成樂高速新澤西護欄優化設計

龔 潔 ，王學光

（1.四川成樂高速公路有限責任公司，四川成都 610000；2.北京新橋技術發展有限公司，北京 100088）

0 引言

新澤西護欄目前已被廣泛應用于高速公路中央分隔帶，高速公路中央分隔帶寬度為100～150cm 的路段多數采用新澤西護欄，四川的綿廣、成渝高速中央分隔帶均采用新澤西護欄。

與傳統的波形梁護欄相比較，新澤西護欄在路面基層施工完成后就進行安裝，大大縮短工期；不對路面造成破壞，大大減少了雨水對路面的損害；剛性、防撞性相對較高，在重大撞擊事故中安全性較好，可有效避免車輛因事故穿越至對面車道引發二次事故。

成樂高速為四擴八的擴容建設項目，考慮到項目建成后的交通量有所增加，且大型車輛所占比例較高，而波形梁護欄阻擋大型車輛的能力有限，同時，由于本項目在優化過程中需考慮景觀綠化，依據現行《公路交通安全設施設計細則》（JTG/T D81—2017）規定，中分帶波形梁護欄立柱埋入深度范圍內須保證土壓實度，不利于護欄綠化防眩的設置，因此本項目選取混凝土護欄，防護等級為五（SAm）級。

1 新澤西護欄的優化

1.1 原設計結構形式

根據現行《公路交通安全設施設計細則》（JTG/TD 81—2017）規定，將中分帶混凝土護欄分為整體式和分離式兩種結構形式，考慮到本項目建成后需要進行景觀綠化，因此本項目選取分離式混凝土護欄結構形式，如圖1 所示，而設計細則規定的分離式中分帶混凝土護欄斷面要求單側混凝土護欄斷面形狀與對應的路側混凝土護欄相同（路側混凝土護欄斷面見圖2）。設計細則中具體規定了SAm 級混凝土護欄的坡面形式和主要輪廓尺寸，護欄結構尺寸為路面以上高度（H）為100cm，護欄頂寬20cm，底寬（B）50.3cm，H1為 74.5cm，B1為 10cm，B2為 7.8cm。但未對混凝土護欄配筋給出明確的規定。

圖1 設計細則中規定的中分帶混凝土護欄斷面

圖2 路側F 型混凝土護欄斷面結構形式

1.2 設計優化內容

根據成樂高速現有中央分隔帶混凝土護欄設計，采用理論分析、計算機仿真方法，提出中央分隔帶混凝土護欄優化結構，并依據《公路護欄安全性能評價標準》（JTGB 05-01—2013），對優化后護欄結構進行安全性能評價，驗證其是否能達到五（SA）級防護等級，具體內容包括：

（1）采用理論分析、計算機仿真方法，提出寬度為1.5m 的中央分隔帶混凝土護欄優化結構。

（2）針對優化后的中央分隔帶混凝土護欄結構，進行實車足尺碰撞試驗組織，按照《公路護欄安全性能評價標準》（JTGB 05-01—2013）規定的五（SA）級防護等級碰撞條件要求，完成實車足尺碰撞試驗，并進行安全性能評價，驗證其是否能達到五（SA）級防護等級。

1.3 優化設計結論

（1）比較結果為車輛碰撞加強型坡面混凝土護欄的加速度最大值小于碰撞單坡面混凝土護欄和改進型坡面混凝土護欄的加速度最大值，說明加強型坡面的緩沖性能較優于單坡面。

（2）通過分析可知，加強型坡面更容易使車輛恢復到正常行駛姿態，且乘員所受沖擊較少，導向功能和緩沖功能均較優?；谧o欄迎撞面坡面分析和阻爬坎功能分析結果，本項目優化后護欄結構選用加強型（帶有阻爬坎的改進型）坡面。

（3）通過優化，在保證安全防護要求的前提下，減小了護欄斷面尺寸，提高了護欄的經濟性。另外，護欄背部優化為豎直面、增加兩側護欄墻體間凈距，提高了施工效率，且有利于中分帶結構物的設置和綠植的生長；通過對護欄配筋的設計，增加了護欄保護層厚度、提高了鋼筋防腐性，提升了護欄在成樂高速的適用性。

（4）通過優化，將支撐塊布置方式確定為間距2m 的預制支撐塊，減小了工程量；并對枕梁結構進行優化，提升了針對擴容工程分幅施工需求的適應性；且根據設計細則的要求將護欄基礎嵌固確定為10cm，進一步提升了安全性。

優化后的護欄頂寬15cm，底寬33cm，路面以上高度1m，兩側護欄墻體間凈距為840mm；護欄背部為豎直平面，方便預制和背部連接螺栓的定位，如圖3 所示。

圖3 優化后的護欄

經計算，優化后路基段中分帶混凝土護欄材料用量：C30 混凝土用量約497.59m3、鋼筋用量約43.5t，型鋼用量約6.86t。若C30 混凝土材料單價按 800 元/m3、鋼筋材料單價按 6000 元/t、型鋼材料單價按10000 元/t 計，則優化后中分帶混凝土護欄雙側每延公里工程造價約72.8 萬元。

2 依托工程應用

本段依托工程為青龍場試驗段，沿成樂高速公路原路加寬，起于青龍場（K43+000），止于眉山互通（K71+000），主要控制點為青龍場、彭山、眉山，路線里程長度28km。

在應用時，對以下幾個方面進行調整：

（1）為了進一步提升混凝土護欄的強度及外觀效果，控制項目質量，墻體的混凝土由C30 混凝土提升為C40 混凝土。

（2）為了提升護欄的整體協同受力效果，支撐塊的厚度由10cm 增加到16cm。

（3）為了提升護欄的整體結構和強度，枕梁采用現澆滿鋪的形式。

（4）為滿足本項目排水設施要求，在護欄兩側墻體底部增加泄水孔。

（5）端頭，護欄端頭采用圓形端頭，并采用C30 混凝土預制。

綜上所述，青龍場試驗段路基段混凝土護欄采用集中預制施工方法，預制的標準段長度采用4m，高1.09m，底部寬33cm，上部寬15cm，護欄間采用M24 彎螺栓連接方式，在護欄與路面交界處預留φ50mm 的PVC 橫向泄水孔，縱向間距2m，以利于中分帶橫向排水。預留R45mm 的安裝槽，以便于吊裝、運輸、安裝，新澤西護欄應用數量如表1 所示。

圖4 新澤西護欄實際安裝效果

3 結語

（1）通過實車足尺碰撞試驗，優化后的護欄結構等級達到五（SA）級（防護能量400kJ），各項指標滿足《公路護欄安全性能評價標準》（JTG B05-01-2013）的要求。

（2）通過對護欄結構的優化，護欄雙側每延公里工程造價約72.8 萬元。

（3）通過對護欄斷面、配筋和基礎的優化，更有利于中分帶結構物的設置和綠植的生長，養護及維修方便，提高了施工效率。

優化后中央分隔帶混凝土護欄結構，在保證其安全防護性能的同時，充分體現了安全、經濟的公路建設理念，社會效益顯著，同時可在滿足設置條件的其他路段推廣應用，應用前景廣闊。