CN107119602A - 适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法，主要包括护栏基础，护栏主体，吸能传力杆件，防眩板以及轮廓标，其中，护栏主体为现浇混凝土结构，针对高速公路直道、弯道、大纵坡路段等设置不同配筋率的钢筋网以及加固钢筋；所述的吸能传力杆件设置在相邻护栏间，由两种尺寸的预埋套管、圆钢筋传力杆、5mm厚焊接钢板组成；针对该发明，配套设计防眩板，轮廓标，设计完成后使用55吨大货车实车足尺碰撞试验进行安全性能检测，结果表明该护栏整体性良好、防撞强度高，且施工技术成熟，可有效降低高速公路中因机动车穿越中央分隔带造成重、特大恶***通事故的发生率，且考虑事故多发的弯道路段的行车安全，值得大范围推广。

Description

适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法。

背景技术

我国高速公路交通量近几年以来呈现出快速增长的趋势，部分省份交通量年增长率超过10%，局部路段接近甚至超过设计交通量。根据国家相关事故统计资料显示，因道路中央分隔带护栏防护能力偏低，无法阻挡大、中型车辆穿越中央分隔带护栏与对向车辆碰撞而造成二次严重事故的问题严重；传统波形梁护栏发生碰撞事故后，维修养护工作量大，施工期间影响道路通行能力，并可能进一步诱发交通事故。某省高速公路某路段2012年至2014年的三年中累计发生机动车穿越中央分隔带护栏的交通事故33起，共造成5死、4伤，施工路段共发生事故458起，造成人员伤亡58人，且此类事故的发生呈现出逐年增长的趋势，其中，2014年共发生穿越中央分隔带护栏的事故15起，约占2012~2014年三年累计事故的一半左右。因高速公路中央分隔带护栏防护能力偏低，大、中型车辆发生交通事故易穿越中央分隔带，与对向车辆发生正面碰撞进一步造成重、特大恶***通事故，已成为危害高速公路交通安全的重要原因之一。所以，有必要研究适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法，新型护栏不仅可满足于高速公路改扩建工程的需要，而且能够有效提高护栏防撞等级和安全性能，保证驾驶员行车安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是研发适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法，该护栏结构针对高速公路、国家干线公路的改扩建工程中实用性强，可解决现有混凝土护栏结构的强度问题，提高行车安全性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法，其特征在于包括护栏基础、护栏主体、吸能传力杆件、防眩板、轮廓标；所述护栏基础，采用现浇混凝土结构，两侧采用C30混凝土现浇与路面连接，护栏埋置深度为20cm，并在护栏基础和现浇混凝土内部设置连续钢筋网；所述护栏主体，钢筋网中纵向钢筋采用热轧光圆钢筋，直道路段横向钢筋的配筋率取值范围在0.35~0.50%，针对事故多发路段、条件特殊的弯道路段及大纵坡路段，当圆曲线半径为650~1000m时，横向钢筋配筋率增加0.05~0.15%，圆曲线半径为650m以下时，横向钢筋配筋率增加0.20%，在上、下预埋套管上部各加配4根连续光圆纵向钢筋，保证套管稳定性和力传递，左侧路缘带内距行车道边缘线10cm设置振动标线，护栏斜面的上部坡度角α为88°、下部坡度角β为54°；所述吸能传力杆件，由预埋套管、传力钢筋、厚钢板构成，相邻两护栏间采取平接头加传力钢筋的处理，一端固定在混凝土内，一端固定在套筒内，上、下预埋套管分别为Ф45和Ф60圆钢，预埋套管上、下焊接有钢板，厚度为5mm，宽度为240mm，长度为100mm，两钢板同平面，所在平面相交于套管轴线；所述防眩板，防眩板及基座均采用硬质合金复合材料制作，一体成型，板厚3.5mm，颜色为绿色，设置在中央分隔带砼护栏顶部，设置间距为1m，设置与直线段的防眩板遮光角度不应小于 8°，平、竖曲线路段的遮光角应为8°~15°，对于中央分隔带砼护栏与桥梁单坡型砼护栏过渡段、中央分隔带砼护栏与桥梁组合式护栏过渡段、中央分隔带砼护栏与桥梁波形梁护栏过渡段、桥梁中墩防护护栏段，防眩板设置在上行侧砼护栏的顶部；所述轮廓标，采用附着式轮廓标，由V类反光膜、支架和连接件组成，轮廓标附着于钢筋混凝土护栏上，通过膨胀螺栓加以固定，其他相关技术要求应满足设计文件的相关要求；所述护栏结构材料，在混凝土拌和过程当中，掺入3.0~5.0%的氧化铁红，并在施工完成后的养护工作中，在混凝土防护栏表面配合使用混凝土染色剂和混凝土硬化剂。

中央分隔带内采用C15混凝土回填；根据中央分隔带砼护栏设置的需要，需对中央分隔带挖除种植土、移除植株后采用C15贫混凝土回填，对于超高路段应同时施工中沟；适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构施工，每节护栏的纵向施工分段长度为30m，相邻两节护栏之间的连接采用吸能传力杆件，传力杆一端固定在混凝土内，一端套入钢管套筒内，为保证防护栏强度施工中应严格按照设计位置设置，不应左右或上下歪斜；传力杆采用热轧光圆钢筋，预埋套管1和预埋套管2分别采用Ф45和Ф60的圆钢，预埋套管的上、下方设置有5mm厚钢板，保证护栏强度；水泥浆的材料配比中水泥：膨胀剂：水=1：0.1：0.21；适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构采用滑模现浇施工工艺；路基与桥梁过渡段护栏、桥梁中墩防栏采用固定模板现浇施工工艺，拆模时混凝土强度不应低于设计强度的70%，拆模时不得损坏混凝土护栏的边角，并应保持模板完好；适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构采用分段施工方式，每一护栏施工路段范围长4km，同一时段内设置两个护栏施工段，除此之外的其他路段，可进行旧路面综合处治、路面再生等施工；护栏施工在时序上可与旧路面综合处治、路面再生等施工交叉，即两者任何一项先行进行，但护栏施工的完成时间应控制在沥青面层施工之前，以避免污损路面；适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法，护栏结构两侧路缘带采用C30浇筑，现浇块应进行拉槽线处理，其表面的抗滑要求应满足混凝土路面的各项指标，C30砼层每隔2m切一道假缝，深度2~3cm；每20m设一道伸缩缝，宽1~2cm，防止高温拱胀破坏，內填胀缝板；假缝、伸缩缝上部灌注热沥青填缝，C30砼层表面应刻纹，以利防滑；适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法，中央分隔带开挖施工过程中的临时排水***可利用在全线各纵坡凹曲线底部开挖铺设的横向渗沟，作为中央分隔带开挖施工过程中的临时排水出口，在雨天施工过程中仍需用彩条防水布遮蔽裸露的路床，备用抽水机及时排除积水，严防雨水泡坏路基。

本发明的有益效果如下：

本发明提供适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法，是解决高速公路车辆穿越中央分隔带后与对向车辆碰撞造成重、特大恶***通事故的有效途径；本发明提供的吸能传力杆件由预埋套管、传力钢筋、厚钢板构成，相邻两护栏间采取平接头加传力钢筋的处理，一端固定在混凝土内，一端固定在套筒内，上、下预埋套管分别采用Ф45和Ф60圆钢，预埋套管上、下焊接有钢板，厚度为5mm，宽度为240mm，长度为100mm，两钢板同平面，所在平面相交于套管轴线，吸能传力杆件不仅能实现相邻护栏的有效连接，而且在发生车祸的情况下，将护栏薄弱处的接缝受到的碰撞能量及时吸收并传递到护栏主体，通过焊接钢板及时分散，降低交通事故中机动车因护栏损坏而穿越中央分隔带的概率，避免二次重、特大交通事故的发生率，迫使其回到正常行车方向。

本发明提供的护栏主体，钢筋网的横纵向钢筋配置方法，是结合断裂力学、弹性力学等力学理论，运用Abaqus有限元模拟计算并进行55吨大货车实车足尺碰撞试验确定的，直道路段横向钢筋的配筋率取值范围在0.35~0.50%，针对事故多发路段、条件特殊的弯道路段及大纵坡路段，当圆曲线半径为650~1000m时，横向钢筋配筋率增加0.05~0.15%，圆曲线半径为650m以下时，横向钢筋配筋率增加0.20%，在上、下预埋套管上部各加配4根连续光圆纵向钢筋，保证套管稳定性和力传递，在保证防撞性能的前提下，该配筋率经过计算验证和实验验证，对建筑材料用量因地制宜，护栏结构设计科学合理，可有效节约社会资源，设计完成后，进行55吨大货车实车足尺碰撞试验，结果表明在车辆是否穿越、翻越和骑跨试验样品、试验样品构件及其脱离碎片是否侵入车辆乘员舱、车辆碰撞后是否翻车、车辆碰撞后的轮迹是否满足导向驶出框要求、车辆保持正常行驶姿态未不得发生横转、调头现象等均符合要求，鉴定结果该防撞护栏结构大型货车试验检测指标满足标准中HB级（七级）防护等级的要求。

本发明提供的护栏基础，两侧采用C30混凝土现浇与路面连接，并在护栏基础和现浇混凝土内部设置连续钢筋网使其形成一整体，护栏埋置深度为20cm，与传统F型防撞护栏和加强型F型防撞护栏相比，加大底部基础的重量，基础面积为传统护栏的1.5~4倍，提高了护栏的整体强度和稳定性，能有效将上部传来的碰撞能量通过基础配筋网扩散到地面，且在大、中型车辆发生碰撞，使护栏有倾覆破坏的趋势时，护栏基础与两侧路面通过配筋而连接形成的统一整体，将护栏基础嵌锁在路面结构中，可有效借助路面结构将车辆的自重转化为护栏的抗倾覆力，降低造成二次重、特大交通事故的发生率。

本发明提供的护栏主体，在理论力学、弹性力学等力学理论，Abaqus有限元模拟计算的基础上，护栏斜面的上部坡度角α为88°、下部坡度角β为54°，采用这样的角度设计可以有效降低护栏的坡度转折点，进而能够显著地降低大、中型车辆发生碰撞后的抬升量，在护栏上部宽度一定和保证防护栏防撞性能的前提下，护栏基础宽度为采用传统设计角度时基础宽度的85~95%，可在高速公路改扩建工程中节约占地，进一步拓宽路缘带，为驾驶员遭遇意外情况后提供更多的缓冲反应时间，降低事故发生率。

本发明提供的护栏结构材料，在混凝土拌和过程当中，掺入3.0~5.0%的氧化铁红，并在施工完成后的养护工作中，在混凝土防护栏表面配合使用混凝土染色剂和混凝土硬化剂，与传统施工工艺相比，该护栏的色泽显眼，表面抗腐蚀性能和防渗透性能更高，能在夜间行车时车灯照射下清晰反射出护栏轮廓，该新型护栏结构配套的交通安全设施更具有针对性，使之能够在护栏结构施工全部完成并达到设计防护能力后较长的时间段内，实现中央分隔带的安全防护能力的切实提高，降低高速公路行车的安全风险。

本发明经高速公路项目施工实践，与目前常用波形梁护栏结构相比，能有效避免机动车穿越中央分隔带而造成的交通事故，降低造成二次重、特大交通事故的发生率，鉴于我国高速公路在大、中桥的中央分隔带护栏多采用新泽西组合式护栏，本发明中适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构与之衔接、过渡方便，施工更为便捷，整体强度高，有利于行车舒适，施工维修费用小，不仅可满足于高速公路改扩建工程的需要，而且能够有效提高护栏防撞等级和安全性能，保证驾驶员行车安全性。

我国2016年的《政府工作报告》中提出，“十三五”期间将加强基础设施建设，随着我国公路事业的不断发展，今后每年将有近万公里高速公路需要进行改扩建，随着对安全驾驶的理念日益注重，本发明涉及的适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法应用前景广阔，潜在的社会与经济效益显著。

附图说明

图1 为本发明适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构示意图。

图2为本发明护栏配筋结构示意图。

图3为本发明护栏主体内部配筋结构示意图。

图中各元件的附图标记说明如下：

1—防眩板；2—横向钢筋；3—上预埋套管；4—轮廓标；5—下预埋套管；6—5mm焊接钢板；7—C30砼现浇层；8—C15混凝土回填层；9—护栏基础钢筋网；10—纵向钢筋；11—上预埋套管平头传力钢筋；12—下预埋套管平头传力钢筋。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，以下将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明，所描述的实施例仅用以说明本发明的技术方案，并不用以限制本发明。

实施例

本发明的适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法，包括护栏基础，护栏主体，吸能传力杆件，防眩板以及轮廓标。参照图1所示，中央分隔带内采用C15混凝土回填，根据中央分隔带实际深度，C15混凝土回填层(8)厚度约为40cm；中央分隔带混凝土防撞护栏施工，每节护栏的纵向施工分段长度为30m，相邻两护栏之间的连接采用吸能传力杆件，由上预埋套管(3)，上预埋套管平头传力钢筋(11)和下预埋套管(5)，下预埋套管平头传力钢筋(12)，5mm焊接钢板(6)组成，每间距30m设置1道胀缝，宽度为2cm，缝内添加填缝料；测量定位，设置导线，利用全站仪沿道路中心线每4m设置一个标桩；采用滑模机就位对正，自行初步就位后调整模具高程与水平，使之符合设计位置，拧紧螺栓固定，调整传感器使之靠紧导线，固定传感器，滑模机就位对正完毕，混凝土拌制与运输，混凝土的坍落度不能超过标准坍落度1cm；参照图3所示，进行横向钢筋(2)和纵向钢筋(10)的钢筋网预制工作，采用滑模机施工，护栏每间隔20m设置1道横向伸缩缝，宽度为2cm，缝内添加填缝料，护栏每间隔4m设置一道假缝，切深4cm，缝宽3～5mm；养护，混凝土养护先喷养护液，配合混凝土染色剂和混凝土硬化剂使用，覆盖养护布再洒水养护不少于7天，养护液应喷洒均匀，喷洒后的混凝土表面不得有颜色差异；参照图2所示，凝土防撞护栏结构两侧路缘带采用C30浇筑，C30砼现浇层与护栏基础浇筑前应预制护栏基础钢筋网(9)；在护栏顶部安装配套防眩板(1)，间距为1m，在护栏结构上安装附着式轮廓标(4)等设施。

Claims (2)

1.适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法，其特征在于包括护栏基础、护栏主体、吸能传力杆件、防眩板、轮廓标；

所述的护栏基础，采用现浇混凝土结构，两侧采用C30混凝土现浇与路面连接，护栏埋置深度为20cm，并在护栏基础和现浇混凝土内部设置连续钢筋网；

所述的护栏主体，钢筋网中纵向钢筋采用热轧光圆钢筋，直道路段横向钢筋的配筋率取值范围在0.35~0.50%，针对事故多发路段、条件特殊的弯道路段及大纵坡路段，当圆曲线半径为650~1000m时，横向钢筋配筋率增加0.05~0.15%，圆曲线半径为650m以下时，横向钢筋配筋率增加0.20%，在上、下预埋套管上部各加配4根连续光圆纵向钢筋，左侧路缘带内距行车道边缘线10cm设置振动标线，护栏斜面的上部坡度角α为88°、下部坡度角β为54°；

所述的吸能传力杆件，由预埋套管、传力钢筋、厚钢板构成，相邻两护栏间采取平接头加传力钢筋的处理，一端固定在混凝土内，一端固定在套筒内，上、下预埋套管分别为Ф45和Ф60圆钢，预埋套管上、下焊接有钢板，厚度为5mm，宽度为240mm，长度为100mm，两钢板同平面，所在平面相交于套管轴线；

所述的防眩板，防眩板及基座均采用硬质合金复合材料制作，一体成型，板厚3.5mm，颜色为绿色，设置在中央分隔带砼护栏顶部，设置间距为1m，设置与直线段的防眩板遮光角度不应小于 8°，平、竖曲线路段的遮光角应为 8°~15°，对于中央分隔带砼护栏与桥梁单坡型砼护栏过渡段、中央分隔带砼护栏与桥梁组合式护栏过渡段、中央分隔带砼护栏与桥梁波形梁护栏过渡段、桥梁中墩防护护栏段，防眩板设置在上行侧砼护栏的顶部；

所述的轮廓标，采用附着式轮廓标，由V 类反光膜、支架和连接件组成，轮廓标附着于钢筋混凝土护栏上，通过膨胀螺栓加以固定，其他相关技术要求应满足设计文件的相关要求；

所述的护栏结构材料，在混凝土拌和过程当中，掺入3.0~5.0%的氧化铁红，并在施工完成后的养护工作中，在混凝土防护栏表面配合使用混凝土染色剂和混凝土硬化剂。

2.根据权利要求1所述的适用于高速公路改扩建工程的防撞护栏结构及其施工方法，其特征在于包括以下步骤：

中央分隔带内采用C15混凝土回填；每节护栏的纵向施工分段长度为30m，相邻两节护栏之间的连接采用吸能传力杆件，传力杆一端固定在混凝土内，一端套入钢管套筒内；传力杆采用热轧光圆钢筋，预埋套管1和预埋套管2分别采用Ф45和Ф60的圆钢，预埋套管的上、下方设置有5mm厚钢板；水泥浆的材料配比中水泥：膨胀剂：水=1：0.1：0.21；路基与桥梁过渡段护栏、桥梁中墩防栏采用固定模板现浇施工工艺，拆模时混凝土强度不应低于设计强度的70%；护栏结构两侧路缘带采用C30浇筑，现浇块应进行拉槽线处理，其表面的抗滑要求应满足混凝土路面的各项指标，C30砼层每隔2m切一道假缝，深度2~3cm；每20m设一道伸缩缝，宽1~2cm，內填胀缝板；假缝、伸缩缝上部灌注热沥青填缝，C30砼层表面应刻纹；中央分隔带开挖施工过程中的临时排水***可利用在全线各纵坡凹曲线底部开挖铺设的横向渗沟，作为中央分隔带开挖施工过程中的临时排水出口。