高速公路護欄設計優化探討

（新疆維吾爾自治區交通規劃勘察設計研究院第一交通設計院，新疆 烏魯木齊 830006）

一、引言

安全設施能夠在一定程度上確保高速公路的安全運行，當前，我國主要是在其滿足規范要求的基礎上進行設計。但現行規范對高速公路安全設施規定較少，在實際設計時不利于確定具體的設計參數。因此，對高速公路安全設施的優化設計進行研究是非常有必要的。

二、護欄設計中存在的問題

當高速公路護欄設計不當時，不僅無法起到防護作用，反之還有可能形成路側障礙物。因此，在設計高速公路護欄時，一定要考慮設計的合理性以及有效性。當前，國內在高速公路護欄設計方面主要存在以下問題。

（一）護欄設置的位置不合理

現行設計規范沒有明確限制護欄與障礙物之間的設置距離，因而常出現護欄緊靠障礙物的情況。當發生交通事故時，護欄與車輛碰撞后，因護欄的變形空間較小從而使車輛與周邊建筑物發生碰撞，進一步加大事故損傷程度。因此，應結合道路的實際情況設計護欄，確保其能夠發揮有效作用。

（二）護欄過渡段的設置不合理

當前護欄過渡段在設計時主要有兩方面問題，一方面是當護欄的長度較短時，沒有體現出增強的剛度差；另一方面是剛度不一致的護欄沒有有效的連接。此外，鑒于國內外交通情況不同，因此在設計護欄過渡段時，不能直接照搬國外的設計標準。

設置高速公路護欄的主要目的是降低并控制碰撞事故的損傷程度，而護欄的防撞目的主要通過吸收車輛的碰撞能量來實現，發揮作用的護欄是將摻量破壞作為代價的，這說明車輛在碰撞護欄之后可能會出現更加嚴重的交通事故，護欄的防護作用存在正面以及負面的效應。因此，護欄的設計應盡量揚長避短，將護欄的設計理念貫穿其中，使護欄防護作用與其正面效應同時達到最大。

要實現護欄的設計理念，需考慮以下幾方面內容：一是確保護欄有最佳的設置位置，以避免護欄受到碰撞；二是確保護欄的過渡段具有最佳的處理效果，以降低撞擊程度。

三、護欄設置位置優化

護欄設置時的主要影響因素包括護欄的變形量、護欄與臨近障礙物的距離以及護欄與路緣石之間的關系等。

（一）橫向偏位

護欄與臨近行車道邊緣或護欄與周邊障礙物之間的距離可稱為護欄的橫向偏位。以安全性的角度出發，可將護欄看做道路障礙物中的一種，因此應盡可能保證護欄與車道位置的間隔距離，以避免駕駛員將其看做障礙物，影響車輛行駛。應將護欄設置在避讓線之外，對于不同車速下護欄與避讓線的距離可按表1選取。

表1. 避讓線橫向距離推薦值

護欄設置的位置要盡可能偏離車道，必須滿足護欄能夠正常發揮功能，確保護欄具有足夠的變形空間。因此，在選擇護欄的形式時，除了要考慮護欄碰撞變形的情況外，還需考慮護欄設置的位置。

（二）護欄的變形量

控制護欄在受到碰撞之后的變形量是設置護欄時需要考慮的重要因素之一。具體方法為：在中央分隔帶位置采用分設型波形梁護欄，并加密處理立柱處，從而提高護欄剛度，減少車輛與護欄碰撞之后護欄所產生的變形量，確保被防護物體與護欄之間的橫向間距滿足要求。這樣不僅能夠避免車輛與剛性物體的碰撞，還能避免出現因剛性物體倒塌引起的二次事故。

（三）地形條件

護欄在車輛碰撞時車輛不離地、懸掛系統的變形較小時，防護效果最佳。因此，行車道以及護欄所處的地形條件會影響護欄碰撞性能。尤其是路緣石和路側邊坡的位置，若發生交通事故時，車輛駛過路緣石以及路側邊坡與護欄碰撞前，將會出現騰空的現象，嚴重時可能會出現飛躍護欄的情況。

當將路緣石與護欄組合使用時，車輛與護欄發生碰撞之外的運動軌跡主要受以下幾方面的影響：車輛的尺寸以及懸掛系統，路緣石的尺寸以及形狀等。在實際分析時，應考慮車輛的行使速度以及碰撞后果，不應在設計速度較高的道路設置路緣石。若將波形梁護欄聯合路緣石一起使用，應滿足路緣石的高度在100mm以下的條件，若路緣石超出100mm，應采取措施提高護欄剛度。

此外，若邊坡坡度在1:10以下，建設設置路側護欄，若邊坡坡度在1:6以上，不宜設置護欄，若條件限制必須設置，那么需確保側向空間的余量充足，以控制車輛與護欄的碰撞高度。

四、護欄過渡段優化

本文以路橋的護欄過渡段作為研究對象，過渡段以及連接裝置是組成橋梁護欄過渡段的重要部分，設計要點主要有：橋梁混凝土護欄與一般路段的波形梁護欄的連接處采用過渡段，鑒于兩處位置所采用的的護欄結構不同，因此不宜在橋頭位置斷開，也不能在沒有加強處理之前直接連接過渡段；若波形梁護欄的防護對象為橋墩等剛性物體，且護欄的變形量無法滿足與剛性體側向距離要求時，應將過渡段設置在剛性物體左右一定范圍內；為確保半剛性護欄過渡到剛性護欄時具有逐漸平穩增強的剛度以及強度，可將其立柱間的距離減少或將立柱的尺寸增加。

在初步設計波形梁過渡式路橋護欄的過渡段時，需要注意以下幾方面：

（1）波形梁過渡段的寬度是逐漸過渡的，過渡到最后與橋梁混凝土護欄的高度相等；

（2）按照分配受力和剛度的要求，可逐漸增加波形板的厚度，以在波形板沿著卷邊儲存能量，或以設置不同直徑鋼管在過渡梁后的方式來儲存能量，從而進行剛度分配；

（3）在已建橋梁的過渡梁連接混凝土護欄時，可采用在混凝土中植入膨脹螺栓的方式，在新建橋的過渡梁連接混凝土護欄時，可以預埋鋼板的方式進行錨固連接。

五、結語

本文選取了影響護欄設計合理性以及安全性的主要因素：護欄的設置位置以及護欄過渡段的設計作為主要的研究對象，并據其所存在的問題提出優化設計方法。設置安全設施是確保高速公路安全運行重要因素，設計研究人員在設計安全設施時，除了要確保安全以及降低事故損失的角度出發外，還需考慮安全設施使用時的人性化和方便性。