桥梁防撞墙与路基护栏衔接段过渡翼墙设计探讨

　文章编号:１６７３－６０５２(２０１９)０４－００３４－０４　　　　　　ＤＯＩ:１０.１５９９６/ｊ.ｃｎｋｉ.ｂｆｊｔ.２０１９.０４.０１０桥梁防撞墙与路基护栏衔接段过渡翼墙设计探讨郭　科(辽宁省交通规划设计院有限责任公司　沈阳市　１１０１６６)　　摘　要:结合«公路交通安全设施设计细则»(ＪＴＧ/ＴＤ８１－２０１７)桥梁护栏端部处理和过渡段设计要求ꎬ分别针对路桥不同宽、路桥同宽及路基上单独设置翼墙过渡段几种情况ꎬ对桥上防撞墙与路基护栏衔接段过渡翼墙的设计进行探讨ꎬ并对由于过渡翼墙的设置引起的桥梁耳墙长度变化进行说明ꎬ供类似工程参考ꎮ　　关键词:桥梁防撞墙ꎻ路基护栏ꎻ过渡翼墙中图分类号:Ｕ４４２.５＋３　　　　　　文献标识码:Ｂ１　概述高速公路护栏主要由路侧护栏、中央分隔带护栏、桥梁护栏和护栏之间过渡段等设施组成ꎮ任何一个组成部分防护能力达不到要求ꎬ都会留下安全防护隐患ꎮ目前在我国高速公路护栏过渡段的设计中ꎬ存在较大安全隐患的多为路基Ａ级波形梁钢护栏与桥梁ＳＢ级混凝土护栏过渡段结构ꎬ主要是这两种护栏刚度不同ꎬ路基护栏为半刚性护栏ꎬ桥梁混凝土护栏为刚性护栏ꎬ汽车碰撞半刚性护栏后产生一定量的横向位移ꎬ再与刚性护栏端头发生正面碰撞ꎬ由于刚性护栏刚度很大ꎬ加之接触面积仅为０.２ｍ２左右ꎬ刚性护栏对汽车以及车内人员的伤害很大ꎮ目前在实际应用中对过渡段一般采用比较简单的处理方式ꎬ如采用直接搭接的形式甚至干脆不处理ꎬ对于直接锚固在桥梁混凝土护栏上的波形梁ꎬ由于未进行过渡翼墙设计ꎬ桥梁护栏内侧面与波形梁不在一个平面ꎬ造成波纹板暴力扭曲施工ꎬ现场裁剪、切割现象较多ꎬ进一步降低了护栏过渡段防护能力ꎮ大量事故案例显示ꎬ当事故车辆直接碰撞到护栏过渡段处时ꎬ由于两类护栏的刚度、强度不同ꎬ车辆会发生拌阻、翻越等现象ꎬ司乘人员伤害严重ꎮ因此ꎬ半刚性波形护栏与混凝土刚性护栏过渡段设计显得尤为重要ꎮ２　护栏连接过渡段现状分析我国高速公路上相当数量的路段ꎬ其桥梁护栏与路基护栏的形式是不同的ꎬ桥梁护栏主要是混凝土护栏、组合式混凝土护栏或型钢护栏ꎬ而路基护栏主要为波形梁护栏ꎮ由于混凝土护栏、组合式混凝土护栏或型钢护栏和波形梁护栏的防护机理与结构刚度不同ꎬ这两类护栏连接部分的合理设置直接影响到护栏防护能力的连续性ꎮ目前ꎬ我国高速公路路桥连接处大多设置过渡段护栏ꎬ但并未完全按照相关规范进行过渡翼墙的设计ꎬ或是结构不合理ꎬ连接薄弱ꎬ不能实现有效过渡ꎬ或是没有通过实车足尺碰撞试验的验证ꎬ仍然存在安全隐患ꎮ图１~图３为目前我国广泛采用的几种过渡段护栏结构形式ꎬ主要存在两个问题:一是由于刚度差距在短距离内没有提高配置ꎻ二是没有连接ꎬ或基本是搭接ꎬ没有做到刚度平稳过渡ꎬ从而形成安全漏洞ꎬ成为公路交通事故的黑点ꎮ图１　加强型护栏过渡段３　现行规范要求ＪＴＧ/ＴＤ８１－２０１７«公路交通安全设施设计细则»(以下简称“细则”)规定:—４３—北方交通　　　　　　　　　　　　　　　２０１９年　第４期图２　简易型护栏过渡段图３　插入式护栏过渡段　　设计速度大于６０ｋｍ/ｈ的公路桥梁护栏与路基护栏的结构形式不同时ꎬ应进行过渡段设计ꎻ设计速度小于或等于６０ｋｍ/ｈ的公路桥梁护栏与路基护栏的结构形式不同时ꎬ宜进行过渡段设计ꎮ过渡段的设计应符合下列规定:(１)过渡段应采用设置端部翼墙或将半刚性护栏搭接在刚性护栏上的方式ꎮ(２)端部翼墙可设置在桥梁端部ꎬ由桥梁护栏改造而成ꎬ也可在路基段独立设置ꎮ翼墙端部应根据路基护栏的要求设置预埋件ꎮ(３)采用搭接方式时ꎬ路基段护栏应进行加强处理ꎬ长度不宜短于１０ｍꎮ(４)桥梁端部的排水设施应作为护栏过渡段设计的一部分ꎮ同时在«细则»附录Ｃ中给出桥梁护栏与路基波形梁护栏过渡段的处理方式ꎮ４　过渡翼墙设计笔者结合«细则»规定ꎬ分路桥不同宽、路桥同宽及路基上单独设置翼墙过渡段几种情况对桥梁防撞墙与路基护栏衔接段过渡翼墙的设计进行探讨ꎬ给出相对具体的构造设计ꎮ４.１　设计原则(１)为保证路基波形梁钢护栏顶面高度与桥梁防撞墙顶面高度保持一致ꎮ(２)中分带桥梁防撞墙过渡翼墙高度宜介于９５~１００ｃｍ(自路缘石顶面起算)ꎮ(３)路侧桥梁防撞墙过渡翼墙高度宜介于９５~１００ｃｍ(自路面起算)ꎮ(４)衔接过渡翼墙长度至少３１６ｃｍꎬ其与桥梁防撞墙间的高度及迎车面渐变应在２００ｃｍ长度内完成ꎮ４.２　构造设计桥梁应提供一个安全、连续、统一净距的路肩或路缘带ꎬ因此桥梁护栏应与路基护栏位置相互保持一致ꎬ尽量避免护栏在桥头出现斜展渐变ꎬ若出现斜展渐变ꎬ应满足相关规范对上游护栏端头外展斜率的要求ꎮ以路基Ａ级波形梁钢护栏与桥梁ＳＢ级混凝土护栏过渡段结构为例ꎬ对过渡翼墙的构造设计分几种情况分别进行探讨ꎮ(１)路桥不同宽的情况路基土路肩宽度为７５ｃｍꎬ桥梁防撞墙宽为５０ｃｍꎬ路基与桥梁路面净宽相同ꎬ桥梁防撞墙相对路基向内缩进２５ｃｍꎬ波形梁内侧面与防撞墙内侧面在一个平面上ꎬ见图４、图５ꎮ由于耳墙上防撞墙与路基护栏不能同期施工ꎬ故需要在波形梁锚固段预留锚栓及锚板ꎬ以便路基波形梁能锚固在耳墙防撞墙上ꎬ具体如图６ꎮ(２)路桥同宽的情况图４　耳墙上防撞墙(过渡翼墙)与波形梁护栏衔接段立面—５３—２０１９年　第４期　　　　　　　　　郭　科:桥梁防撞墙与路基护栏衔接段过渡翼墙设计探讨图５　耳墙上防撞墙一般构造(过渡翼墙)图６　耳墙上防撞墙预埋件立面(过渡翼墙)图７　过渡翼墙实景图　　路基土路肩宽度为７５ｃｍꎬ桥梁防撞墙宽为５０ｃｍꎬ路基与桥梁路面净宽不同ꎬ桥梁防撞墙内侧面相对路基上路面向外扩出２５ｃｍꎬ波形梁内侧面与防撞墙内侧面不在一个平面上ꎮ对于此种情况下的过渡翼墙ꎬ通常有两种做法:一种是和路桥同宽类似ꎬ在耳墙上防撞墙完成过渡ꎬ由于波形梁内侧面与防撞墙内侧面不在一个平面上ꎬ过渡翼墙的渐变段长度需在满足«细则»上游护栏端头外展斜率(见表１)的要求下完成宽度上的渐变(即错开的２５ｃｍ宽度)ꎬ这样对于设计速度６０ｋｍ/ｈ的公路渐变段长度至少需要２５０ｃｍꎬ对于设计速度１２０ｋｍ/ｈ的公路渐变段长度至少需要５５０ｃｍꎬ加上过渡翼墙锚固段ꎬ过渡翼墙长度设置范围为３５０~６５０ｃｍꎬ显然对于设计速度大于６０ｋｍ/ｈ的公路而言ꎬ桥梁耳墙长度设置过长ꎬ不利于桥梁结构安全ꎮ表１　上游护栏端头外展斜率设计速度(ｋｍ/ｈ)刚性护栏半刚性护栏１２０１∶２２１∶１７１００１∶１８１∶１４８０１∶１４１∶１１６０１∶１０１∶８　　另一种也是在耳墙上防撞墙完成刚性过渡ꎬ但耳墙正常设置ꎬ通过路基波形梁护栏柱向外扩展ꎬ在满足上游护栏端头外展斜率的要求下完成不同平面宽度上的渐变ꎬ具体示意如图８ꎮ(３)单独设置过渡翼墙的情况耳墙上防撞墙正常设置ꎬ路基上单独设置过渡翼墙(型式同前述两种情况)ꎬ这种情况过渡翼墙需单独设置基础ꎬ并考虑后期与桥梁的连接ꎬ若不连接ꎬ过渡段的防护能力会消弱ꎬ由于不同期施工ꎬ后—６３—北方交通　　　　　　　　　　　　　　　２０１９年　第４期图８　路侧护栏过渡结构平面布置示意图期与桥梁的连接不便实现ꎮ５　结语通过几种不同情况过渡翼墙的设计探讨ꎬ得出一些有益结论ꎬ供类似工程参考ꎮ(１)过渡段护栏所处的地理位置情况各异ꎬ根据事故资料显示ꎬ受伤严重事故和死亡事故部分与这些类型的过渡段护栏有关ꎬ一旦发生事故ꎬ造成的伤亡较大ꎬ因此在设计过程中应加强过渡段护栏的设计ꎻ(２)桥梁防撞墙与路基护栏衔接段应设置过渡翼墙ꎬ过渡翼墙建议在耳墙上防撞墙内完成ꎬ与桥梁形成整体ꎻ(３)按«细则»要求高度及迎车面过渡段不小于２００ｃｍꎬ波形梁护栏板标准长度为４３２ｃｍꎬ且按ＪＴＧＦ７１－２００６«公路交通安全设施施工技术规范»第３.３.３条规定“波形梁板和立柱不得现场焊接和钻孔”ꎬ波形梁锚固段最小长度为９５ｃｍꎬ因此耳墙上防撞墙最小长度不应小于３１６ｃｍꎻ(４)对于路桥同宽的公路ꎬ过渡翼墙过渡段应满足上游护栏端头外展斜率要求ꎬ且应根据公路不同设计速度设置耳墙防撞墙长度ꎬ对于设计速度大于６０ｋｍ/ｈ的公路建议在路侧护栏进行过渡ꎻ(５)考虑桥梁耳墙末端２ｍ多设置梯道或泄水槽情况以及过渡翼墙的防护能力ꎬ不建议单独在路基上设置过渡翼墙ꎮ参考文献[１]　周志伟ꎬ吴洵ꎬ王成虎.波形梁护栏与混凝土护栏过渡段安全性能研究[Ｊ].公路工程ꎬ２０１６(６).[２]　宋彦琦ꎬ邓超.新型过渡段护栏的力学机理与数值模拟[Ｊ].中国公路学报ꎬ２０１２(１).ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆＴｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌＷｉｎｇＷａｌｌｉｎＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＳｅｃｔｉｏｎｏｆＡｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎＷａｌｌａｎｄＳｕｂｇｒａｄｅＧｕａｒｄｒａｉｌｏｆＢｒｉｄｇｅＧＵＯＫｅ(ＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＰｌａｎｎｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１０１６６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＣｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｅｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎｏｆｂｒｉｄｇｅｇｕａｒｄｒａｉｌｉｎＤｅｔａｉｌｅｄＲｕｌｅｓｆｏｒＤｅｓｉｇｎｏｆＨｉｇｈｗａｙＴｒａｆｆｉｃＳａｆｅｔｙＦａｃｉｌｉｔｉｅｓ(ＪＴＧ/ＴＤ８１－２０１７)ꎬｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌｗｉｎｇｗａｌｌｉｎｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｗａｌｌａｎｄｓｕｂｇｒａｄｅｇｕａｒｄｒａｉｌｏｆｂｒｉｄｇｅｉｓｍａｄｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｅｖｅｒａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｌｉｋｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｉｄｔｈｓｏｆｒｏａｄａｎｄｂｒｉｄｇｅꎬｔｈｅｓａｍｅｗｉｄｔｈｏｆｒｏａｄａｎｄｂｒｉｄｇｅａｎｄｓｅｐａｒａｔｅｓｅｔｕｐｏｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌｓｅｃｔｉｏｎｏｆｗｉｎｇｗａｌｌｏｎｔｈｅｓｕｂｇｒａｄｅ.Ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｅａｒｗａｌｌｏｆｂｒｉｄｇｅｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｓｅｔｕｐｏｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌｗｉｎｇｗａｌｌｉｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄꎬｓｏａｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｗａｌｌｏｆｂｒｉｄｇｅꎻＳｕｂｇｒａｄｅｇｕａｒｄｒａｉｌꎻＴｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌｗｉｎｇｗａｌｌ—７３—２０１９年　第４期　　　　　　　　　郭　科:桥梁防撞墙与路基护栏衔接段过渡翼墙设计探讨