新型城市道路護欄探究

張 晶，佀冬梅

(齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

很多城市都發生過行人卡入護欄致死事件，這警示人們進行新型城市道路安全護欄設計時應兼顧功能性及安全性。一些設計者對于公路護欄設置規范缺乏重視，沒有充分考量護欄的安全系數和人本因素。

城市道路安全護欄具有減輕事故車輛和人員損傷程度及誘導視線的作用，研究護欄性能、特點，結合當前材料和技術發展，利用新材料新技術，可提升新型城市道路安全護欄的安全性，為公共安全構建一道堅固的防線。

以城市道路安全護欄的安全性為主線，結合功能性及美觀性，分析了國內外護欄防護中的先進技術。針對護欄結構設計和造型設計，分析防撞性能和材料的影響，系統研究道路護欄的改善和應用，以進一步做好安全護欄項目，將其推廣應用于城市道路防護中。

1 道路護欄的基本形式

道路護欄主要由護欄板和路樁構成。目前，道路護欄主要有三種類型，即：柔性系統：具有緩沖性能的護欄結構，兼具美觀性，如纜索安全護欄，由四根纜索設置在固定立柱上，汽車失控撞到護欄時，柔性系統能夠吸收汽車的碰撞能量，隨著立柱依次倒下，四根鋼索能夠依靠自身的拉應力抵抗車輛碰撞力，使汽車在這個過程中緩慢回到車道，減少傷害，使原本可能形成致命車禍的嚴重狀況有了緩沖，轉換為小傷害或無傷害事故，缺點是沒有良好的視線誘導效果；半剛性護欄：具有視線誘導功能，較為美觀，常見的有波形梁護欄、管梁護欄、箱梁護欄等梁柱式護欄結構。其可依靠護欄自身具有的自由變形度及拉力來對抗汽車碰撞：我國道路常用的為雙波形梁護欄；剛性護欄：主要形式為水泥砼墻式，通過汽車輪胎轉向或爬高來吸收碰撞力，護欄在這個過程中一般不會發生變形。

2 不同車輛對護欄設計的要求

總結交通事故發現，重型客貨車及小客車容易發生交通事故，事故造成的后果比較嚴重，且發生事故的概率呈上升趨勢，其主要原因在于道路護欄的結構。波形梁護欄的設計對于中型客車具有良好的安全防護作用，但對小客車防護能力不夠。

小客車的特點是車身較小，整個車重心偏低，車輛撞擊時容易從波形梁護欄下方卡住或穿過，造成二次事故發生的可能性，致事故更加嚴重，因此應加強以小客車為主體的道路防護欄結構的研究。大重型客車及貨車重心高，應側重車輛構成及護欄撞擊點位置、高度等研究，尋求合理的護欄高度與車輛高度差及安全的防護范圍，避免發生撞擊護欄事故時出現車輛側翻引發重大交通事故。應提升防護欄的防撞性能，發揮其對車輛的保護作用。

3 新型城市道路防護欄的特點

新型材料的應用。隨著新材料、新工藝的應用，可通過材料來提升護欄的安全性。目前開發出的玻璃鋼材質護欄、塑鋼護欄、PP護欄及PE材質護欄，其材質具有耐久性、經濟性，在吸能方面具有優良的使用效果，得到了廣泛應用。

護欄的美觀性。道路護欄在滿足安全防護的條件下結合美學觀念，提升護欄的美觀性。護欄具有特殊構造，是一種帶狀連續的構筑物，隨著道路的不斷延伸，形式單一的護欄容易使人視覺疲勞。應在長距離的交通中增加護欄的變化，通過不同比例、形狀組合、材質顏色等關聯周圍環境，使風格相互呼應。

4 護欄設計

結合國內外技術優勢，對項目調研中某一護欄的特點進行詳細分析。

發揮護欄作用的最小結構長度如表1所示，該設計在路肩護欄安全性上做了很大提升，在易發生危險的路段設置減緩帶，警示車輛和緩沖車輛的沖擊力，在其整體設計上有旋轉立柱，緊挨著旋轉軸上面的是一個信號裝置，轉彎時或車輛撞上時會顯示紅燈，并持續亮著，來提示后邊的車，避免后車不注意又發生事故。

表1 護欄最小結構長度Tab.1 Least structure length of guardrails

4.1 鋼板橡膠合成圓筒

圓筒是利用鋼板與多層天然橡膠與至少兩層以上相同厚度的薄鋼板鑲嵌、黏合、硫化而成，有足夠的剛度以承受水平荷載，有良好的彈性，又有較大的剪切變形。路路肩防護裝置包括多個護欄單元，多個護欄單元依次連接。護欄單元包括軸承、轉軸、護欄板和兩端封閉的放置筒。軸承固定于地面，轉軸與軸承內圓周壁連接且轉軸豎直設置。放置筒固定于地面，在放置筒側壁開有豎直設置的條形孔。

4.2 氣囊

汽車通過公路轉彎處時，如果駕駛速度過快就會撞向護欄板，容易沖斷護欄板。在護欄板上加設氣囊，放置筒內設有高壓氣瓶，同時設置活塞缸及與之匹配的活塞，將高壓氣瓶的出口置于活塞內且高壓氣瓶和活塞缸密封，在活塞與活塞缸封閉端添加彈簧，在活塞與高壓氣瓶出口之間的活塞缸側壁上設有出氣口，出氣口與氣囊入氣口連通，在活塞缸側壁設有限位孔，活塞側壁設有第一限位孔，限位孔和第一限位孔連通，限位球嵌入限位孔和第一限位孔內進行限位。在活塞缸側壁連接有阻擋殼，阻擋殼將限位球固定，拉繩兩端分別與護欄板和限位球連接。初始狀態時，拉繩兩端固定于護欄板和限位球，且處于拉緊狀態，限位球嵌入限位孔和第一限位孔，彈簧處于壓縮狀態。汽車沖撞到護欄板上時，護欄板變形，拉繩拉動限位球沖破阻擋殼，彈簧舒展，帶動活塞和頂針運動，頂針沖破高壓氣瓶的封口，高壓氣瓶內的氣體通過出氣口進入氣囊內，高壓氣瓶為氣囊充氣，充滿氣體的氣囊對汽車的沖撞形成緩沖，降低汽車的沖撞力。氣囊能夠將護欄板靠近公路內側的側壁覆蓋，氣囊的范圍越大，對沖撞于護欄板的汽車緩沖范圍就越廣，可提升道路護欄的安全性能。

4.3 轉軸設計

以轉軸和放置筒取代之間固定型的路樁，當車輛撞向轉軸時，轉軸旋轉，提供一個與轉軸轉動方向相反的旋轉力作用于汽車上，使汽車轉向遠離懸崖的一邊移動，防止車輛掉落懸崖，提升公路道路護欄的安全性能。轉軸嵌入條形孔部分的橫截面為劣弧，突出于條形孔部分的橫截面為優弧，當汽車撞向轉軸時，與轉軸的接觸面積更大，轉軸提供給汽車的反向旋轉力更強，使汽車轉向的作用力更大，以進一步提升公路道路護欄的安全性能。

4.4 其余部分

護欄單元還包括氣囊、高壓氣瓶、彈簧、活塞缸、限位球、報警裝置。鋼板橡膠圓筒受到破壞變形時，該裝置會有感應并工作，自動撥打救援電話，讓救援人員迅速到達現場解救。頂蓋可以防盜，同時可以及時更換損壞或失靈的報警裝置。

4.5 優點分析

提示燈、減速帶在轉彎處或即將發生事故時提前給車輛警示或減緩震蕩。

鋼板橡膠合成圓筒有足夠的剛度，以承受水平荷載，當車輛撞上時具有良好的彈性，有較大的剪切變形，保護車輛和人員的安全。報警裝置在鋼板橡膠圓筒受到破壞變形時觸發該裝置，可自動撥打救援電話，使救援人員及時到達現場解救。

新護欄產品適應環境能力強，能夠更好地應對環境問題，在酸和其他化學物質腐蝕的情況下不改變其性能和保護作用。能夠保持外觀，美化城市形象。道路護欄要面對無遮擋的陽光和雨水，這就要求材料能夠抗腐蝕。車輛與護欄的位置關系如圖1所示。

圖1 車輛與護欄的位置關系圖Fig.1 Position relationship of vehicle and guardrails

5 護欄施工管理

護欄建設工作較為復雜，且安裝后的耐用性是關鍵。護欄施工的注意事項主要有以下幾方面：

5.1 施工前準備

材料檢驗。檢查質量及安裝性能是否符合標準，仔細核對圖紙，確保到貨產品滿足設計要求。材料到場后要做好現場防護，裝卸期間精心護理，防止出現人為損壞。材料表面如果是鍍鋅材質，檢驗中發現問題可進行補鋅處理。

5.2 安裝橋梁護欄

波形橋梁護欄需要在路面施工結束后開始安裝。波形梁和防阻塊在車輛方向上連接，當連接長度達到自然長度時，安裝螺栓。螺栓不能提前緊固，應根據工藝要求，在縱向整體交接平衡后按照要求達到相對平滑的線型再緊固各個螺栓，根據各個施工段逐步修復局部線型，使整條線與局部相匹配，完成護欄安裝，檢查螺栓的緊固程度。

5.3 控制立柱深度

根據要求及設計重量選擇不同的打樁機。打樁錘的重量應與路基的密實度成正比。在波形梁護欄立柱打入地面過程中，要保持立柱的垂直度，施工人員必須使用經緯儀等相關設備連續測量，與操作人員進行很好的配合，控制打樁機向4個方向調節。帶有重型打樁錘的打樁機在施工過中，打樁錘的爆炸性沖擊很大，立柱中的驅動速度會非常快，施工效率會明顯增加。

6 施工質量控制要點

6.1 立柱放樣和安裝

采用科學有效的方法，保證防撞波形梁護欄的施工質量。施工人員要提前研究路緣石，以觀察安裝路緣石是否存在垂直和橫向位移問題，確保空間量，從而保障放樣的準確性。如果水平坡度的高度和寬度之間存在構造差異，將無法保證立柱構造的垂直平直度，且整個立柱會呈現波動導致構造變化。涵洞道路和橋梁安裝立柱時，須查看兩根立柱之間的間距，根據避免碰撞的程度確定平均間距，如果距離不滿足整數，則會產生異性板，增加隱藏的風險和建造成本。施工過程中如果無法避免異形板施工，則需要準確尺寸數據，設計校核，加工之前進行安裝模擬，如果間距參數不匹配，需要調整其他立柱的隔開間距，以平衡所有立柱的位置。立柱施工中，要提前進行各種管線的檢查，防止施工中互相影響。

6.2 波形梁護欄施工

施工人員要明確護欄施工方案和安全施工要點，保證施工安全。施工期間必須注意護欄柱和護欄板的工作進展，按照標準施工工藝和方案進行。擊打立柱時，如果因過度碰撞而使立柱偏斜，不要直接拉動歪斜的立柱重新敲擊，避免影響其他立柱的垂直度。

7 結語

護欄是現代交通中實現安全通行的重要組成部分，應借鑒先進的設計思路和理念，充分調查研究，不斷實驗總結，針對不同路況條件設計不同的防護護欄。應利用先進的材料和技術，不斷研究，與時俱進，研發適應我國道路交通特點的優質護欄。