舒明旺 徐鈞

（上饒市贛東公路工程咨詢有限公司，江西 上饒 334000）

一、合金級(jí)護(hù)欄特性研究

（一）護(hù)欄結(jié)構(gòu)與尺寸

目前，公路護(hù)欄常用的標(biāo)準(zhǔn)主要包括三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)三個(gè)級(jí)別。其中公路三級(jí)護(hù)欄主要由三波形梁板、立柱及防阻塊構(gòu)成，三波形梁板尺寸為（4320×506×85×2.5）mm，立柱尺寸為（φ140×3×2350）mm，防阻塊尺寸為（140×156×400×3）mm，以上材質(zhì)均為合金鋼，護(hù)欄安裝高度為950mm，立柱間距和埋深分別為4m和1.4m，安裝長(zhǎng)度不得低于72m，護(hù)欄三波梁板通過(guò)連接螺栓連接。四級(jí)護(hù)欄標(biāo)準(zhǔn)段由三波形梁板、立柱、防阻塊和連接螺栓組成，三波形梁板尺寸為（4320×506×85×3）mm，立柱尺寸為（φ140×3×2600）mm，防阻塊尺寸為（140×156×400×3）mm，以上材質(zhì)均為合金鋼，護(hù)欄安裝高度為950mm，立柱間距為2m，立柱埋深深度1.65m，安裝長(zhǎng)度71.2m，護(hù)欄三波梁板通過(guò)連接螺栓連接。五級(jí)護(hù)欄標(biāo)準(zhǔn)段由三波形梁板、上段立柱、橫梁、套管、立柱、防阻塊組成，三波形梁板尺寸為（3320×506×85×3）m m，上段立柱尺寸為（φ 1 0 2×4.5）m m，橫梁為（φ 8 9×4×2 9 9 4）m m，套管為（φ 7 3×5×3 9 0）mm，立柱為（130×130×4.5×2290）mm，防阻塊為（300×200×290×3）mm，以上材質(zhì)均為合金鋼，護(hù)欄安裝高度1300mm，立柱間距3m，立柱埋深深度1.65m，安裝長(zhǎng)度70.2m，護(hù)欄三波梁板、橫梁通過(guò)連接螺栓連接。

（二）合金鋼力學(xué)性能

新型合金鋼在力學(xué)性能方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，屈服強(qiáng)度可達(dá)500Mpa～750Mpa，同時(shí)斷后延伸率不低于20%，其高屈服和高抗拉性能保障了受力過(guò)程中的延展性，降低了護(hù)欄在碰撞過(guò)程中發(fā)生脆斷的可能性，提升了護(hù)欄的安全性能。

二、合金級(jí)護(hù)欄實(shí)車碰撞試驗(yàn)研究

（一）試驗(yàn)條件及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

按照《公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B05-01-2013）的規(guī)定，采用實(shí)車足尺碰撞試驗(yàn)作為評(píng)價(jià)新型合金鋼波形梁護(hù)欄的碰撞條件。實(shí)車足尺碰撞試驗(yàn)時(shí)護(hù)欄的阻擋功能、緩沖功能和導(dǎo)向功能應(yīng)滿足一定的要求。其中，阻擋功能應(yīng)能夠阻擋車輛穿越、翻越和騎跨，試驗(yàn)護(hù)欄構(gòu)件及脫離件不得侵入車輛乘員艙；緩沖功能規(guī)定，乘員碰撞速度的縱向與橫向分量均不得大于12m/s，乘員碰撞后加速度的縱向與橫向分量均不得大于200m/s2；導(dǎo)向功能規(guī)定車輛碰撞后不得翻車，且車輛駛出駛離點(diǎn)后的輪跡駛出框時(shí)不得越出直線F。

（二）試驗(yàn)結(jié)果分析

1.三級(jí)護(hù)欄試驗(yàn)結(jié)果

采用三級(jí)合金鋼波形梁護(hù)欄的碰撞試驗(yàn)結(jié)果表明，其安全防護(hù)性能較傳統(tǒng)Q235護(hù)欄有較明顯提升，其車輛最大動(dòng)態(tài)外傾值VIn由2.73m減小到1.9m，降低了30%。在降低車輛碰撞翻車可能性的同時(shí)，材料用量較Q235護(hù)欄降低了34%，實(shí)現(xiàn)了護(hù)欄結(jié)構(gòu)輕量化與防護(hù)安全性提升。

2.四級(jí)護(hù)欄試驗(yàn)結(jié)果

采用四級(jí)合金鋼波形梁護(hù)欄的碰撞試驗(yàn)結(jié)果表明，其安全防護(hù)性能與傳統(tǒng)Q235護(hù)欄相當(dāng)，護(hù)欄變形及車輛運(yùn)行姿態(tài)基本相同，其材料用量較Q235護(hù)欄降低了42%。在保障安全防護(hù)性能不降低的前提下，實(shí)現(xiàn)了護(hù)欄結(jié)構(gòu)最大程度的輕量化目標(biāo)；節(jié)約了鋼材用量，降低了護(hù)欄建設(shè)成本，提高了護(hù)欄整體的性能比及經(jīng)濟(jì)性。

3.四級(jí)護(hù)欄試驗(yàn)結(jié)果

采用五級(jí)合金鋼波形梁護(hù)欄的碰撞試驗(yàn)結(jié)果表明，其安全防護(hù)性能與傳統(tǒng)Q235護(hù)欄相當(dāng)，護(hù)欄變形及車輛運(yùn)行姿態(tài)基本相同，材料用量較Q235護(hù)欄降低了27%。在保障安全防護(hù)性能不降低的前提下，實(shí)現(xiàn)了護(hù)欄結(jié)構(gòu)最大程度的輕量化目標(biāo)；節(jié)約了鋼材用量，降低了護(hù)欄建設(shè)成本，提高了護(hù)欄整體的性能比和經(jīng)濟(jì)性。

三、工程實(shí)例

（一）工程概況

某高速公路所處地區(qū)交通量較大、彎道分布較多，且雨季較長(zhǎng)，路面受潮濕嚴(yán)重，交通事故發(fā)生率較高。由于新型合金波形梁護(hù)欄結(jié)構(gòu)自身具有良好的剛度和強(qiáng)度，在高速公路應(yīng)用中可以有效避免車輛失控時(shí)從中央分隔帶沖出路基，降低交通事故中車輛行人的損傷程度，并起到美化道路的作用。因此，該公路工程決定采用新型合金波形梁護(hù)欄結(jié)構(gòu)，并按照每4m一個(gè)的間隔設(shè)置立柱。

（二）合金波形梁護(hù)欄施工技術(shù)要點(diǎn)

1.立柱制安

結(jié)合設(shè)計(jì)要求合理選購(gòu)鋼管、鋼板等波形梁鋼護(hù)欄材料，并保證各項(xiàng)材料的材質(zhì)經(jīng)檢測(cè)合格后方能進(jìn)場(chǎng)。鋼材下料時(shí)需根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求切割，通常采用氣焊或軌道式切割機(jī)，切割完成的鋼材還需使用打磨機(jī)處理邊緣。焊接的鋼條強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，焊接完成后應(yīng)及時(shí)檢測(cè)焊縫厚度。該項(xiàng)目采用打入法完成立柱安裝，通過(guò)提前安裝導(dǎo)向器確保立柱安裝的垂直度。立柱打入的深度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，打入較深時(shí)應(yīng)將立柱全部拔出再重新壓實(shí)基礎(chǔ)，最后再打入立柱。通常立柱打入比較困難，一般采用開(kāi)挖或鉆孔的方式安裝立柱，嚴(yán)禁使用蠻力。當(dāng)采用鉆孔安裝立柱時(shí)，應(yīng)先確定準(zhǔn)確位置，再采用分層的方式進(jìn)行回填密實(shí)；當(dāng)采用開(kāi)挖的方式安裝立柱時(shí)，應(yīng)回填后再分層夯實(shí)。

波形梁鋼護(hù)欄起到駕駛視線誘導(dǎo)作用，立柱安裝完畢后應(yīng)及時(shí)檢查垂直度和標(biāo)高。采用靠尺逐一檢查直線段立柱的標(biāo)高，采用經(jīng)緯儀檢查曲線段立柱標(biāo)高。標(biāo)高檢查時(shí)將路緣石一側(cè)的路面作為基準(zhǔn)，測(cè)量立柱主根高度。立柱施工時(shí)控制好端部和漸變段高度。混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上后即可安裝支柱，基礎(chǔ)和支柱連緊并豎直調(diào)整后檢測(cè)垂直度和導(dǎo)向，一切都合格后擰緊螺栓。

2.波形梁安裝

立柱安裝并調(diào)試完畢后，開(kāi)始安裝托架，將托架用螺栓固定在立柱和波形梁之間，再調(diào)整托架位置，無(wú)誤后將螺栓擰緊。將波形梁拼接完畢后固定于托架上，具體安裝時(shí)波形梁和護(hù)欄間的搭接方向應(yīng)與行車方向保持一致，調(diào)整波形梁至平順線性，避免局部凹凸不平，托架和波形梁間的螺栓不宜過(guò)緊。采用螺栓將護(hù)欄和波形梁拼接完畢后應(yīng)檢測(cè)其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.護(hù)欄安裝

結(jié)合施工規(guī)范要求，應(yīng)在高速公路中央分隔帶和路堤的3m以上填土高度設(shè)置合金鋼護(hù)欄。安裝護(hù)欄時(shí)施工技術(shù)人員應(yīng)控制好測(cè)量放線工作，將護(hù)欄的位置偏差控制在誤差范圍內(nèi)；安裝完畢后再具體校驗(yàn)，調(diào)整線性與規(guī)范要求保持一致。

（三）合金波形梁護(hù)欄施工質(zhì)量檢測(cè)

該高速公路鋼護(hù)欄改造過(guò)程中，局部路段采用新型合金鋼護(hù)欄。新型合金鋼護(hù)欄安裝完畢后，施工技術(shù)人員及時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，結(jié)果顯示，新型合金鋼護(hù)欄在投入使用一段時(shí)間的后表面未出現(xiàn)掉色、紅銹等腐蝕現(xiàn)象，外觀的顏色和亮度沒(méi)發(fā)生明顯變化，同時(shí)鍍層和基底金屬之間銜接牢固，采用錘擊試驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)鍍層無(wú)凸起、剝離、開(kāi)裂現(xiàn)象；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的暴曬和雨淋后，護(hù)欄無(wú)明顯腐蝕現(xiàn)象，驗(yàn)證了新型合金鋼護(hù)欄具有良好的實(shí)用性和耐久性。

四、結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用合金鋼材料新型波形梁護(hù)欄對(duì)提升公路安全防護(hù)水平、推動(dòng)全壽命周期應(yīng)用具有重要作用。新型合金鋼的高屈服、高抗拉性能保障了其在受力過(guò)程中的延展性，降低了護(hù)欄在碰撞過(guò)程中發(fā)生脆斷的可能性，提升了護(hù)欄安全性能。三、四、五級(jí)新型護(hù)欄的安全防護(hù)性能得到了提升，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)護(hù)欄結(jié)構(gòu)輕量化與防護(hù)安全性提升。此外，四、五級(jí)新型護(hù)欄節(jié)約了鋼材用量，降低了護(hù)欄建設(shè)成本，提高了護(hù)欄整體的性能比及經(jīng)濟(jì)性。