高速公路上跨铁路桥梁防撞护栏防撞研究

摘要：高速公路上跨铁路桥梁防撞护栏不仅是保证行车安全的重要安全设施，同时桥梁结构物中防撞护栏是结构建成后行车过程中惟一可见、影响造型美观的外露工程,工程质量的好坏和几何尺寸的准确与否直接影响工程的整体形象, 综合布置上跨高速铁路立交桥的各类安全防护措施，形成有效的防护能力，设置较强的防撞设施，确保公路立交桥下高速铁路运营安全。

关键词：防撞护栏、防撞等级、荷载组合、承载能力、正截面。

中图分类号：U448文献标识码： A

一、护栏类型

高速公路的防撞护栏根据碰撞后的变形程度可分为刚性护栏、半刚性护栏、柔性护栏。其主要代表型式分别为混凝土护栏、波形梁护栏和缆索护栏。

江西高速公路桥梁一般属山区高速公路，且禁止车辆驶出路外的特点，因此必须选择刚性的钢筋混凝土加强型墙式护栏。

二、 护栏防护等级

常用路侧桥梁护栏按防撞等级由弱到强可分为B、A、SB、SA、SS五级，常用中央分隔带桥梁护栏按防撞等级由弱到强可分为Am、SBm、SAm三级。高速公路、一级公路桥梁护栏的混凝土强度等级不应低于C30。

应根据公路等级、行驶速度及车辆驶出桥外或进入对向车道有可能造成的交通事故等级按下表选取，因桥梁线性、运行速度、桥梁高度、交通量和测量构成等因素易造成更严重碰撞后果的路段，应在下表基础上提高护栏的防撞等级。

桥梁护栏防撞等级适用条件

公路等级 设计速度（km/h） 车辆驶出桥外有可能造成的交通事故等级

重大事故或特大事故 二次重大事故或二次特大事故

高速公路 120 SB、SBm SS

100、80 SA、Sam

一级公路

60 A、Am SB、SBm

二级公路 80、60 A SB

三级公路 40、30 B A

四级公路 20

对于上跨铁路的桥而言，桥梁属于山区高速公路上的分离式桥梁，跨越既有铁路线，桥梁高度较高，若桥上车辆越出桥外可能造成严重二次重大或特大铁路事故，根据《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81-2006）的规定，应在桥上设置防撞等级为SS级的防撞护栏。

铁路部门相关要求

根据铁路管理部门的相关要求，对车速较高、车流较大，机动车辆容易冲入、坠入铁路限界的公跨铁立交桥桥头和铁路隧道出入口仰坡地段，要采用公路最高等级的防护墙或防护墩进行防护，防护设施的长度、高度及防撞能力应满足要求。

另外，对于上跨运营速度较高的重要铁路干线的桥梁，需采用双层防撞护栏措施，且要求护栏间设置一定距离作为防撞分隔带。

三、 护栏型式选用及计算

根据本项目铁路等级及防撞要求，本桥左、右线桥梁两侧均采用单层钢筋混凝土加强型墙式护栏，其防撞等级采用最高防撞等级5级（SS级），防撞护栏在桥面铺装以上高度为1.10m，设置长度与桥长相同。护栏大样图如下：

SS级钢筋混凝土加强型墙式护栏大样图

防撞护栏受力计算

根据《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81-2006）的规定，SS级混凝土护栏受碰撞时荷载分布为：力的作用点为距护栏顶面5cm，碰撞荷载标准值为104kN/m，荷载分布长度为5m（具体受力图示如下图）。

SS级钢筋混凝土墙式护栏受力图示

根据截面受力特征，下面分别对A-A和B-B两个最不利断面进行受力分析：

（一）A-A断面受力计算

（1）内力计算

取1m范围护栏进行受力分析计算，则P=104kN（标准值）。

弯矩M=P・L=104×0.795=82.68kN.m

剪力V= P=104kN

（2）荷载组合

根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定，承载能力极限状态荷载组合为：

组合弯矩 γ0Md=1.1・1.0・M=1.1×1.0×82.68=90.9 kN.m

组合剪力 γ0Vd= 1.1・1.0・P=1.1×1.0×104=114.4 kN

（3）持久状况承载能力极限状态计算

1) 砼受压区高度

截面有效高度 h0=31-5=26cm=0.26m

截面配筋采用Φ16@15cm ，因此，As=0.00141m2

x=fsd・As/fcd/b=280×0.00141/13.8/1=0.029m

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.1关于相对界限受压区高度ξb的规定:

HRB335钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.56。

x≤ξb・h0=0.56×0.26=0.146m

砼受压区高度满足规范要求

2) 最小配筋率

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定:

P=100・As/b/h0=0.542，不小于45ftd/fsd=0.22,同时不小于0.2

主筋配筋率满足规范要求

3) 正截面抗弯承载力验算

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.2关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定:

fcd・b・x(h0-x/2)=13.8×1000×1×0.029×(0.26-0.029/2)

=98.2kN.m≥γ0Md=90.9kN.m

正截面抗弯承载力满足规范要求

（二）B-B断面受力计算

（1）内力计算

取1m范围护栏进行受力分析计算，则P=104kN（标准值）。

弯矩M=P・L=104×1.15=119.6kN.m

剪力V= P=104kN

（2）荷载组合

根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定，承载能力极限状态荷载组合为：

组合弯矩 γ0Md=1.1・1.0・M=1.1×1.0×119.6=131.6 kN.m

组合剪力 γ0Vd= 1.1・1.0・P=1.1×1.0×104=114.4 kN

（3）持久状况承载能力极限状态计算

1) 砼受压区高度

截面有效高度 h0=44.8-5=39.8cm=0.398m

截面配筋采用Φ16@15cm ，因此，As=0.00141m2

x=fsd・As/fcd/b=280×0.00141/13.8/1=0.029m

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.1关于相对界限受压区高度ξb的规定:

HRB335钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.56。

x≤ξb・h0=0.56×0.398=0.223m

砼受压区高度满足规范要求

2) 最小配筋率

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定:

P=100・As/b/h0=0.354，不小于45ftd/fsd=0.22,同时不小于0.2

主筋配筋率满足规范要求

3) 正截面抗弯承载力验算

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.2关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定:

fcd・b・x(h0-x/2)=13.8×1000×1×0.029×(0.398-0.029/2)

=153.5kN.m≥γ0Md=131.6kN.m

正截面抗弯承载力满足规范要求

因此，A-A及B-B截面受力均能满足规范要求。

参考文献

[1] 中华人民共和国交通部.公路交通安全设施设计规范（JTG D81-2006）.北京:人民交通出版社，2006.

[2] 中华人民共和国交通部.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）.北京:人民交通出版社，2004.

[3] 中华人民共和国交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）.北京:人民交通出版社，2004.