池州长江公路大桥护栏方案比选

岳仁辉,朱 俊,张百永

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽合肥 230088)

池州长江公路大桥护栏方案比选

岳仁辉,朱 俊,张百永

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽合肥 230088)

基于池州长江公路大桥项目,对全线桥梁护栏方案选取进行论述。从安全、美观、经济、养护、施工、桥梁荷载、经济等多方面论述安徽省常用的几种护栏形式的优缺点,最后根据项目特点选取最优方案。

桥梁护栏;防撞性能;方案比选

1 概述

1.1 护栏作用、等级及形式

护栏是一种纵向吸能结构,通过自体变形或者车辆爬高来吸收碰撞能量,从而改变车辆行驶方向,阻止车辆越出路外或进入对向车道,最大限度地减少对乘员的伤害。

常用路侧桥梁护栏按照防撞等级可分为B、A、SB、SA、SS五级,常用中央分隔带桥梁护栏按照防撞等级可分为A m、SB m、SA m三级。

桥梁护栏可分为钢筋混凝土墙式、梁柱式刚性护栏、金属梁柱式半刚性护栏和组合式护栏。

1.2 护栏设置选用原则

高速公路桥梁的外侧和中分隔带必须设置桥梁护栏。桥梁护栏选择应考虑以下因素。

(1)桥梁护栏的防撞性能

根据《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2006)和《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81—2006),选取的护栏形式在强度上必须能有效吸收设计碰撞能量,阻止相应失控车辆跃出桥外或者进入对向车道,并使其正确改变行驶方向。

(2)受碰撞后的护栏变形程度

受碰撞后护栏的最大动态变形量不应超过可容许的变形距离。

(3)环境和景观要求

a.钢桥应采用金属梁柱式桥梁护栏;

b.对景观有特殊要求的桥梁宜选用梁柱式桥梁护栏或组合式桥梁护栏;

c.为减小桥梁自重，减轻车辆碰撞荷载对桥面板的影响,宜采用金属梁柱式护栏;

d.跨越大片水域的特大桥或桥下净空大于或等于10 m时,宜采用组合式或者钢筋混凝土墙式桥梁护栏;

e.二级及以上等级公路小桥、通道、明涵宜采用与相邻路基护栏同样的形式。

(4)护栏的全寿命周期成本

除考虑护栏的初期建设成本外,还应考虑投入使用后的养护成本［1-3］。

2 桥梁分布及安全性要求

池州长江公路大桥项目为长江上一条过江通道,共设置桥梁36座,主线桥梁分离立交总长10 988.06 m(不含互通及服务区匝道桥),互通及服务区匝道桥总长1 850.76 m,特大、大桥较多,代表性桥梁有长江公路特大桥(5 825 m)、秋浦河特大桥(1 215 m)、白荡河特大桥、塔湖圩大桥、同乐河大桥(577 m),其中比较有代表性大型分离立交有省道S321分离立交(97 m)、县道X001分离立交等(84 m)。

该项目公路等级为高速公路,设计时速100 km/h,根据车辆驶出桥外有可能造成的交通事故等级,应该选择SA、SA m级护栏。该项目跨越长江、秋浦河、白荡河等大型河流,特大、大桥占据比例较多,护栏安全等级宜予相应提高。

从桥梁护栏的防撞性能、受碰撞后的护栏变形程度、环境和景观要求、护栏的全寿命周期成本综合考虑,同时贯彻设计单位《高速公路桥梁护栏设置规定》会议纪要精神,结合该项目特大、大桥分布特点,桥梁护栏推荐方案如下。

(1)整体式路基段:桥梁长度小于等于50 m,内侧采用50 cmA级波形梁护栏,立柱设置间距2 m,外侧采用75 cm三波形梁护栏,立柱设置间距2 m;桥梁长度大于50 m,内侧采用50 cm SB级三波形梁护栏,立柱设置间距1.5 m,外侧采用50 cm SS级钢筋混凝土防撞护栏。

(2)分离式路基段桥梁长度小于等于50 m,内外侧均采用75 cm三波形梁护栏,立柱设置间距2 m;桥梁长度大于50 m,内外侧均采用50 cm SS级钢筋混凝土防撞护栏。

3 桥梁护栏比选情况

3.1 常用护栏样式

安徽省高速公路桥梁护栏采用常规形式有外包式墙式护栏、非外包式墙式护栏、外包式镂空墙式护栏、非外包式镂空墙式护栏、钢扶手式墙式护栏、波形梁护栏(见图1)。

图1 省内常用护栏形式

3.2 护栏选择

(1)整体式路基段

桥梁长度小于等于50 m:内侧采用50 cm A级波形梁护栏;外侧采用75 cm三波波形梁护栏,与路基护栏形式相同。

桥梁长度大于50 m:内侧采用50 cm SB级三波波形梁护栏或者50 cm SB级墙式护栏;外侧采用50 cm SS级墙式护栏。

(2)分离式路基段

桥梁长度小于等于50 m:内外侧均采用75 cm三波形梁护栏,与路基护栏形式相同。

桥梁长度大于等于50 m:内外侧均采用50 cm SS级墙式护栏。

3.3 经济比选

根据以上护栏结构形式的选择情况,存在以下几种比选情况:

(1)50 cm SB级三波波形梁护栏与50 cm SB级墙式护栏;

(2)墙式护栏形式比选:外包式、外包镂空式、直立式、直立镂空式及钢扶手式。

首先,桥长小于等于50 m,桥梁护栏采用75 cm三波波形梁护栏和50 cm A级波形梁护栏,经济指标见表1。

表1 护栏经济指标比选表(一)

再次,桥长大于50 m,桥梁内侧护栏采用50 cm SB级三波波形梁护栏与50 cm SB级墙式护栏进行比选,经济指标见表2。

表2 护栏经济比选表(二)

从表3可知,经济内侧SB级墙式护栏592元/m,波形梁护栏668元/m,波形梁护栏比墙式护栏多72元/m,但波形梁护栏自重较轻,给梁体带来的不利荷载小,同时波形梁外观色彩鲜艳,美观性好,配件工厂化生产螺栓连接施工方便,钢梁防撞变形量大,对撞击车辆效能减震效果好,对事故车辆有一定的保护作用。该项目虽然特大、大桥比例较大,但桥梁总长度比例不大,从护栏整体格调统一性,波形梁护栏与路基统一。

表3 护栏综合指标比选表(一)

综合比较:桥长大于50 m,内侧护栏推荐50 cm SB级三波波形梁护栏。

最后,桥长大于50 m,整体式路基桥梁外侧,分离式路基桥梁内外侧,桥梁护栏均采用SS级墙式护栏。常用的墙式护栏有外包式、外包镂空式、直立式、直立镂空式及钢扶手组合式。

从经济角度进行比选,经济指标详见表4。

从表4获悉,外包式镂空墙式护栏造价最高1 070元/m,其次直立式镂空墙式护栏为888元/m,外包式墙式护栏位居第三857元/m,非外包钢扶手组合护栏位居第四767元/m,直立式墙式护栏位居第五709元/m。

表5为护栏综合指标比选表。

(1)外包式墙式护栏:防撞性能好,变形要求小,曲线梁外边梁毛边起到包边美化效果,后期维护成本低,施工难度略高,造价相对较低。

(2)外包式镂空墙式护栏:防撞性能较好,变形要求小,曲线梁外边梁毛边起到包边美化效果,镂空增加美观性的同时减少了主梁的恒载作用,后期维护成本较低,施工难度高,造价高。

表4 护栏经济比选表(三)

表5 护栏综合指标比选表(二)

(3)直立式墙式护栏:防撞性能好,变形要求小,美观性差,后期维护成本低,施工难度一般,造价低。

(4)直立式镂空墙式护栏:防撞性能较好,变形要求小,镂空增加美观性的同时减少了主梁的恒载作用,后期维护成本较低,施工难度较高,造价较高。

(5)钢扶手墙式护栏:防撞性能好,变形要求小,钢扶手美观性相对较好,由于有钢构件,后期维护成本高,施工难度略高,造价较高。

综合比较:桥长大于50 m,整体式路基外侧及分离式路基内外侧护栏推荐50 cm外包式非镂空式墙式护栏。

4 结论

(1)整体式路基段:桥梁长度小于等于50 m,内侧采用50 cm A级波形梁护栏,立柱设置间距2 m,外侧采用75 cm三波形梁护栏,立柱设置间距2 m;桥梁长度大于50 m，内侧采用50 cm SB级三波形梁护栏,立柱设置间距1.5 m,外侧采用50 cm外包式SS级钢筋混凝土防撞护栏。

(2)分离式路基段:桥梁长度小于等于50 m,内外侧均采用75 cm三波形梁护栏,立柱设置间距2 m;桥梁长度大于50 m内外侧均采用50 cm外包式SS级钢筋混凝土防撞护栏。

［1］ JTG/T D81—2006,公路交通安全设施设计细则［S］.

［2］ JTG D81—2006,公路交通安全设施设计规范［S］.

［3］ 范立础.桥梁工程［M］. 北京:人民交通出版社,2001.

U443.7

B

1009-7716(2015)03-0065-04

2014-12-01

岳仁辉(1984-),男,安徽凤台人,硕士,工程师,从事桥梁设计工作。