高速公路防護欄“里程碑”的革命研究

許燕朝 雷焯越 伏康碩 張曉靜 張江霄

摘要：在科學技術人員的不斷應用和探索之下，研發(fā)了一種抗沖擊性好、壽命長、安全性更高、綠色環(huán)保、使用效果好的高速公路用新型護欄，有效減少了交通運輸事故出現(xiàn)的概率。基于此，本文首先簡單的介紹了高速公路防護欄的功能及建設要求;其次，結合實際的高速公路建設情況，說明了防護欄的相關種類;最后提出了高速公路防護欄應用過程中存在的問題與發(fā)展趨勢，希望能夠給同行帶來一定的幫助。

關鍵詞：高速公路;防護欄;發(fā)展趨勢

引言

新型導向輪（緩沖輪）高速公路防護欄，利用緩沖輪導向結構產生一種自由旋轉力進而分散汽車在行駛過程中產生的撞擊力，通過一定的方式使得垂直防護欄的撞擊力被有效分解到平行防護欄方向上，在多種吸收撞擊力的效果下，使得車輛發(fā)生撞擊的變形力度達到最小，在避免人員傷亡的同時，確保廣大人民群眾生命財產安全。

1.高速公路防護欄的功能及建設要求

高速公路防護欄作為在公路兩旁設置的一種基礎設施，可以有效減輕車輛在不受控制的情況下對司機以及乘客的人身傷害，從一定程度上對駕駛員的視線進行指引、提高行車的安全度及美化公路的生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著重要的作用。

首先，防護欄的設計人員應在實地勘察高速公路的地質結構、車輛通行環(huán)境以及外部天氣環(huán)境等諸多影響因素，確保高速公路防護欄在剛性強度較好的同時，充分發(fā)揮其攔截功能、緩沖功能和導向功能;其次，還要具備一定的變形吸收能力以及強大的韌性，使得車輛外觀結構不受到巨大變形傷害，同時，高速防護欄還應具備恢復運行導出功能，即如果車輛發(fā)生碰撞，防護欄的相關結構可以將車輛向行車方向進行疏導，并達到一定的防護效果。在統(tǒng)籌兼顧整體的實用性功能、美觀性以及耐用性能后，還應該給行車人員帶來充足的美感和舒適感，提升防護欄抗腐蝕性和防暴曬的效果，通過和高速公路附近景觀的協(xié)調[1]，充分發(fā)揮其一定程度上的裝飾美化作用。

2.護欄的分類

2.1傳統(tǒng)防護欄基本介紹

路側防護欄和中央分隔防護欄是防止撞擊防護欄的主要種類。通常情況下，鋼筋混凝土護欄、波形梁護欄及纜索護欄是路側防護欄的主要組成部分;而中央分隔帶防護欄可進一步劃分為整體式和分離式鋼筋混凝土護欄、開口處可拆卸鐵護欄，與此同時，如果將防護欄按照整體的剛性強度劃分，可以將其劃分為柔性護欄、半剛性護欄以及剛性護欄。在現(xiàn)實生活中，混凝土防護欄的應用效果較好，一旦受到外界壓力巨大撞擊，也不會發(fā)生過多變形，具有一定塑性變形吸能能力的半剛性波形鋼護欄和用鋼絞線錨固于鋼立柱的柔性纜索護欄是傳統(tǒng)護欄的典型代表，也被公路施工單位廣泛應用。

2.2新型護欄

（1）塑料護欄

首先，國外有關學者通過對玻璃纖維增強乙烯基酯樹脂的沖擊效果和靜態(tài)性能分析之后，得出了此種纖維材料的防撞擊效果和吸收性能可以是傳統(tǒng)防護欄的3倍，且木質纖維的防護欄可以有效增強塑料防護欄力學性能，即研究了此種抗氧化的PE塑料防護欄結構，達到了較好的工作效果;其次，科研人員借助半結晶性聚丙烯高分子塑料結構研制了一種PP護欄結構，可以進一步提升復合材料的沖擊強度和拉伸效果，應在抗彎曲疲勞能力較好的同時，注重基礎養(yǎng)護，避免出現(xiàn)氧化性較差的情況。

（2）玻璃鋼護欄

纖維增強材料和樹脂是玻璃鋼護欄結構的主要組成部分，在統(tǒng)一安排部署下，這種護欄結構可以發(fā)揮巨大的吸能特性，在逐步增加單行玻璃鋼纖維片材加固防護欄結構后嗎，通過車輛撞擊護欄的模擬實驗發(fā)現(xiàn)，護欄的拉彎測試數(shù)據(jù)具有較好的協(xié)同受力能力。另外，將環(huán)氧樹脂和玻璃纖維護欄緊密聯(lián)系，會出現(xiàn)失效載荷升高情況，應通過護欄接頭的諸多因素影響，改進現(xiàn)實應用問題。

3.高速公路防護欄應用過程中存在的問題與發(fā)展趨勢

3.1主要問題

廣大人民群眾的生活水平逐漸提高使得私家車輛逐漸增多，在行車速度、行車能力以及能源損耗發(fā)生諸多變化的情況下，高速公路防護欄施工建設也存在諸多問題，具體如下：首先，因波形護欄在高速公路結構中應用的頻率最多，大數(shù)據(jù)時代的到來以及科技水平的提升，使得小型車以及其他車型的比例迅速提升，可能使得重型貨車的比例相對較少，防護欄被撞擊概率有所提升;其次，在交通運輸量較大的行車趨勢下，大部分車輛在高速公路上行駛車速可以達到110KM/h，也直接誘使車輛發(fā)生各種交通事故，高速防護欄撞擊后，外觀結構變形嚴重;最后，由于高速公路防護欄施工建設需要，大規(guī)模的鋼材結構被大批量應用，在資源相對緊缺的情況下，我國高速公路里程數(shù)甚至達到13.5萬公路，在使用較多鋼材資源后，防護欄在后期投產使用中即使被定期養(yǎng)護維修管理，最長也只能使用15年左右[2]就必須更換，不符合綠色可持續(xù)發(fā)展的理念。

3.2發(fā)展趨勢

針對以上問題，當?shù)氐恼块T以及路政管理單位，應緊密聯(lián)系高速公路防護欄的使用情況、撞擊效果以及資源消耗問題，確保其朝著以下兩個方向發(fā)展：首先，應提升高速功率被車輛運行數(shù)據(jù)模擬的效果，相關科研人員應在大量數(shù)據(jù)分析及實驗的基礎上，對車型的變化以及車速影響進行綜合考慮，通過車輛碰撞和防護欄之間產生的壓力，來有效模擬碰撞耦合情況，在改善有限元模擬軟件基礎架構后，確保數(shù)據(jù)精準安全，為提升防護欄撞擊效果奠定夯實的基礎;其次，應摒棄傳統(tǒng)的防護欄設計理念，進一步優(yōu)化車型變化、護欄結構形式后，使用輕質高性能的橡膠復合材料，確保達到美觀以及安全的效果。

結束語：

總而言之，高速防護欄的應用和設計受到外界各種環(huán)境因素的影響，管理部門首先應做到統(tǒng)籌規(guī)劃，設計出切實可行的防護欄內部結構，在統(tǒng)一相關車輛行駛速度后，避免各種風險事件的發(fā)生，其次，應投入適當?shù)慕ㄔO資金，采購一些質量較高的防護欄結構，同時聘請優(yōu)秀的設計人員，發(fā)揮其高強度、防撞擊的效果，利用先進的計算機處理技術，促使高速防護欄的結構和材料使用情況達到國家規(guī)定的建設標準。

參考文獻：

[1]王淑梅， 曹花萍. 一種高速公路工程安全防護欄：， CN212294467U[P]. 2021.

[2]汪青. 高速公路業(yè)務專網(wǎng)邊界防護的應用研究[J]. 2021（2016-13）：80-80.

課題來源：河北省邢臺市2020年邢臺市科技計劃項目《邢臺市科技進步因素對經(jīng)濟增長貢獻研究》（2020ZZ054）

作者簡介：1.許燕朝，出生年月：1996-08，男，漢族，籍貫：河北省邢臺市，所在院校：邢臺學院，學歷：本科在讀，學位：本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程。

2.雷焯越，出生年月：1999-08，女，漢族，籍貫：重慶市墊江縣，所在院校：邢臺學院，學歷：本科在讀，學位：本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程。

3.伏康碩，出生年月：1999-09，男，漢族，籍貫：河北省滄州市，所在院校：邢臺學院，學歷：本科在讀，學位：本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程。

4.張曉靜，出生年月：1978-01，女，漢族，籍貫：河北省唐山市，所在院校：邢臺學院，職稱：講師，學歷：本科，學位：碩士，研究方向：嵌入式應用。

5.張江霄，出生年月：1983-02，男，漢族，籍貫：河北省邢臺市，所在院校：邢臺學院，職稱：副教授，學歷：博士研究生，學位：博士，研究方向：電子商務，電子現(xiàn)金和區(qū)塊鏈。