車輛發(fā)生各種交通事故，高速防護(hù)欄撞擊后，外觀結(jié)構(gòu)變形嚴(yán)重;最后，由于高速公路防護(hù)欄施工建設(shè)需要，大規(guī)模的鋼材結(jié)構(gòu)被大批量應(yīng)用，在資源相對緊缺的情況下，我國高速公路里程數(shù)甚至達(dá)到13.5萬公路，在使用較多鋼材資源后，防護(hù)欄在后期投產(chǎn)使用中即使被定期養(yǎng)護(hù)維修管理，最長也只能使用15年左右[2]就必須更換，不符合綠色可持續(xù)發(fā)展的理念。

3.2發(fā)展趨勢

針對以上問題，當(dāng)?shù)氐恼块T以及路政管理單位，應(yīng)緊密聯(lián)系高速公路防護(hù)欄的使用情況、撞擊效果以及資源消耗問題，確保其朝著以下兩個方向發(fā)展：首先，應(yīng)提升高速功率被車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)模擬的效果，相關(guān)科研人員應(yīng)在大量數(shù)據(jù)分析及實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對車型的變化以及車速影響進(jìn)行綜合考慮，通過車輛碰撞和防護(hù)欄之間產(chǎn)生的壓力，來有效模擬碰撞耦合情況，在改善有限元模擬軟件基礎(chǔ)架構(gòu)后，確保數(shù)據(jù)精準(zhǔn)安全，為提升防護(hù)欄撞擊效果奠定夯實(shí)的基礎(chǔ);其次，應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的防護(hù)欄設(shè)計(jì)理念，進(jìn)一步優(yōu)化車型變化、護(hù)欄結(jié)構(gòu)形式后，使用輕質(zhì)高性能的橡膠復(fù)合材料，確保達(dá)到美觀以及安全的效果。

結(jié)束語：

總而言之，高速防護(hù)欄的應(yīng)用和設(shè)計(jì)受到外界各種環(huán)境因素的影響，管理部門首先應(yīng)做到統(tǒng)籌規(guī)劃，設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的防護(hù)欄內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在統(tǒng)一相關(guān)車輛行駛速度后，避免各種風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生，其次，應(yīng)投入適當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)資金，采購一些質(zhì)量較高的防護(hù)欄結(jié)構(gòu)，同時(shí)聘請優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員，發(fā)揮其高強(qiáng)度、防撞擊的效果，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，促使高速防護(hù)欄的結(jié)構(gòu)和材料使用情況達(dá)到國家規(guī)定的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王淑梅， 曹花萍. 一種高速公路工程安全防護(hù)欄：， CN212294467U[P]. 2021.

[2]汪青. 高速公路業(yè)務(wù)專網(wǎng)邊界防護(hù)的應(yīng)用研究[J]. 2021（2016-13）：80-80.

課題來源：河北省邢臺市2020年邢臺市科技計(jì)劃項(xiàng)目《邢臺市科技進(jìn)步因素對經(jīng)濟(jì)增長貢獻(xiàn)研究》（2020ZZ054）

作者簡介：1.許燕朝，出生年月：1996-08，男，漢族，籍貫：河北省邢臺市，所在院校：邢臺學(xué)院，學(xué)歷：本科在讀，學(xué)位：本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程。

2.雷焯越，出生年月：1999-08，女，漢族，籍貫：重慶市墊江縣，所在院校：邢臺學(xué)院，學(xué)歷：本科在讀，學(xué)位：本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程。

3.伏康碩，出生年月：1999-09，男，漢族，籍貫：河北省滄州市，所在院校：邢臺學(xué)院，學(xué)歷：本科在讀，學(xué)位：本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程。

4.張曉靜，出生年月：1978-01，女，漢族，籍貫：河北省唐山市，所在院校：邢臺學(xué)院，職稱：講師，學(xué)歷：本科，學(xué)位：碩士，研究方向：嵌入式應(yīng)用。

5.張江霄，出生年月：1983-02，男，漢族，籍貫：河北省邢臺市，所在院校：邢臺學(xué)院，職稱：副教授，學(xué)歷：博士研究生，學(xué)位：博士，研究方向：電子商務(wù)，電子現(xiàn)金和區(qū)塊鏈。