高速公路安全设施——护栏设计要点

1、作者：王刽文2006年9月 1日颁布实施了中 华人民共和国行质豪技术监督厂"4AMrr AMD TgCMMlCAL U貝标/it /5 梅 准化AAVfrAAMMUnoar爲速公酪妥全餒施一护桂设针要点Points for Design of Highway Safety FacilitiesBarrier文/王剑文k编者按：本文以行标JTG D81-2006公路交通安全设施设计规范为切 入点.从护栏的防捷第圾、适用条件、设计指导思想、设覽康则、护栏的形 式选择等方而对高速公路护栏的设计重点和要点进行了分析.并新重介绍了 液形防护梁和混衆土护栏的设计要点.有利于设计人员充分理解护栏的

2、防揑 机理.提离人们对安全护栏政要性的认识。生筱擴时.对乘客的损伤程度嚴小：能诱导驾驶员的视线。 下面就06版规范所涉及的相关问题作一介绍。-s护栏的防撞等级业标准JTG D81-2006公路交 通安全设施设 计规范（以下简称06版规范）及行业推荐标准JTG/TD81-2006 （公路交通安全设施设计细则，同时废止了 94版 的交通行业标准JTJ 074-94高速公路交通安全设施设计及 施工技术规范（以下简称94版规范这表明与国外交 通安全设施先进水平相比.与广大公路出行者对交通安全、06版规范将护栏的防撞尊级由94版规范的A、 B两级提升为路侧的五级，即：B、A、SB、SA、SS：中央分 隔

3、带的三级为Anu SBnu SAn）0碰換条件为碰撞速度40km/h-100km/h.车辆质量1.518!,碰撞角度20%確撞能ft 70kJ-520kJo此外，需要采用的护样碰撞能童低于70kJ或高于520kJ 时，应进行特殊设计。二、路基护栏防撞等级的适用条件交通服务的期望和需求相比，94版规范存在着很多不适应06版规范规定的路基护栏防撞等级的适用条件如表之处，06版规范的实施对设计者提出了更高的要求。高速公路设置的护栏具有以下功能：阻止车辆越出路外1所示。三、护栏的设计指导思想或穿越中央分隔带闯入对向车道；防止车辆从护栏板下钻出， 或将护栏板冲断；护栏应能使车辆回复到正常行驶方向；发06

4、版规范中护栏的设计指导思想包括以下四点。应采用宽容设计理念对路侧护栏安全净区内的障碍物汽标委挂车分技术委员会2010年年会 侵标准审查会上，该标准送审稿通过专 家审查，形成了报找稿。与会专家一致 认为该标准技术内咨芫整全面、层次分 明、頑点突出、可操作性强，达到了国 内领先水平。对指导产品设计制造、确 保使用安全、提高产品质、促进产品 的推广应用将发挥秧极作用。參考文献ID GB/T 3766-2001,液压系统通用技 术条件.GB 23254.贷车及挂车车身反光标 识.GB/T 23336-2009,半挂车通用技 术条件.I4 JB/T 5943-1991,工程机械 焊接通 用技术条件S.5

5、1 JB/T 5946-1991,工程机械 涂装通 用技术条件.JB/T 9737.1-2000,汽车起1：机和 轮胎起重机液压油固体颗粒污染等级 .D作者单位:上海电力环保设备总厂有隈公司收« 0 W: 201（H）6-25忌錢聖S期監盖鹦"塚爾-29-质技术监警厂”入LfTT AMD nCHMICAL SUPtKVtSIOM路墓护栏防損等级的适用条件公路等级设丹度 （km/h）主轲胶出路外3R逬入对佝车il有可能谖成的交通事故级 一般率故或大事故華车待大皐故或 二次更大車故二次行大寧故高速公路120SS100、 80Ax AmSB、SBm一级公路SA、SAm60A、Am

6、二级公路80、60ASB、SBm三级公路X 30BBSB四级公路20A进行妥善处理。根据国内外统计数据表明，造成人员伤亡的 交通事故约30%是由于车辆驶出路外所造成。所谓宽容设计 理念就是强调驾驶员的过错不应该以生命为代价，通过合理 的设计将驾驶员疲劳、超速、酒后驾车、躲避事故以及车辆 失控、路面结冰、积雪、雨雾天气或驾驶员视线受限等原因 造成的寧故影响降至最低。2公路路侧安全净区的宽度得不到满足时，应按护栏设 登原则进行安全处理。路侧安全净区是指公路行车方向锻右 侧行车道以外，相对平坦、无障碍物、可供失控车辆重新返 回正常行驶的带状区域。美国2002年版路侧设计指南认 为1:4或更缓的边坡车

7、辆可以穿越，对行车不构成威胁；我国 目前正在开展路侧安全净区的18化研究。路侧安全禁区示意 图如图1所示。法；m7不可'（B中MBHM ）.歯位片sevwv冷K. XXV于n««>tnK«.图1路侧安全净区当公路路侧安全净区内设fit有交通标志、可变信息标 志、照明灯、摄像机等，又不能采取能使车辆安全穿越的措 施（如拆除、将障碍物设计成车輛可安全穿越的设施、移位 或采用解体消能结构等）时，则应按护样设进条件设旨路侧 护栏。3. 在不同形式的路基护栏之间或路基护栏和桥梁护栏之 间进行过渡处理。4坚持以人为本、安全至上"的指导思想，最大限度 地

8、降低爭故及减少二次事故的发主。四、护栏的设置原则06版规范中护样的设進原则包括以下两个部分。1路博护栏决定是否设賈路堤护栏的关键因素是路堤高度和边坡坡 度，一般可根据越出路堤事故的严更度画出路堤高度和坡度 与设置护栏的关系图。很多国家根据本国条件建立了这种关 系图，作为是否设置路燥护栏的依据。当边坡坡度较缓.或 者填土离度较低时，即使霓心较高的车辆越出路外，翻车的 可能性也很小，因为车辆能顺坡下滑，一般认为没有必要设 置护栏。大多数国彖将1： 2的边坡' 填土高度4m1： 1.5的 边坡、填土高度为3m, 1： 1的边坡、填土高度为2m作为设 養护栏的起点。路侧护样设置的主要原则如下。

9、1 ）车辆驶出路外有可能造成二次特大李故的路段必须设 買路侧护样。恃大事故是指一次造成死亡3人以上；或者重 伤11人以上；或者死亡1人，同时霓伤8人以上；或者死亡 2人，同时吏伤5人以上；或者财产损失6万元以上的事故。2）车辆驶出路外有可能造成单车特大事故或二次更大事 故的路段必须设實路侧护栏。重大事故是指一次造成死亡1 人2人；或者重伤3人以上10人以下；或者财产损失3万元 以上不足6万元的事故。3）车辆驶出路外有可能造成重大事故的路段应设置路侧 护栏。4）车辆驶出路外有可能造成一般或敢大事故的路段宜设 這路侧护栏。一般事故是指一次造成莹伤1人2人：或者轻 伤3人以上；或者财产损失不足3万元

10、的事故。5）根据车辆驶岀路外有可能造成的交通岁故等级，按表 1的规定选取路侧护栏的防撞等级。边坡坡度、路堤离度与设近护样的关系如图2所示。上 述原则可以归纳为：二级及以上等级的公路位于图中方格区 （I区）范围内的路段，必须设遇路侧护栏：位于斜线阴影（II 区）范囤内的路段，应设置路侧护栏；位于虚线（区）以上 区域内的路段，宜设萱路侧护栏。图2边坡坡度、路堤高度与设护栏的关系有些情况下会发生二次事故，比如本道路跨越或者并行 铁路、公路时，路側安全净区内有民居等。1. 中央分隔帶护栏在高速公路上发生的交通事故，有1/4与中央分隔带有 关，因此，在中央分隔带设置护栏泉非常必要的，中央分隔 带护栏就是

11、为了防止车辅越过中央分隔带闯入对向车道而设 置的，具体设罢原则如下：1 ）当整体式断面中间带宽度小于或等于12m时，必须-30-交通林化鳩舞勰磁匏HALFbSEPTdgm设置中央分隔带护栏，而大12m时，则应分路段确定是否 设買中央分隔带护栏；2) 公路采用分离式断面时，行车方向左侧按路侧护栏设 置，上、下行路基高差大于2m时，可只在路基较髙的一侧 按路侧护栏设JK;3) 高速公路和禁止车辆掉头的一级公路中央分隔带开口 处必须设活动护栏；4) 根据车辆驶入对向车道有可能造成的交通事故等级， 应按表1的规定选取中央分隔带护栏的防撞等级。缆索护栏的横向动态变形较大，而我国高速公路、一级 公路的中央

12、分隔带都较窄，即使碰撞车辆未冲断护拦也有可 能影响到对向行车的安全。因此4.5m以下宽度的中央分隔带 不宜设置缆索护栏。五、护栏形式选择06版规范中，根抿碰捧后的变形程度，将护栏分为 刚性护栏、半刚性护栏和柔性护栏，其主要代表形式分别为 混凝土护栏、波形突护栏和缆索护栏，钢背木护栏属于半刚 性护栏的一种。比较三种类型的护栏可知，刚性护栏碰撞后 几乎不变形，但车辆与护栏的碰撞角度较大时，对车辆和乘 员的伤害较大；半刚性护栏刚柔相兼，具有较强的吸收確擴能 量的能力，对车辆和乘员的伤害相对较小；柔性护栏在受到碰 撞后，由于变形较K,因此对车辆和乗员的伤害锻小。选择 护栏形式时，应考虎以下四个主要因素

13、。1. 护栏的wwn能护样在结构上必须能够阻挡并使失控车辆转向，阻止失 控车辆越出路外或进入对向车道并使其正确改变行驶方向， 满足我国公路交通实际情况的要求，确保85%90%以上的 失控车辆不会越出、冲断或下穿护栏。2. 变形娥受碰撞后护栏的最大动态变形量不应超过护栏与被防护 对凝之间容许的变形距离，如果护栏与被保护物体的间距较 大，则可选择对车辆和乘员产生冲击力嚴小的方案.比如， 障碍物正好临近护栏，则只能选择半刚性或刚性护栏。大多 数护栏可通过堆加立柱或增加板的强度来提高整体强度。3現场条件路肩和中央分隔带宽度、公路的边坡坡度等可能影响某 些形式护栏的使用。4. 全塔命周期成本-般情况下，

14、护栏的初期建设成本会随着防撞等级的增 加而増加，但养护成本会减少。发生寧故后，柔性或半刚性 护档比刚性或髙强度护栏需要更多的养护。交通/大、事故 频发的路段.爭故养护成本成为必须考虑的因素，刚性护栏 是较好的选择方案。六、波形梁护栏根据06版规范设计原则，路侧波形梁护栏按防撞等 级可分为B、A、SB、SA、SS五级，中央分隔带护栏按防撞 等级可分为Am、SBm、SAm三级。B级护栏可吸收的碰撞能金为70kJ,主要使用于二 级-四级公路：A级护栏可吸收的確撞能为160kJ,将94 版规范中护栏板的厚度由3mm提高到4mm.防阻块的厚 度由3mm提高到4.5mm, A级护栏将是我国高速公路、一 级

15、公路中使用最为普遇的护栏形式：SB、SA和SS级护栏可 吸收的碰撞能量分别为280kJ、400kJ和520kJo1路侧波形梁护栏构造1 ) B级路侧波形梁护栏由二波波形梁(310mm X 85mm x3mm k 寸柱(<D114mmx 04.5mm )和托架(310mm x 70mm x 4.5mm)等纟目成。) A级路侧波形梁护栏由二波波形梁(310mm x 85mm x4mm )、立柱(Q 140mm x O4.5mm )和防阻块(196mm x 178mm x 200mm x 4.5mm )等组成(如图 3(a)所示 b尺寸位：rrvnto»SB披渡影轰护桦图3路側波形梁

16、护栏构造图-I300 J3Q応嬴二艘瞬隣關蠶鹦*29期3n技术监STAMDJUtD QUALtTY AMO TSCNM9CAL ""WOX 标廉及标准化3）SB级路侧浓形梁护样由三波波形梁（506mm x85mm x 4mm L 立柱（ 130mm x 130mm x 6mm 闲防阻块 300mm x 200mm x 290mm x 4.5mm ）等组成（如图 3（b）所示）<»4）SA级路侧波形梁护栏由三波波形梁（506mmx 85mm x 4mm ）、横梁（<D89mmx 05.5mm ）、立住130mm x 130mm x6mm 和 120mm

17、x <D4.5mm 和 BE 阻 块（300mm x 200rrm x 290mm x 4.5mm ）尊组成°5 ） SS级路侧波形梁护样由三波波形梁（506mm x 85mm x4mm L 横梁/ e89mmx <!>5.5mm k 立柱（ 130mmx 130mm x6mm 和 <D120mm x <D4.5mnn ）和防阻块 350mm x 200mm x 290mm x 4.5mm ）等组成 如图 3（c）所示 b2中央分阳帯波形梁护栏结构中央分隔带波形梁护栏从结构上可分为分设型和绡合 型。中央分隔带宽度大于等于2m.构造物较多.或在其下埠 设有

18、管线的路段，可采用分设型：中央分隔带宽度小于2m、 构造物不多，或埋设管线较少的路段.可采用组合型。中央分隔带波形梁护栏防撞等级为Am、SBm和SAm 的分设型中央分隔带护栏的构造形式与A、SA、和SB的路 侧护样杲本相同，纽合型护栏是通过横隔梁将两个方向的护 栏板连接起来。3路侧波形梁护栏起.吃点的瑞头处理路侧波形梁护样起、讫点的端头处理应注意以下四点：1 ）上游端头宜设置为地锚式或外展圆头式（如图4所示）；2）下游端头可采用圆头式；3）在填挖路基交界处护栏的上游端头的位置，应从填挖 零点向挖方延伸20m,再设外展端头；4）当护栏立柱外侧土路肩保护层宽度不足时（应大于 25cm ）,应设岂加

19、強板或设置混凝士基础。上渡靖头外展圆头式护样4波形梁工柱的埋深波形梁护栏的强度主要决定于立柱的刚度、土的承戟能 力及梁的抗拉强度，特别圧立柱的水平承载力与位移的关系 是决定立柱强度的更要因素。试验表明：1 ）载荷与位移的关系埋于土中的立柱，加裁后的弯曲 位遥与柱径、埠深无关.大约位于地表下40cm处.该位置 正好在上部路基面处：2）立柱尺寸与强度的关系立柱的强度明显受立柱玄径 大小的影响，位務在5cm50cm之间时，立柱弯曲变形（强 度）增大的差别取决于立柱的厳面系数，相反，立柱的埠深 不同没有反应强度的差别，立柱的最大弯矩都发生在地面下 40cm的地方，而与垛深无关。二波波形梁护栏B级立柱垛

20、買深度不应小于125cm, A、Am级立柱御賈深度不应小于140cm,三波波形梁SB、 SBm、SA、SAm和SS级立柱埋置漆度不应小于165cm；如 存在路缘石时，立杜埋深还应考虑路缘石的离度。目前国内高速公路、一级公路中央分隔带种检土和回填 土的存在影响了护栏立柱承栽力的充分发挥.路侧有时也存 在这种情况，尤其是路侧护栏立柱外展时，往往达不到规定 的土路肩保护层厚度，影响了护栏功能的发挥。规范推荐了 以下两种方法：一种是在立柱距路缘石顶部或路面50cm以下 的位ft焊接一块31 Omm x 200mm x 10mm的钢板，钢板放 置在护栏立柱的背面并与交通车流前进方向成015。角的平 面内

21、，试验表明，这种加固方法能有效地提高护样的承較能 力；另一种是采用混凝土皋础对中央分隔带护栏同一断面的两 个立柱基础联成整体，以增加横向稳定性。两波形梁护栏结构采用两种形式：波形梁护栏与托架连 接，波形梁护栏与六角形防阻块连接。从受力性能上分析， 波形梁护栏与六角形防阻块连接在发生碰撞时能更好地吸收 能豎，使参与变形的护栏跨数增加，护栏变形曲线光滑有利 十车稱导向，此外能减少阻拌现象，所以国内高速公路多采 用波形梁护栏与六角形防阻块连接形式。七、混凝土护栏根据06版规范设计原则，路侧混嘏土护栏按防據等 级可分为A、SB. SA和SS四级，中央分隔带泯晟土护栏按防 援等级可分为A、SB和SA三级。路侧混决土护栏按构造可分为F型、单坡型、加强型三 种，应根据路侧危险情况选用。路侧混很土护栏的构造如图5 所示，基构造要求如表2表4所示。*2 F型混班土护栏构造要求（单位：cm）表4 DD强型混换土护栏构造要求（草位：cm）32-交通标切總翻勰歸聽zof5.20ms尺寸位：cm中央分隔带混凝土护栏采用整体式或分离式，可根据中 央分隔带的宽度、构造物和管线的分布加以确定。整体式混 蕩土护栏按构造可分为F