基于混凝土護欄設置要求的中央分隔帶寬度研究

摘要 中央分隔帶寬度需要根據混凝土護欄設置要求進行計算驗證。目前，設計人員在進行中央分隔帶寬度設計時并未深入分析思考。文章分析了中央分隔帶寬度組成及基本功能，闡述了混凝土護欄的基本形式，基于混凝土護欄設置要求研究計算了中央分隔帶寬度，提出滿足混凝土護欄設置要求的中央分隔帶寬度主要受兩個因素控制：一是混凝土護欄本身的幾何結構要求寬度；二是護欄本身的最大橫向動態位移外延值（W）和最大動態外傾當量值（VI_n）。在上述研究計算的基礎上使得中央分隔帶寬度滿足公路基本功能、達到安全又經濟的效果。

關鍵詞 高速公路；中央分隔帶；混凝土護欄；最大動態外傾當量值（VI_n）

中圖分類號 U418.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）04-0099-03

0 引言

《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）（以下簡稱《標準》）4.0.4條規定：“高速公路和一級公路整體式斷面必須設置中間帶。中間帶由中央分隔帶和兩條左側路緣帶組成。”相對于原《公路工程技術標準》（JTG B01—2003），《標準》取消了對路基總寬度的指標規定，對路基標準橫斷面中行車道、硬路肩、土路肩、路緣帶等部位仍保留有寬度規定值，但是不再指定中央分隔帶寬度的推薦值，而是強調應根據中央分隔帶的功能來確定^[1]。

1 中央分隔帶寬度組成

防護設施寬度和兩側對應的余寬C組成中央分隔帶，如圖1所示。

2 中央分隔帶基本功能

根據《標準》4.0.4條文說明：“多車道公路的中間帶和中央分隔帶，在構造上起到分隔對向交通的作用，對提高高速行車安全性和發揮公路項目的功能具有關鍵性作用”“中央分隔帶寬度應從對向隔離、安全防護的主要功能出發，綜合考慮中央分隔帶護欄的防護形式和防護能力。”

可以通過設置護欄來滿足中央分隔帶對向隔離和安全防護的功能^[2-3]；中央分隔帶的寬度主要取決于護欄的形式和寬度。在實際應用中，中央分隔帶除安全功能外，還可兼具以下功能：綠化景觀，改善公路交通環境；設置標識標牌等相關設施；預埋通信管線等。

由于車輛運行速度快，高速公路和一級公路的中央分隔帶護欄需著重考慮安全防護功能，應具有相應的防護等級^[4-5]。路基護欄的防護等級應根據事故嚴重程度等級進行選取。該文以高速公路路基護欄防護等級的選取為例進行研究，如表1所示，內容為高速公路路基護欄防護等級選取表。

3 護欄形式選擇

目前，中央分隔帶護欄形式主要有剛性混凝土護欄和半剛性波形梁護欄兩種。《公路交通安全設施設計規范》（JTG D81—2017）實施后對護欄的防護等級要求大幅提升，同時要求“大型車輛所占比例較大的路段，除位于冬季風雪較大的地區外，中央分隔帶護欄宜使用混凝土護欄”。因此對于大型車輛比例較大且不位于冬季風雪較大的地區，中央分隔帶護欄基本采用混凝土護欄^[6]。

中央分隔帶護欄分為整體式和分設式兩種。該文以整體式SS級混凝土護欄、分設式SA級混凝土護欄以及分設式SB級混凝土護欄為例進行研究。以下為常見混凝土護欄斷面圖，其橫斷面如圖2～4所示。

4 滿足混凝土護欄設置要求的中央分隔帶寬度

滿足混凝土護欄設置要求的中央分隔帶寬度主要受以下幾個因素控制：一是混凝土護欄本身的幾何結構要求寬度；二是護欄本身的最大橫向動態位移外延值（W）和最大動態外傾當量值（VI_n）。

4.1 滿足護欄幾何結構寬度要求的中央分隔帶寬度

根據圖1、圖2、圖3及圖4，可計算滿足混凝土護欄幾何結構寬度要求的中央分隔帶寬度。

4.1.1 分設式混凝土護欄

對于分設式護欄B為護欄寬度與護欄頂部間距最小寬度之和。文中所示護欄頂部間距最小寬度為0.4 m。

①分設式SB級混凝土護欄：

設計速度80 km/h、100 km/h：

M=（2×0.483+0.4?2×0.09）+2×0.25=1.69 m

設計速度120 km/h：

M=（2×0.483+0.4?2×0.09）+2×0.5=2.19 m

②分設式SA級混凝土護欄：

設計速度80 km/h、100 km/h：

M=（2×0.503+0.4?2×0.10）+2×0.25=1.71 m

4.1.2 整體式SS級混凝土護欄

設計速度120 km/h：M=0.628+2×0.25=1.13 m

4.2 滿足護欄防護要求的中央分隔帶寬度

當防護等障礙物低于護欄高度時，宜選擇護欄最大橫向動態位移外延值（W）來驗證中央分隔帶寬度；當防護的障礙物高于護欄高度、公路主要行駛車型為大型車輛時，應選擇車輛最大動態外傾當量值（VI_n）來驗證中央分隔帶寬度^[7-8]。W值和VI_n值如圖5所示。

實車尺寸碰撞試驗測出的車輛最大動態外傾值（VI）可以按照車輛總高4.2 m換算出車輛最大動態外傾當量值。其換算公式為：

VI_n=VI+（4.2?VH）sinα （1）

式中，VH——試驗車輛總高；α——試驗車輛外傾角度。

護欄最大橫向動態外延值（W）或車輛最大動態外傾當量值（VI_n）為各級護欄本身屬性所具有，通過車輛碰撞試驗取得相關數據。

山西省地方標準《重載交通普通公路護欄設置要求》（DB14/T 2281—2021）5.1.5條列出了部分F型護欄的最大橫向動態位移外延值和車輛最大動態外傾當量值^[9]，如表2所示。

（1）滿足護欄最大橫向動態位移外延值（W）的中央分隔帶寬度

按照表2計算，混凝土護欄的最大橫向動態位移外延值（W）為護欄自身寬度，即碰撞后護欄無位移，故設置混凝土護欄時最大橫向動態位移外延值（W）對中央分隔帶寬度無影響。

（2）滿足大型貨車最大動態外傾當量值（VI_n）的中央分隔帶寬度

根據表2，分設式SB級混凝土護欄的VI_n值為1.899 m，分設式SA級混凝土護欄的VI_n值為1.359 m，整體式SS級混凝土護欄的VI_n值為0.929 m。

5 實例分析

（1）某高速公路設計速度100 km/h，滿足混凝土護欄幾何結構寬度的中央分隔帶護欄寬度：分設式SB級混凝土護欄為1.69 m；分設式SA級混凝土護欄為1.71 m。從安全功能需求出發，中央分隔帶寬度宜寬不宜窄，考慮經濟性并根據護欄幾何結構所需寬度，一般路段中央分隔帶寬度取值為2 m。

（2）混凝土護欄的最大橫向動態位移外延值（W）對中央分隔帶寬度無影響。

（3）該高速路段主要行駛車型為大型車輛，某處中央分隔帶路中設上跨橋墩一處，橋墩直徑為1 m。計算滿足大型貨車最大動態外傾當量值（VI_n）的中央分隔帶寬度：

分設式SB級混凝土護欄為0.25+1.899+1+1.899+0.25=5.298 m。

分設式SA級混凝土護欄為0.25+1.359+1+1.359+0.25=4.218 m。

從安全功能及節約用地需求出發，該路段設置分設式SA級混凝土護欄，中央分隔帶寬度取值為4.3 m。

6 結語

目前，設計人員在進行中央分隔帶寬度設計時并未深入思考。該文結合混凝土護欄設置要求對中央分隔帶寬度進行計算驗證，特別是存在上跨橋墩的段落。該文提出滿足混凝土護欄設置要求的中央分隔帶寬度主要受兩個因素控制：一是混凝土護欄本身的幾何結構要求寬度；二是護欄本身的最大橫向動態位移外延值（W）和最大動態外傾當量值（VI_n）。在上述研究計算的基礎上使得中央分隔帶寬度滿足公路基本功能、達到安全又經濟的效果。

參考文獻

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[9]重載交通普通公路護欄設置要求： DB14/T 2281—2021[S]. 太原：山西省市場監督管理局， 2021.

收稿日期：2023-12-04

作者簡介：張波（1986—），男，碩士，高級工程師，從事公路、市政道路橋梁設計工作。