浆砌片石护栏抗撞击性能分析

【摘 要】在山区公路中，浆砌片石挡墙因其原材料丰富易于取材、结构简单、造价低廉、施工方便等优点，得到了广泛的应用。本文即研究在建公路浆砌片石护栏挡墙在实际应用中是否能够有效的防止车辆越出路外，从而保障车辆及人身安全的鉴定分析。

【关键词】浆砌片石挡墙；应用；鉴定分析

1研究背景

随着我国乡村公路建设的迅速发展，运营往来车辆不断增多。但由于安全设施的缺乏，使乡村公路交通事故发生频率日显增多。为有效提高乡村公路运营过程中的安全保障能力，加大浆砌片石墙式护栏乡村公路安全设施的建设力度已成为当前乡村公路建设发展的重中之重。

2.工程概况

实验路段位于蓟县下营镇郭家沟路浆砌片石墙式护栏工程为试验场地，两侧护栏为浆砌片石混凝土护栏，浆砌片石墙式护栏宽度大于50cm，路面以上高度为90cm，石材强度等级大于MU30并且砌筑砂浆不小于M10。片石形状无限制，但其中部厚度需要大于10 cm。石料的压碎强度值在25 MPa以上。

3.撞击性能测试

本次试验是为了初步检验浆砌片石护栏在受到单点作用力的耐撞性能，为该防护栏进一步开发研究提供数据支持。

3.1实验准备

取千斤顶，百分表，支座，盒尺等实验材料，采用压路机做为千斤顶支撑底座。

加载装置：

试验时顶进部位采用10T携带压力表的卧式千斤顶施加水平力，以20cm×20cm×12cm及30cm×30cm×20cm钢板为受力接触面，可通过量表读数来控制加荷载的大小，并将其与浆砌片石相连接，受测部位距地面高度为65cm处。

基准装置：

设置基准点是为了量测浆砌片石墙体在力作用点处位移和转角。本次试验基准装置设在试验墙体正面水平位移的反方向，与试验墙体的净距在1m左右。浆砌片石墙式护栏位移变化通过150mm电子位移计监测，位移计的监测位置与水平受力钢板位置平行高度，分别距墙式护栏地面0.50m和0.70m位置，如图3.1所示。

图3.2

3.2试验加载方式：

1）荷载分级：通常将预先估计的最大荷载的1/10-1/15取为增级荷载，每级荷载加载量为2.5-10KN.

2）加载过程与位移监测：应力荷载从20KN开始施加，采用逐级递增荷载加荷，直至护栏墙体完全断开破坏为止。

3）试验终止条件：①恒定荷载下，浆砌片石墙体水平向位移急剧增加，变化速率逐渐加快。②大道试验要求的蓟县破坏荷载或最大位移。最大位移为12-18mm。③浆砌片石墙式护栏墙体开裂断开。

在达到极限破坏荷载完全开裂断开后认为达到破坏状态，终止试验。（本次试验加荷到67.6KN）。

3.3浆砌片石墙式护栏水平荷载试验分析

千斤顶作用点在钢板中心，2个百分表支在钢板斜对角处。表3.1列出试验得到的部分位移数据。

墙体抵抗的动能量值可由能量守恒公式：

En=1/2F×=1/2F（F×C）= =1/2F2C计算得出。

式中：F为运动物体最大冲击力；为沿水平作用力方向上的总变位；

C：综合弹性变形系数，即单位力所产生的变形.

将表3.2中不同水平力作用下所产生的竖向变形代入公式得不同作用力下墙体的消能值：

E30=1/2×（30×103）2×（1.9×10-3）/（ 30×103）=28.5KJ

根据公路规范中撞击力公式：F=WV/gT进行乡村公路运行速度下的不利条件撞击力计算，式中F为运动物体撞击力（KN），W为运动物体重力（KN），g为重力加速度g=9.8g/s2，T为碰撞作用时间，碰撞模拟取值在0.57s.将W=20t，V=40km/h=11.11m/s参数代入公式可得：F=（20×103×11.11）/（9.8×0.57）=39.78×103N=39.78KN≈40KN。

因而可取40KN力为乡村公路运行速度下发生碰撞的受力代表值，E60=E代表=1/2×（40×103）2×（4.31×10-3）/（40×103）=86.2KJ>60KJ.这与护栏碰撞模拟试验提出的能量水平值是相吻合的，具有良好的安全防护功能，所以研发的新型护栏起到了阻挡、转向、减速的作用，满足了相关法规要求。

参考文献

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【2】 袁铜森、康炫武、张敏、方明.我省交通安全设施检测技术的总结与综合评价，湖南交通科技，2007，3.159-163.

【3】 王建军、刘已橙、吴宜淞，高速公路交通安全设施系统评价指标及评价方法研究.交通运输系统工程与信息，2007，8. 66-70