第六章專題：引水岔管設計高速公路護欄的類型、等級及材料分析概述1.1高速公路護欄的類型根據(jù)車輛撞擊到后護欄的變形程度，高速公路護欄可大致分為剛性護欄、半剛性護欄和柔性護欄三種護欄。每種形式的護欄都有其優(yōu)缺點，適應不同的高速公路，目前半剛性護欄是高速公路上應用較為廣泛的一種護欄。1.1.1剛性護欄剛性護欄是一種結構堅固穩(wěn)定，不易變形的護欄，常常設置在橋梁上。由于剛性護欄堅固穩(wěn)定，故而在車輛撞到護欄上時，其本身的結構不易受到損害，但卻不能減少車輛和車內人員的危險性，保護力不足。但是由于剛性護欄不易變形，所以在發(fā)生車輛碰撞時，它具有較好的穩(wěn)定性，主要代表型式是混凝土護欄，如圖4-1所示。混凝土護欄具有一定的墻式結構，結構極為穩(wěn)定，基本不會發(fā)生變形，故維修費用很低。當車輛撞到混凝土護欄上時，護欄本身的受到的傷害不大，但會對車輛和車內人員產生較大的傷害，對人們的生命財產安全起到極大的危害[15]。在高速公路上，混凝土護欄主要設置于匝道中央分隔帶和服務區(qū)處。圖4-1混凝土護欄1.2.2半剛性護欄半剛性護欄是高速公路上應用較為廣泛的一種護欄，這種護欄是主要由波形鋼護欄板和立柱組成。在車輛碰撞到護欄上時，護欄會通過本身與車輛之間的摩擦吸收部分碰撞能量，而且護欄本身會產生一定的彈性緩解沖擊力，碰撞能量大多由護欄、路面和土基吸收，通過護欄的變形降低車輛的碰撞速度，并護欄的彈力還會將車輛反彈回原本的行駛車道，從而減輕車輛的損壞，保障乘客的安全[16]。半剛性護欄是高速公路上應用最為廣泛的護欄，其主要代表型式是波形梁護欄，如圖4-2。波形梁護欄不僅擁有剛性護欄的剛度，而且擁有柔性護欄的柔度，主要通過自身和土基的變形吸收碰撞能量，對護欄本身和車輛乘客的安全均具有一定的保護作用。除此之外，波形梁護欄上安裝有輪廓標，駕駛員可以通過設置在高速公路護欄上的輪廓標發(fā)現(xiàn)可以護欄的存在和道路的走向，從而提前避免交通事故的發(fā)生。其結構簡單，成本合適，安全性高，安裝簡單，便于管理與養(yǎng)護，高速公路上應用范圍最廣，常用于高速公路主干道的路側、中央及匝道的路側。在對波形梁護欄等級的選擇上，不同的高速公路的道路情況和交通情況不同，則需要的護欄的防撞等級不同。波形梁護欄的防撞等級主要分為適合于高速公路一般路段的A級波形梁護欄和適用于比較危險的路段的S級波形梁護欄。按設置地點可以將高速公路護欄分為路側護欄和中央分隔帶護欄兩種。本文便是按照設置地點對其進行分類，分別對路側護欄和中央分隔帶護欄進行設計。圖4-2波形梁護欄1.1.3柔性護欄柔性護欄是一種具有一定彈性的韌性護欄，由立柱和多根纜索組合而成。纜索通過立柱連接在一起，形成網(wǎng)狀，當車輛撞擊到護欄上時，纜索不僅會發(fā)揮其緩沖能力將車輛拉住，緩解車輛的撞擊力，并吸收碰撞能量，減輕碰撞對車輛和車內人員的傷害，而且柔性護欄的彈力還會將車輛反彈回原本的行駛車道，對環(huán)境和車輛均具有一定的保護作用。除此之外，由于立柱之間只有幾根纜索連接在一起，縱向上纜索之間的距離較大，故而當駕駛人員在開車時，視線不會被阻礙到，可以更好的觀察公路附近的環(huán)境情況，有利于駕駛員的安全駕駛。柔性護欄的主要代表型式是纜索護欄，如圖4-3。纜索護欄的纜索是由鋼絲繩制成的，堅固且柔韌性強，緩沖性能好，防撞能力高，且成本和安全等級適中。由于立柱之間只有幾根纜索連接在一起，故刮風下雪時，護欄所承受的壓力較小，不易被吹倒，也不會在護欄上堆積有大量的堆雪影響駕駛員的視線，故該護欄的耐風雪性和通透性較強。纜索纜索護欄主要設置于風景名勝區(qū)的高速公路，用于保護旅游區(qū)內的景觀不被越過護欄的車輛毀壞，而且稀疏的鋼絲繩不會阻礙到游客的視線，便于游客觀賞自然景觀[17]。由于車輛撞擊到纜索護欄上的碰撞能量大多數(shù)被護欄本身吸收，護欄本身受到的破壞力較大，易損壞，所以使用一段時間后就需要對其進行替換或維修，且維護困難，故與其他兩種護欄相比，纜索護欄所需的管理和養(yǎng)護費用較多。圖4-3纜索護欄1.2高速公路護欄的等級1.2.1高速公路護欄的等級不同的高速公路有著不同程度的交通安全問題，因此面對不同的高速公路應根據(jù)其實際情況選擇不同防撞等級的護欄。路側護欄的和中央分隔帶的各項護欄防撞等級及其各項技術指標應符合表4-1所示。表4-1高速公路護欄的等級防撞等級碰撞條件性能評價路側護欄中央分隔帶護欄碰撞角度（°）碰撞速度（km/h）車輛質量（t）最大碰撞能量(kJ)加速度（g）B201001.570≤20g204010AAm201001.5160≤20g206010SBSBm201001.5280≤20g208010SASAm201001.5400≤20g208014SS201001.5520≤20g2080181.2.2高速公路護欄的代號為了降低交通危險、保障交通安全，根據(jù)高速公路路況的不同，需要選擇不同型號的護欄。我國根據(jù)護欄的種類、防撞等級、立柱間距和埋入基礎的方式等幾方面對每種護欄做出來了相應的代號，高速公路上的護欄主要有如表4-2幾類代號。護欄種類護欄名稱護欄等級護欄代號路側護欄波形梁護欄B級路側波形梁護欄Gr-B-4EA級路側波形梁護欄Gr-A-4EGr-A-2ESB級路側波形梁護欄Gr-SB-2ESA級路側波形梁護欄Gr-SA-2E纜索護欄B級路側纜索護欄Ge-B-7EA級路側纜索護欄Gc-A-7E鋼背木護欄B級路側鋼背木護欄T20A級路側鋼背木護欄T40中央分隔帶護欄波形梁護欄Am級中央分隔帶波形梁護欄Gr-Am-4EGr-Am-2ESBm級中央分隔帶波形梁護欄Gr-SBm-2ESAm級中央分隔帶波形梁護欄Gr-SAm-2E表4-2高速公路護欄的代號1.3高速公路護欄的材料1.3.1高速公路波形梁護欄各種材料規(guī)定:（1）按照《碳素結構鋼技術條件》(GB700-88)所規(guī)定的要求，將碳素結構鋼(Q235)作為原材料制造立柱，波形梁，端頭梁，橫隔梁以及連接螺栓所用的鋼材。（2）按照《鋼結構用扭剪型高強度螺栓連接副》(GB3632～3633-83)所規(guī)定的要求，將20MnTiB作為原材料拼接波形梁的高強螺栓。

（3）按照《冷彎型鋼技術條件》(GB6725—86)所規(guī)定的要求，將型鋼作為原材料制造防阻塊。

（4）按照《公路橋涵施工技術規(guī)范》(JTJ041-89)所規(guī)定的要求，制造標號不小于15號的混凝土材料[18]。

1.3.2高速公路波形梁護欄材料防腐

（1）一般情況下會對所有波形梁護欄的冷彎型鋼部件做出熱浸鍍鋅處理以防止腐蝕。所用的材料為《鋅錠》(GB470-83)中規(guī)定的1號鋅或0號鋅。同一波形梁護欄的不同組件的渡鋅量不同。其中端頭梁、波形梁、立柱、橫隔梁、防阻塊的渡鋅量為600(g/m2)；螺母、螺栓、錨固