窄路肩条件下的波形梁护栏基础处理研究

周 琪，李 勇

（1.重庆通力高速公路养护工程有限公司 重庆 401147；2.北京中交华安科技有限公司，北京 100086）

0 引言

波形梁钢护栏是一种半刚性的护栏，是我国运用最为广泛的护栏之一，主要有护栏立柱、护栏板、防阻块或者托架以及拼接螺栓、连接螺栓组成。护栏基础作为护栏防护系统重要的部分，起到了支撑护栏立柱的关键作用。但在实际工程施工安装当中，路侧情况千差万别，往往存在着路侧路肩过窄、侧向土压力不足的问题，不能为护栏立柱提供良好的施工基础，路侧条件达不到波形梁护栏立柱的安装要求。由于这些问题的存在，在车辆与护栏发生碰撞时，护栏立柱得不到良好的侧向力支撑，常发生护栏系统整体倾覆，从而使得失控车辆驶出路外，加重了事故的严重程度，因此应当将护栏基础处理方式看作护栏系统的一个部分，整体考虑和计算。

1 基础处理方式

在我国的标准JTG/TD81-2006《公路交通安全设施设计细则》中，护栏立柱通常采用两种形式安装，一种为直接打入，一种为采用圆形或者方形钢筋混凝土基础浇筑，这两种护栏立柱的安装形式均依靠足够宽的路肩，以土的侧向土压力保障立柱具有足够的抗倾覆的能力，但在窄路肩的情况下，这两种安装形式均不适用，如图1所示。

图1 护栏基础处理不当的事故照片Fig.1 Photos of the accidental im proper handling of the guardrail

结合目前实际工程需求和施工便利性，设计了一种整体式基础处理方式，即采用了全素C30混凝土浇筑形成宽40cm，厚度为20cm的混凝土带，将路侧窄路肩硬化，从而对护栏立柱提供支撑，达到整体防护效果。结构如图2所示。

图2 护栏基础处理Fig.2 Guardrail basic processing

2 计算机模拟

2.1 基础处理模型

对该方案通过有限元仿真分析方法进行模拟碰撞，碰撞条件如下：

中型货车 10t，60km/h，碰撞角度20°，碰撞能量为 160kJ。

车辆碰撞护栏整个过程，见图3。

图3 车辆行驶姿态Fig.3 Vehicle driving posture

护栏碰撞完之后的变形，见图4。

图4 车辆碰撞后的护栏变形Fig.4 Guardrail deformation after vehicle collision

混凝土基础的破坏型式，见图5。

图5 车辆碰撞后混凝土基础的破坏状态Fig.5 Damage state of concrete foundation after vehicle collision

2.2 模拟计算结果分析

（1）车辆碰撞点附近的立柱对下部基础的影响范围为7m，且下部混凝土基础与土壤基础共同作用，整体混凝土基础出现明显裂缝，其裂缝最大宽度为8mm，长度为6m，且先于土壤基础破坏。

（2）碰撞点附近的整体混凝土出现整体裂缝，立柱折弯点出现在250mm处，折弯点较为合理，对车辆横向支撑力足够。

（3）车辆碰撞护栏之后，车辆在碰撞点附近的行驶轨迹较好，护栏整体变形较小，且碰撞点附近立柱处的20cm整体混凝土基础破坏较为合理，碰撞车辆能够顺利导出，满足碰撞标准要求。

3 护栏基础处理及实车碰撞试验验证

3.1 护栏基础处理过程

护栏基础处理过程分为四个步骤，分别为：

（1）基础压实处理。

（2）护栏立柱打桩。

（3）混凝土支模。

（4）混凝土浇筑。基础处理过程见图6。

图6 基础处理Fig.6 Basic Processing

3.2 整个碰撞过程

实车碰撞试验采用A级标准进行，即试验条件为：10吨客车，速度为60公里每小时，碰撞角度为20°，碰撞能量为160kJ。碰撞过程见图7。碰撞试验前后护栏照片，分别见图8和图9。

图7 碰撞全过程Fig.7 The whole process of collision

图8 碰撞前护栏照片Fig.8 Photo of the front bumper guardrail

图9 碰撞后护栏照片Fig.9 Photograph of the post-collision guardrail

4 总结

（1）通过计算机模拟护栏的整个碰撞过程，确立了在窄路肩情况下利用素混凝土带的基础处理方法基本可行，并分析得出了素混凝土的破坏形态和受力长度，碰撞点附近立柱处的20cm整体素混凝土基础带较为合理，碰撞车辆能够顺利导出，满足碰撞标准要求。

（2）通过实际的实车碰撞实验验证了这一结果的正确性，并为实际工程采用这一基础处理方案提供了良好的依据，该研究成果具有解决实际工程需求，方便可行的优点，可在实际工程中得到大力推广和应用。