池州長江公路大橋護欄方案比選

岳仁輝,朱 俊,張百永

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司,安徽合肥 230088)

池州長江公路大橋護欄方案比選

岳仁輝,朱 俊,張百永

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司,安徽合肥 230088)

基于池州長江公路大橋項目,對全線橋梁護欄方案選取進行論述。從安全、美觀、經濟、養護、施工、橋梁荷載、經濟等多方面論述安徽省常用的幾種護欄形式的優缺點,最后根據項目特點選取最優方案。

橋梁護欄;防撞性能;方案比選

1 概述

1.1 護欄作用、等級及形式

護欄是一種縱向吸能結構,通過自體變形或者車輛爬高來吸收碰撞能量,從而改變車輛行駛方向,阻止車輛越出路外或進入對向車道,最大限度地減少對乘員的傷害。

常用路側橋梁護欄按照防撞等級可分為B、A、SB、SA、SS五級,常用中央分隔帶橋梁護欄按照防撞等級可分為A m、SB m、SA m三級。

橋梁護欄可分為鋼筋混凝土墻式、梁柱式剛性護欄、金屬梁柱式半剛性護欄和組合式護欄。

1.2 護欄設置選用原則

高速公路橋梁的外側和中分隔帶必須設置橋梁護欄。橋梁護欄選擇應考慮以下因素。

(1)橋梁護欄的防撞性能

根據《公路交通安全設施設計細則》(JTG/T D81—2006)和《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81—2006),選取的護欄形式在強度上必須能有效吸收設計碰撞能量,阻止相應失控車輛躍出橋外或者進入對向車道,并使其正確改變行駛方向。

(2)受碰撞后的護欄變形程度

受碰撞后護欄的最大動態變形量不應超過可容許的變形距離。

(3)環境和景觀要求

a.鋼橋應采用金屬梁柱式橋梁護欄;

b.對景觀有特殊要求的橋梁宜選用梁柱式橋梁護欄或組合式橋梁護欄;

c.為減小橋梁自重，減輕車輛碰撞荷載對橋面板的影響,宜采用金屬梁柱式護欄;

d.跨越大片水域的特大橋或橋下凈空大于或等于10 m時,宜采用組合式或者鋼筋混凝土墻式橋梁護欄;

e.二級及以上等級公路小橋、通道、明涵宜采用與相鄰路基護欄同樣的形式。

(4)護欄的全壽命周期成本

除考慮護欄的初期建設成本外,還應考慮投入使用后的養護成本［1-3］。

2 橋梁分布及安全性要求

池州長江公路大橋項目為長江上一條過江通道,共設置橋梁36座,主線橋梁分離立交總長10 988.06 m(不含互通及服務區匝道橋),互通及服務區匝道橋總長1 850.76 m,特大、大橋較多,代表性橋梁有長江公路特大橋(5 825 m)、秋浦河特大橋(1 215 m)、白蕩河特大橋、塔湖圩大橋、同樂河大橋(577 m),其中比較有代表性大型分離立交有省道S321分離立交(97 m)、縣道X001分離立交等(84 m)。

該項目公路等級為高速公路,設計時速100 km/h,根據車輛駛出橋外有可能造成的交通事故等級,應該選擇SA、SA m級護欄。該項目跨越長江、秋浦河、白蕩河等大型河流,特大、大橋占據比例較多,護欄安全等級宜予相應提高。

從橋梁護欄的防撞性能、受碰撞后的護欄變形程度、環境和景觀要求、護欄的全壽命周期成本綜合考慮,同時貫徹設計單位《高速公路橋梁護欄設置規定》會議紀要精神,結合該項目特大、大橋分布特點,橋梁護欄推薦方案如下。

(1)整體式路基段:橋梁長度小于等于50 m,內側采用50 cmA級波形梁護欄,立柱設置間距2 m,外側采用75 cm三波形梁護欄,立柱設置間距2 m;橋梁長度大于50 m,內側采用50 cm SB級三波形梁護欄,立柱設置間距1.5 m,外側采用50 cm SS級鋼筋混凝土防撞護欄。

(2)分離式路基段橋梁長度小于等于50 m,內外側均采用75 cm三波形梁護欄,立柱設置間距2 m;橋梁長度大于50 m,內外側均采用50 cm SS級鋼筋混凝土防撞護欄。

3 橋梁護欄比選情況

3.1 常用護欄樣式

安徽省高速公路橋梁護欄采用常規形式有外包式墻式護欄、非外包式墻式護欄、外包式鏤空墻式護欄、非外包式鏤空墻式護欄、鋼扶手式墻式護欄、波形梁護欄(見圖1)。

圖1 省內常用護欄形式

3.2 護欄選擇

(1)整體式路基段

橋梁長度小于等于50 m:內側采用50 cm A級波形梁護欄;外側采用75 cm三波波形梁護欄,與路基護欄形式相同。

橋梁長度大于50 m:內側采用50 cm SB級三波波形梁護欄或者50 cm SB級墻式護欄;外側采用50 cm SS級墻式護欄。

(2)分離式路基段

橋梁長度小于等于50 m:內外側均采用75 cm三波形梁護欄,與路基護欄形式相同。

橋梁長度大于等于50 m:內外側均采用50 cm SS級墻式護欄。

3.3 經濟比選

根據以上護欄結構形式的選擇情況,存在以下幾種比選情況:

(1)50 cm SB級三波波形梁護欄與50 cm SB級墻式護欄;

(2)墻式護欄形式比選:外包式、外包鏤空式、直立式、直立鏤空式及鋼扶手式。

首先,橋長小于等于50 m,橋梁護欄采用75 cm三波波形梁護欄和50 cm A級波形梁護欄,經濟指標見表1。

表1 護欄經濟指標比選表(一)

再次,橋長大于50 m,橋梁內側護欄采用50 cm SB級三波波形梁護欄與50 cm SB級墻式護欄進行比選,經濟指標見表2。

表2 護欄經濟比選表(二)

從表3可知,經濟內側SB級墻式護欄592元/m,波形梁護欄668元/m,波形梁護欄比墻式護欄多72元/m,但波形梁護欄自重較輕,給梁體帶來的不利荷載小,同時波形梁外觀色彩鮮艷,美觀性好,配件工廠化生產螺栓連接施工方便,鋼梁防撞變形量大,對撞擊車輛效能減震效果好,對事故車輛有一定的保護作用。該項目雖然特大、大橋比例較大,但橋梁總長度比例不大,從護欄整體格調統一性,波形梁護欄與路基統一。

表3 護欄綜合指標比選表(一)

綜合比較:橋長大于50 m,內側護欄推薦50 cm SB級三波波形梁護欄。

最后,橋長大于50 m,整體式路基橋梁外側,分離式路基橋梁內外側,橋梁護欄均采用SS級墻式護欄。常用的墻式護欄有外包式、外包鏤空式、直立式、直立鏤空式及鋼扶手組合式。

從經濟角度進行比選,經濟指標詳見表4。

從表4獲悉,外包式鏤空墻式護欄造價最高1 070元/m,其次直立式鏤空墻式護欄為888元/m,外包式墻式護欄位居第三857元/m,非外包鋼扶手組合護欄位居第四767元/m,直立式墻式護欄位居第五709元/m。

表5為護欄綜合指標比選表。

(1)外包式墻式護欄:防撞性能好,變形要求小,曲線梁外邊梁毛邊起到包邊美化效果,后期維護成本低,施工難度略高,造價相對較低。

(2)外包式鏤空墻式護欄:防撞性能較好,變形要求小,曲線梁外邊梁毛邊起到包邊美化效果,鏤空增加美觀性的同時減少了主梁的恒載作用,后期維護成本較低,施工難度高,造價高。

表4 護欄經濟比選表(三)

表5 護欄綜合指標比選表(二)

(3)直立式墻式護欄:防撞性能好,變形要求小,美觀性差,后期維護成本低,施工難度一般,造價低。

(4)直立式鏤空墻式護欄:防撞性能較好,變形要求小,鏤空增加美觀性的同時減少了主梁的恒載作用,后期維護成本較低,施工難度較高,造價較高。

(5)鋼扶手墻式護欄:防撞性能好,變形要求小,鋼扶手美觀性相對較好,由于有鋼構件,后期維護成本高,施工難度略高,造價較高。

綜合比較:橋長大于50 m,整體式路基外側及分離式路基內外側護欄推薦50 cm外包式非鏤空式墻式護欄。

4 結論

(1)整體式路基段:橋梁長度小于等于50 m,內側采用50 cm A級波形梁護欄,立柱設置間距2 m,外側采用75 cm三波形梁護欄,立柱設置間距2 m;橋梁長度大于50 m，內側采用50 cm SB級三波形梁護欄,立柱設置間距1.5 m,外側采用50 cm外包式SS級鋼筋混凝土防撞護欄。

(2)分離式路基段:橋梁長度小于等于50 m,內外側均采用75 cm三波形梁護欄,立柱設置間距2 m;橋梁長度大于50 m內外側均采用50 cm外包式SS級鋼筋混凝土防撞護欄。

［1］ JTG/T D81—2006,公路交通安全設施設計細則［S］.

［2］ JTG D81—2006,公路交通安全設施設計規范［S］.

［3］ 范立礎.橋梁工程［M］. 北京:人民交通出版社,2001.

U443.7

B

1009-7716(2015)03-0065-04

2014-12-01

岳仁輝(1984-),男,安徽鳳臺人,碩士,工程師,從事橋梁設計工作。