交通工程设施设计04第三章安全设施,护栏

1、交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 交通工程设施设计交通工程设施设计 第三章第三章 交通安全设施设计交通安全设施设计 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 第三章第三章 交通安全设施设计交通安全设施设计 教学内容 1）安全护栏）安全护栏 2）防眩设施）防眩设施 3）隔离封闭设施）隔离封闭设施 4）视线诱导设施）视线诱导设施 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3 护栏的设计条件 3.1安全护栏的作用和性能 1）阻绊、防止失控车辆穿越车道边界）阻绊、防止失控车辆穿越车道边界

2、 2）能使碰撞车辆回复到正常行驶方向）能使碰撞车辆回复到正常行驶方向 3）良好的吸收冲撞能量功能）良好的吸收冲撞能量功能 4）诱导驾驶员视线，增加行车安全）诱导驾驶员视线，增加行车安全 5）制造、安装、维修的经济性）制造、安装、维修的经济性 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3 护栏的设计条件 3.1安全护栏的作用和性能 护栏是公路重要的安全设施，护栏是公路重要的安全设施， 涉及到安全、实用、经济、美涉及到安全、实用、经济、美 观等方面因素观等方面因素 护栏一经安装，固有的性能是确定的，而不同条护栏一经安装，固有的性能是确定的，而不同条 件下事故严重

3、度指数差异很大件下事故严重度指数差异很大 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 汽车撞上护拦后反应 II II I II I 拦挡、导向、消能拦挡、导向、消能护栏的合理设计护栏的合理设计 I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I 护栏护栏 公路界公路界 公路界公路界 中心线中心线 越界车辆越界车辆 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 发生意外后，半刚性护栏改变发生意外后，半刚性护栏改变 了车辆运动轨迹，可避免或减少冲了车辆运动轨迹，可避免或减少冲 向对面车道、翻

4、下深沟等悲剧。向对面车道、翻下深沟等悲剧。 碰撞改变惯性轨迹 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 半刚性护栏的细部结构 金属、木材防阻块金属、木材防阻块 防阻、缓冲、消能防阻、缓冲、消能 槽形立柱槽形立柱 圆形立柱圆形立柱 波形护栏波形护栏 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 护栏端部构造与局部加强 混凝土护栏接口 波形护栏局部加强波形护栏局部加强 为减轻碰撞后对车辆损害设计的端部构造为减轻碰撞后对车辆损害设计的端部构造 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3 护栏的设

5、计条件 3.2护栏设计条件 车型车型车辆质量车辆质量速度速度角度角度 道路条件道路条件交通特性交通特性事故成本事故成本经济实力经济实力 目前尚无严格规范，有关数据一般可通过对以往事故资料目前尚无严格规范，有关数据一般可通过对以往事故资料 分析获得分析获得 护栏设计应考虑的因素护栏设计应考虑的因素 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 不同国家具体条件不同，设计结果差异很大不同国家具体条件不同，设计结果差异很大 护栏设计应考虑的因素护栏设计应考虑的因素 日本：取刚性偏大的设计日本：取刚性偏大的设计 欧美：取刚性偏小的设计欧美：取刚性

6、偏小的设计 中国的国情与日本相仿，但属于发展中国家，在公中国的国情与日本相仿，但属于发展中国家，在公 路网大规模建设中存在较大的经济缺口路网大规模建设中存在较大的经济缺口 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 我国公路设计遵循我国公路设计遵循公路工程技术标准公路工程技术标准。由于。由于 道路建设发展迅速、途径区域人口密集、设计建道路建设发展迅速、途径区域人口密集、设计建 造缺少经验等，以致存在较多的安全隐患造缺少经验等，以致存在较多的安全隐患 1）道路条件）道路条件 许多参数不合理，大部分偏下极限许多参数不合理，大部分偏下极限 交

7、叉频繁，下穿通道多，路堤高，边坡陡交叉频繁，下穿通道多，路堤高，边坡陡 护栏设计应首先全面了解和分析道路设计参数、沿护栏设计应首先全面了解和分析道路设计参数、沿 线自然环境、企业村镇、其他道路交叉状况等线自然环境、企业村镇、其他道路交叉状况等 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 无论运行车辆相互碰撞或与静物的冲撞，与其总无论运行车辆相互碰撞或与静物的冲撞，与其总 质量直接相关，因此车辆总质量是影响护栏设计质量直接相关，因此车辆总质量是影响护栏设计 的重要条件之一的重要条件之一 2）车辆质量）车辆质量 2.59吨占吨占97.21

8、2.512吨占吨占98.74 未来趋势：小汽车微型化；大货车重型化未来趋势：小汽车微型化；大货车重型化 我国目前汽车保有量构成我国目前汽车保有量构成 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 设计标准：标准车型占行车群体设计标准：标准车型占行车群体85 2）车辆质量）车辆质量 BJ2120（BJ2020,北京北京2吨越野吨越野） EQ140（EQ1090,二汽二汽9吨货车）吨货车） 我国现行护栏设计标准车型我国现行护栏设计标准车型 EQ1090EQ1090 BJ212BJ212 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安

9、全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 车辆冲击方向与护栏纵面的夹角车辆冲击方向与护栏纵面的夹角 3）碰撞角度）碰撞角度 发生事故时的碰撞角是随机出现的，角度值越大，冲发生事故时的碰撞角是随机出现的，角度值越大，冲 撞的结果将越严重撞的结果将越严重 根据国外统计资料，结合我国具体情况，护栏根据国外统计资料，结合我国具体情况，护栏 设计规定碰撞角：小汽车设计规定碰撞角：小汽车20；大汽车；大汽车1520 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 3）碰撞角度）碰撞角度 根据国外统计资料，结合我国具体情况，护栏根据国外统计资料，结合

10、我国具体情况，护栏 设计规定碰撞角：小汽车设计规定碰撞角：小汽车20；大汽车；大汽车1520 弯道护栏弯道护栏 纵面切线纵面切线 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 发生碰撞时出事车辆的速度发生碰撞时出事车辆的速度4）碰撞速度）碰撞速度 碰撞速度设计车速碰撞速度设计车速80 我国目前取值标准我国目前取值标准 由于车辆的碰撞能量与行驶速度的平方成正比，因此是由于车辆的碰撞能量与行驶速度的平方成正比，因此是 正确计算护栏防护能力的重要参数正确计算护栏防护能力的重要参数 实际上出事车辆的车速也是随机的，正确的取值依据是实际上出事车辆的

11、车速也是随机的，正确的取值依据是 对具体交通环境的统计数据对具体交通环境的统计数据 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 4）碰撞速度）碰撞速度 碰撞速度设计车速碰撞速度设计车速80 我国目前取值标准我国目前取值标准 高速公路：（高速公路：（12060）809648km/h 一级公路：（一级公路：（10060）808048km/h 二级公路：（二级公路：（8040）806432km/h 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 5）防撞等级计算）防撞等级计算 E= m（v

12、sin)2/2防撞等级以行驶车辆碰撞动能来衡量防撞等级以行驶车辆碰撞动能来衡量 防撞等级体现了护栏阻挡车辆碰撞的能力，是衡量护栏防撞等级体现了护栏阻挡车辆碰撞的能力，是衡量护栏 防撞性能的重要指标防撞性能的重要指标 式中：式中：E车辆碰撞动能车辆碰撞动能 m车辆质量车辆质量 v车辆碰撞速度车辆碰撞速度 碰撞角度碰撞角度 有关参数按规定有关参数按规定 范围根据道路实范围根据道路实 际情况选取际情况选取 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 6）相关防撞等级规范及等级确定）相关防撞等级规范及等级确定 PL1：0E60kJ 桥梁护栏设计

13、分三级（桥梁护栏设计分三级（PL） 例：计算平原上高速公路桥梁护栏防撞等级。例：计算平原上高速公路桥梁护栏防撞等级。 分析分析:基本条件（大车）车速基本条件（大车）车速120km/h碰撞速度碰撞速度96km/h 标准计算质量标准计算质量10吨吨 碰撞角度碰撞角度15 E0.5104（26.7sin15）2238.7kJ 对照上规范，应取对照上规范，应取PL3级级 PL2：60kJE140kJ PL3：140kJE240kJ 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 一般护栏设计采用两个防撞等级一般护栏设计采用两个防撞等级 用于高等级公

14、路、一般公路两侧用于高等级公路、一般公路两侧一般级一般级A 一般护栏按其设置的位置又分路侧护栏和中央一般护栏按其设置的位置又分路侧护栏和中央 护栏两类，中央护栏加脚标护栏两类，中央护栏加脚标m 用于中央隔离护栏，代号用于中央隔离护栏，代号Am 用于上述特别危险路段用于上述特别危险路段加强加强S级级 用于需要加强中央隔离护栏，代号用于需要加强中央隔离护栏，代号Sm 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 3.2 护栏的设计条件 公路护栏设计条件相关参数表公路护栏设计条件相关参数表 规定了规定了A、Am碰撞条件。其中护栏设计最大冲入距离表碰撞条件。其中护栏设计

15、最大冲入距离表 示该等级护栏在发生意外时，沿冲撞方向允许的最大变示该等级护栏在发生意外时，沿冲撞方向允许的最大变 形量形量 在特别危险路段（如城市在特别危险路段（如城市 高架路、铁道交叉口、居高架路、铁道交叉口、居 民集中的范围等）应采用民集中的范围等）应采用 加强型，加强型，S级，其中级，其中Sm为为 相应中央隔离护栏相应中央隔离护栏 世界各国路基、桥梁世界各国路基、桥梁 护栏设计碰撞条件，护栏设计碰撞条件， 因国情而异，各国设因国情而异，各国设 计侧重点不同计侧重点不同 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 4 护栏形式选择 包括护栏的机械性能、物理

16、性能、化学性能等。结合道包括护栏的机械性能、物理性能、化学性能等。结合道 路环境具体情况，综合考虑护栏选择的安全可靠、经济路环境具体情况，综合考虑护栏选择的安全可靠、经济 合理、美观大方合理、美观大方 1）基本条件：保证使用性能）基本条件：保证使用性能 全面了解刚性、半刚性、柔性、组合式等各类护栏的基全面了解刚性、半刚性、柔性、组合式等各类护栏的基 本特点和性能，结合道路条件和路段状况，确定护栏安本特点和性能，结合道路条件和路段状况，确定护栏安 装形式等有关内容，最后作出符合实际的选择装形式等有关内容，最后作出符合实际的选择 2）性能因素）性能因素 4.1路基护栏形式选择 交通工程设施设计交通

17、工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 4.1路基护栏形式选择 设计目标设计目标降低交通事故的严重度。交通事故的结果千降低交通事故的严重度。交通事故的结果千 变万化，而护栏只能按一定规格设计，因此在特别危险变万化，而护栏只能按一定规格设计，因此在特别危险 路段应重点考虑承受冲击荷载稳定性好的形式路段应重点考虑承受冲击荷载稳定性好的形式 公路护栏还兼有诱导功能，将给人安全、和谐的环境，公路护栏还兼有诱导功能，将给人安全、和谐的环境， 其美观性对驾驶员生理、心理状态有严重影响。其美观性对驾驶员生理、心理状态有严重影响。 3）安全性因素）安全性因素 4）美观因素）美观因素 交通工程

18、设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 4.1路基护栏形式选择 5）气象条件因素）气象条件因素 6）经济性因素）经济性因素 气象因素一般考虑冰雪、多雨、多雾、风沙等情况对护气象因素一般考虑冰雪、多雨、多雾、风沙等情况对护 栏结构的影响栏结构的影响 设计建设必须少花钱、多办事。设计建设必须少花钱、多办事。 经济因素基本原则：经济因素基本原则： 合理的性能、价格比合理的性能、价格比 我国大部分地区经济实力还是制约交通设施发展我国大部分地区经济实力还是制约交通设施发展 的最主要因素，因此应保证基本功能的前提下，考虑的最主要因素，因此应保证基本功能的前提下，考虑 经济条件

19、的可行性。经济条件的可行性。 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 常用护栏综合性能一览表 护栏名称护栏名称性质性质性能及施工特点性能及施工特点 波形横梁波形横梁半刚性半刚性 塑性大、易更换修复、诱导性好、线形协调美塑性大、易更换修复、诱导性好、线形协调美 观、转弯半径小、成本较高观、转弯半径小、成本较高 管横梁管横梁半刚性半刚性 塑性较大、诱导性好、线形协调美观、接头施塑性较大、诱导性好、线形协调美观、接头施 工复杂、转弯半径较大工复杂、转弯半径较大 箱横梁箱横梁半刚性半刚性 塑性较大、诱导性好、美观、两面同性、接头塑性较大、诱导性好、美观、两面同性、

20、接头 施工困难、成本较高施工困难、成本较高 柔索柔索柔性柔性 弹性大、美观、可重复使用、诱导性差、转弯弹性大、美观、可重复使用、诱导性差、转弯 半径大半径大 混凝土混凝土刚性刚性 防越出好、强度大、成本低、凝重、对人车保防越出好、强度大、成本低、凝重、对人车保 护差护差 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 不同道路地理环境的选用参考不同道路地理环境的选用参考 小半径小半径 弯道弯道 视线诱视线诱 导好导好 美观协美观协 调调 冰雪冰雪 环境环境 隔离隔离 带窄带窄 不均匀不均匀 沉降沉降 耐腐耐腐 蚀蚀 直线直线 性好性好 波形梁波形梁 管梁管梁 箱梁

21、箱梁 柔索柔索 混凝土混凝土 全面了解各类护栏的性能和充分掌握道路环境、地质、气候全面了解各类护栏的性能和充分掌握道路环境、地质、气候 等方面的资料，是设计、选择护栏的基础。等方面的资料，是设计、选择护栏的基础。 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 4 护栏形式选择 1）等级选择）等级选择 4.2桥梁护栏形式选择 桥梁护栏选择应首先确定护栏防撞等级，再选择结桥梁护栏选择应首先确定护栏防撞等级，再选择结 构形式构形式 不设人行道不设人行道 PL3级：特大桥梁，可能引发二次事故级：特大桥梁，可能引发二次事故 PL2级：一般桥梁，可能引发二次事故级：一般桥梁

22、，可能引发二次事故 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 4 护栏形式选择 1）等级选择）等级选择 4.2桥梁护栏形式选择 桥梁护栏选择应首先确定护栏防撞等级，再选择结桥梁护栏选择应首先确定护栏防撞等级，再选择结 构形式构形式 设置人行道设置人行道 在有人行道的桥梁护栏形式选择时，要作双层护栏设在有人行道的桥梁护栏形式选择时，要作双层护栏设 计，即机动车与人行道之间，人行道外侧双护栏，有中计，即机动车与人行道之间，人行道外侧双护栏，有中 央隔离的情况与道路相同。央隔离的情况与道路相同。 常用组合形式：常用组合形式： PL2（或（或S）PL1 交通工程设施设计交通工程设施设计04第三章安全设第三章安全设 施施,护栏护栏 4.2桥梁护栏形式选择 1）等级选择）等级选择 美观、协调美观、协调 确定护栏等级之后，具体结构形式选择也是影响确定护栏等级之后，具体结构形式选择也是影响 护栏功能的重要因素护栏功能的重要因素 宽阔水域、高净空宽阔水域、高净空 钢制桥梁（只允许用金属护栏）钢制桥梁（只允许用金属护栏） 积雪严重