防撞護(hù)欄在高鐵框構(gòu)防護(hù)中的應(yīng)用
2013-02-18 來源：來源：中國(guó)論文網(wǎng) 作者：閆志紅 李鵬
隨著石武高速鐵路客運(yùn)專線（下稱石武高鐵）在我市東部的建設(shè)，我市也重新進(jìn)行規(guī)劃調(diào)整，將石武高鐵兩側(cè)區(qū)域作為發(fā)展重點(diǎn)。因此穿越石武高鐵，將兩重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域的鏈接也就成了重中之重。綜合考慮石武高鐵的設(shè)計(jì)高程和其兩側(cè)現(xiàn)地高程，以及文明大道兩側(cè)用地規(guī)劃情況，確定文明大道（經(jīng)六路～經(jīng)二路）采用下穿式立交的方式穿越石武高鐵。為防止文明大道上行駛車輛撞擊立交框構(gòu)對(duì)其造成破壞，需對(duì)其增加防護(hù)措施。因此在文明大道通過石武高鐵處增加防撞護(hù)欄對(duì)其進(jìn)行安全防護(hù)。
1、防撞護(hù)欄的防護(hù)級(jí)別、形式、受力模式的選取
1.1防護(hù)級(jí)別的確定
文明大道設(shè)計(jì)時(shí)速：50km/h。
文明大道道路等級(jí)：城市Ⅰ級(jí)主干路
根據(jù)文獻(xiàn)[1]的規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)速為50km/h的城市Ⅰ級(jí)主干路，可能發(fā)生一般事故或重大事故級(jí)別為A、Am級(jí);可能發(fā)生特大事故或二次重大事故級(jí)別為A、Am級(jí);可能發(fā)生二次特大事故級(jí)別為SB、SBm級(jí)?？紤]到汽車撞擊立交框構(gòu)側(cè)壁后對(duì)石武高鐵帶來的嚴(yán)重后果，本次設(shè)計(jì)取最不利等級(jí)SS級(jí)。
1.2護(hù)欄形式的確定
纜索護(hù)欄最高防護(hù)級(jí)別為A級(jí)，組合式護(hù)欄最高防護(hù)級(jí)別為SAm級(jí)，因此這兩種護(hù)欄不予考慮。
波形護(hù)欄、金屬立柱式護(hù)欄均可達(dá)到SS級(jí)防護(hù)要求，而且形式美觀。但其建設(shè)成本較高，而且在日后運(yùn)營(yíng)中護(hù)欄的防銹漆易脫落，進(jìn)而增加護(hù)欄全壽命周期成本，若養(yǎng)護(hù)不及時(shí)造成護(hù)欄銹蝕，還會(huì)影響美觀。因此建設(shè)成本較低，運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用偏少，造型美觀的加強(qiáng)型鋼筋混凝土防撞護(hù)欄（圖1）就成了首選。
1.3護(hù)欄受力模式的確定
鋼筋混凝土護(hù)欄為剛性護(hù)欄，其允許變形量Z=0。
受力范圍和作用位置：SS級(jí)混凝土護(hù)欄所受碰撞荷載分布長(zhǎng)度為5m，其荷載標(biāo)準(zhǔn)值為q=104kN/m。
碰撞荷載：橋梁護(hù)欄碰撞荷載為P=104kN/m ×5m =520kN。
根據(jù)規(guī)范規(guī)定，碰撞力作用點(diǎn)位置位于頂部下5cm處。
防撞護(hù)欄墻材料的初步擬定：采用C30混凝土。受力主筋直徑取HRB335Ф18，構(gòu)造鋼筋取R235φ10。主鋼筋筋間距：每延米布置6根，間距20cm。構(gòu)造鋼筋間距根據(jù)構(gòu)造要求≤12cm。
保護(hù)層厚度：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，迎撞面鋼筋混凝土中鋼筋的保護(hù)層≥4.0cm，取迎撞面主鋼筋中心至混凝土邊緣的距離a=5.0cm。綜合考慮防撞護(hù)欄墻后填土及安全要求，非迎撞面鋼筋中心至混凝土邊緣的距離a=5.0cm。
2、抗拔驗(yàn)算及截面驗(yàn)算
計(jì)算參數(shù)：混凝土強(qiáng)度軸心抗壓設(shè)計(jì)值fcd=13.8MPa;受力主筋抗拉設(shè)計(jì)值fsd=280MPa;受力主筋截面面積As=254.5mm²;結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)r0=1.1;正截面相對(duì)受壓區(qū)高度系數(shù)ξb=0.56;截面高度h=0.448m;截面寬度b=5m;鋼筋根數(shù)n=25根;截面有效高度h0=h-a=0.398m;底截面處力矩：L=110-5=105cm。
2.1抗拔驗(yàn)算：
PL=Nh0，P=520kN，L=1.05m，h0=0.398m，則N= 1371.86kN。鋼筋根數(shù)n=25，則每根鋼筋受力N’=N/n=54.87kN。
鋼筋提供抗力Nk=fsdAs=71.26kN>54.87kN，故滿足要求。
2.2截面驗(yàn)算：
由于混凝土護(hù)欄為變化截面，考慮計(jì)算按單筋截面對(duì)各截面進(jìn)行受力驗(yàn)算，并確定擬定鋼筋配置是否滿足要求。
取鋼筋混凝土護(hù)欄底截面進(jìn)行驗(yàn)算。
底截面處計(jì)算彎矩：M= r0PL=600.6kN·m。
混凝土受壓區(qū)高度x=（fsdAs）/（fcdb）=0.0258m≤ξb h0（=0.223m）。故滿足要求。
配筋率μ=As/（h0b）=0.32%>μmin（=0.223%）。故滿足要求。
Mu=fcdbx（h0-0.5x）=686.04kN·m>M=（=600.6kN·m）。故滿足要求。
同理，沿高度方向每5cm取以截面進(jìn)行驗(yàn)算，均可滿足要求。
根據(jù)以上計(jì)算表明鋼筋混凝土防撞護(hù)欄的鋼筋配置滿足要求。
3、結(jié)束語
鋼筋混凝土防撞護(hù)欄建成后，可有效的避免車輛直接撞擊立交框構(gòu)對(duì)其造成破壞。而且在防撞護(hù)欄背后填筑的緩沖材料（如：砂）也可降低汽車碰撞對(duì)立交框構(gòu)的沖擊力。同時(shí)配合文明大道上設(shè)置在立交框構(gòu)兩側(cè)的限高架以及標(biāo)志標(biāo)線，可確保立交框構(gòu)的安全運(yùn)營(yíng)。
