窄路肩條件下的波形梁護(hù)欄基礎(chǔ)處理研究

周 琪，李 勇

（1.重慶通力高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司 重慶 401147；2.北京中交華安科技有限公司，北京 100086）

0 引言

波形梁鋼護(hù)欄是一種半剛性的護(hù)欄，是我國(guó)運(yùn)用最為廣泛的護(hù)欄之一，主要有護(hù)欄立柱、護(hù)欄板、防阻塊或者托架以及拼接螺栓、連接螺栓組成。護(hù)欄基礎(chǔ)作為護(hù)欄防護(hù)系統(tǒng)重要的部分，起到了支撐護(hù)欄立柱的關(guān)鍵作用。但在實(shí)際工程施工安裝當(dāng)中，路側(cè)情況千差萬(wàn)別，往往存在著路側(cè)路肩過(guò)窄、側(cè)向土壓力不足的問(wèn)題，不能為護(hù)欄立柱提供良好的施工基礎(chǔ)，路側(cè)條件達(dá)不到波形梁護(hù)欄立柱的安裝要求。由于這些問(wèn)題的存在，在車輛與護(hù)欄發(fā)生碰撞時(shí)，護(hù)欄立柱得不到良好的側(cè)向力支撐，常發(fā)生護(hù)欄系統(tǒng)整體傾覆，從而使得失控車輛駛出路外，加重了事故的嚴(yán)重程度，因此應(yīng)當(dāng)將護(hù)欄基礎(chǔ)處理方式看作護(hù)欄系統(tǒng)的一個(gè)部分，整體考慮和計(jì)算。

1 基礎(chǔ)處理方式

在我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)JTG/TD81-2006《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》中，護(hù)欄立柱通常采用兩種形式安裝，一種為直接打入，一種為采用圓形或者方形鋼筋混凝土基礎(chǔ)澆筑，這兩種護(hù)欄立柱的安裝形式均依靠足夠?qū)挼穆芳纾酝恋膫?cè)向土壓力保障立柱具有足夠的抗傾覆的能力，但在窄路肩的情況下，這兩種安裝形式均不適用，如圖1所示。

圖1 護(hù)欄基礎(chǔ)處理不當(dāng)?shù)氖鹿收掌現(xiàn)ig.1 Photos of the accidental im proper handling of the guardrail

結(jié)合目前實(shí)際工程需求和施工便利性，設(shè)計(jì)了一種整體式基礎(chǔ)處理方式，即采用了全素C30混凝土澆筑形成寬40cm，厚度為20cm的混凝土帶，將路側(cè)窄路肩硬化，從而對(duì)護(hù)欄立柱提供支撐，達(dá)到整體防護(hù)效果。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 護(hù)欄基礎(chǔ)處理Fig.2 Guardrail basic processing

2 計(jì)算機(jī)模擬

2.1 基礎(chǔ)處理模型

對(duì)該方案通過(guò)有限元仿真分析方法進(jìn)行模擬碰撞，碰撞條件如下：

中型貨車 10t，60km/h，碰撞角度20°，碰撞能量為 160kJ。

車輛碰撞護(hù)欄整個(gè)過(guò)程，見圖3。

圖3 車輛行駛姿態(tài)Fig.3 Vehicle driving posture

護(hù)欄碰撞完之后的變形，見圖4。

圖4 車輛碰撞后的護(hù)欄變形Fig.4 Guardrail deformation after vehicle collision

混凝土基礎(chǔ)的破壞型式，見圖5。

圖5 車輛碰撞后混凝土基礎(chǔ)的破壞狀態(tài)Fig.5 Damage state of concrete foundation after vehicle collision

2.2 模擬計(jì)算結(jié)果分析

（1）車輛碰撞點(diǎn)附近的立柱對(duì)下部基礎(chǔ)的影響范圍為7m，且下部混凝土基礎(chǔ)與土壤基礎(chǔ)共同作用，整體混凝土基礎(chǔ)出現(xiàn)明顯裂縫，其裂縫最大寬度為8mm，長(zhǎng)度為6m，且先于土壤基礎(chǔ)破壞。

（2）碰撞點(diǎn)附近的整體混凝土出現(xiàn)整體裂縫，立柱折彎點(diǎn)出現(xiàn)在250mm處，折彎點(diǎn)較為合理，對(duì)車輛橫向支撐力足夠。

（3）車輛碰撞護(hù)欄之后，車輛在碰撞點(diǎn)附近的行駛軌跡較好，護(hù)欄整體變形較小，且碰撞點(diǎn)附近立柱處的20cm整體混凝土基礎(chǔ)破壞較為合理，碰撞車輛能夠順利導(dǎo)出，滿足碰撞標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 護(hù)欄基礎(chǔ)處理及實(shí)車碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 護(hù)欄基礎(chǔ)處理過(guò)程

護(hù)欄基礎(chǔ)處理過(guò)程分為四個(gè)步驟，分別為：

（1）基礎(chǔ)壓實(shí)處理。

（2）護(hù)欄立柱打樁。

（3）混凝土支模。

（4）混凝土澆筑。基礎(chǔ)處理過(guò)程見圖6。

圖6 基礎(chǔ)處理Fig.6 Basic Processing

3.2 整個(gè)碰撞過(guò)程

實(shí)車碰撞試驗(yàn)采用A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，即試驗(yàn)條件為：10噸客車，速度為60公里每小時(shí)，碰撞角度為20°，碰撞能量為160kJ。碰撞過(guò)程見圖7。碰撞試驗(yàn)前后護(hù)欄照片，分別見圖8和圖9。

圖7 碰撞全過(guò)程Fig.7 The whole process of collision

圖8 碰撞前護(hù)欄照片F(xiàn)ig.8 Photo of the front bumper guardrail

圖9 碰撞后護(hù)欄照片F(xiàn)ig.9 Photograph of the post-collision guardrail

4 總結(jié)

（1）通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬護(hù)欄的整個(gè)碰撞過(guò)程，確立了在窄路肩情況下利用素混凝土帶的基礎(chǔ)處理方法基本可行，并分析得出了素混凝土的破壞形態(tài)和受力長(zhǎng)度，碰撞點(diǎn)附近立柱處的20cm整體素混凝土基礎(chǔ)帶較為合理，碰撞車輛能夠順利導(dǎo)出，滿足碰撞標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）通過(guò)實(shí)際的實(shí)車碰撞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一結(jié)果的正確性，并為實(shí)際工程采用這一基礎(chǔ)處理方案提供了良好的依據(jù)，該研究成果具有解決實(shí)際工程需求，方便可行的優(yōu)點(diǎn)，可在實(shí)際工程中得到大力推廣和應(yīng)用。