新型SBm級低變形組合式活動護欄在巴南高速公路的應用分析

王鼎

（四川秦巴高速公路有限責任公司，四川成都610000）

0 引言

中分帶活動護欄是一種被動安全設施[1]，對于避免失控車輛沖出路外、減輕事故后果、降低發生二次事故的概率具有重要的實際意義[2]。中分帶活動護欄的型式也應隨著道路通行條件的改變而進行相應的調整[3]。巴南高速公路于2013年3月全線通車，至今已有9年。自米倉山隧道貫通以來，巴南高速公路車流量劇增，道路安全及保通保暢任務艱巨。巴南高速公路原主線中央開口和隧道進出口處均采用預應力桁架式活動護欄，兩側以兩波波形梁護欄或三波波形梁護欄連接封閉，此活動護欄符合《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81—2006)中的要求。

經過多年運營，原設置的多處預應力桁架式活動護欄鋼絞線的錨固頭老化銹蝕,預應力喪失較為嚴重，防撞性能大大降低，已經不能滿足現行規范要求[4]，存在較大安全隱患，如圖1所示。現行《公路交通安全設施設計規范》中規定：“中央分隔帶開口護欄防護等級宜與相鄰路段保持一致。現行良好路段經論證可低于相鄰路段1～2 個等級，但高速公路中央分隔帶開口護欄不得低于3（Am）級。”巴南高速路段的護欄為A 級兩波波形梁護欄和SB 級波形梁護欄，結合《公路護欄安全性能評價標準》（JTG B05—01—2013）[5]的相關要求，此段宜采用SBm 級護欄。

圖1 桁架式活動護欄鋼絞線的錨固頭老化銹蝕部位

1 活動護欄間距及開口長度改造原則

對巴南高速全線活動護欄進行梳理，確定改造的原則。對處于互通式立體交叉、隧道、特大橋、服務區等構造物前后，以及整體式路基、分離式路基的分離（匯合）處予以保留。對于活動護欄長度超過40m，原活動護欄兩端為A 級或SB 級波形梁護欄，在保證活動護欄長度為40m 后，拆除或新增A 級波形梁護欄或SB 級波形梁護欄，保證兩端A 級和SB 級波形梁護欄端部過渡段長度為14m（符合規范的斜率規定），并安裝上防眩板；對于隧道進出口外活動護欄，長度為42m。

根據以上活動護欄設置原則調查國內市場，發現各家活動護欄結構均不同，在防護性能方面和適用性方面也存在較大差異。為此，需要明確活動護欄的選取原則，首先，護欄最大橫向動態外延值要小，不能有引發二次事故的隱患；其次，需要考慮預埋套管的埋深對于橋面前后及中分帶管線的影響，避免施工安裝時管線埋深不滿足預埋套管高度要求；再次，需要考慮在通車路上施工，選擇一款施工效率高的活動護欄；最后，在保證防護等級和上述條款的前提下，選擇一款經濟性的活動護欄。

綜合以上因素，需要采用一款主體為整體式焊接、變形量小、錨固淺、防護等級不小于SBm 級、安全可靠的同時經濟性較好的活動護欄。經市場調查后，最終確定為新型SBm 級低變形組合式活動護欄。這款護欄具有以下技術特點：

第一，鋼管剪切力約600kN（60t)，材質Q355 鋼管剪切力約160kN（16t)，立柱最大力矩處合計76t 剪切力。

第二，護欄最大橫向動態位移外延值（W）＜1m，減少二次事故的隱患。

第三，護欄段之間的橫梁順行車方向搭接，護欄段之間過渡導向效果優良。

第四，萬向腳輪設有可旋轉支腳，支腳增加與地面接觸面積，可有效防止腳輪陷入瀝青路面。

第五，護欄立擋采用整體壓型工藝加工，保證了護欄整體強度。

第六，護欄設計有立柱輔助支撐功能結構，保證護欄在腳輪系統失效后保持護欄高度無明顯變化、防護性能不受影響，該結構同時具有立柱打開懸吊功能，可簡化立柱打開過程。

第七，護欄立柱預埋套管底部設計有焊接鋼板，能夠防止雨水順管而下直接進入路面基層。

第八，護欄端頭框架全部設為6m 段，其波板上設有三處過渡連接螺栓孔位，可適用標準護欄端部不同寬度搭接。

第九，護欄活動框架采用整體焊接方式加工，減少了現場裝配構件，縮短了每一處的施工周期。

2 新型SBm 級護欄的車輛碰撞實驗結果分析

根據《公路護欄安全性能評價標準》（JTG B05-01-2013）中對護欄的評價要求，對新型SBm 級組合式活動護欄的中間點和距離端部2m 處構件進行了小型客車、中型客車和大型貨車3 種車輛共6 次的碰撞測試。小型客車碰撞護欄后無跨騎護欄，車輛可正常導出，測量的護欄最大橫向動態位移外延值為300mm。中型車輛碰撞護欄后無跨騎護欄，車輛可正常導出，測量的護欄最大橫向動態位移外延值為435mm。大型貨車碰撞護欄后無跨騎護欄，車輛可正常導出，測量的護欄最大橫向動態位移外延值為332mm。車輛加速度指標等滿足要求，碰撞后護欄未侵入C 值（側向余寬），測試結果如圖2、3、4所示。

2.1 碰撞時刻（見圖2）

圖2（a） 小型客車碰撞時刻理論頭部位移值

圖2（b） 中型客車碰撞時刻理論頭部位移值

2.2 乘員碰撞速度（見圖3）

圖3（a） 小型客車乘員碰撞速度

圖3（b） 中型客車乘員碰撞速度

2.3 乘員碰撞后加速度（見圖4）

圖4（a） 小型客車乘員碰撞后加速度

圖4（b） 中型汽車乘員碰撞后加速度

經測試，新型SBm 級低變形組合式活動護欄的阻擋、導向及緩沖功能均滿足規范要求，碰撞后車輛未出現翻車、穿越及騎跨試驗樣品現象，碰撞后試驗樣品及碎片未出現侵入乘員艙現象，碰撞后車廂軌跡滿足導向駛入框要求，其安全性能滿足四（SBm）防護等級的要求。由實車碰撞實驗結果可知，新型SBm 級護欄的阻攔、緩沖、導向功能均滿足要求，且遭受碰撞后，變形量較小，能有效減緩二次事故發生的可能。

3 活動護欄的其他功能

中央分隔帶活動護欄在臨時開放時要方便開啟與關閉，并具有可移動性，宜在l0min 內開啟10m 或以上長度。中央分隔帶活動護欄端部需要與中央分隔帶護欄標準段在結構和剛度上進行合理過渡。在選取中央分隔帶活動護欄形式時，其實車足尺碰撞試驗時所連接的中央分隔帶護欄標準段寬度不能小于實際工程相鄰中央分隔帶護欄標準段寬度。要求移動快捷，并具有防撞性能，在發生碰撞時，中央分隔帶活動護欄各結構組成部分不能分散，不能對碰撞車輛及其他車輛產生損壞或傷害。活動護欄設置位置不得侵入主線建筑界限，應參照標準護欄段落設置附著式輪廓標，輪廓標設置間距、安裝高度等要求，應與相鄰護欄協調一致。

除此之外，安裝好的活動護欄上應設置導向及防眩設施，選用的附著式輪廓標Atl 型(黃色反光片)，在活動護欄左右側以16m 間距安裝。安裝輪廓標時，放射體應面向交通流，其表面法線應與公路中心線保持0～25o。結合該活動護欄的實際情況，所采用的玻璃鋼模壓成型防眩板原材料性能應符合（GB/T 24721.1—2009）中4.1.1 的相關規定。防眩板的設置間距為lm,安裝于中央分隔帶開口處活動護欄及漸變段中分帶支架上，活動護欄應預留好防眩板安裝位置，防眩板迎車面按線形粘貼V 類鉆石級反光膜條，以增加導向效果。

4 實際應用

新型SBm 級低變形組合式活動護欄的各項技術指標及安全性能均滿足規范要求，安裝完成后整體感官質量較好，線形平順，搭接處連接緊密，打開時移動靈活，打開后占用路面空間較小，輪廓標及防眩板等附屬設施均按照設計要求完善，夜間行駛時的導向及防眩效果優良，如圖5所示。該護欄能在10min 內開啟20m。新型SBm 級低變形組合式活動護欄對碰撞中央分隔帶開口處護欄的車輛起到了有效防護作用，大大降低了車輛穿越活動護欄與對向車輛發生碰撞的事故概率，為巴南高速的安全通行及保通保暢提供了有力保障，經濟和社會效益顯著。

圖5 安裝完成效果圖

5 結語

分析了中分帶活動護欄對于交通安全的實際需求，提出的新型SBm 級低變形組合式活動護欄，其阻攔、緩沖、導向功能均滿足要求，且開啟速度快、變形量小，將新型SBm 級低變形組合式活動護欄應用于巴南高速公路中央分隔帶開口處的效果達到預期，同時為后續類似的改造項目積累了經驗。