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摘要:我國大跨徑橋梁防撞護欄形式的演變：水泥防撞墻、水泥鋼護欄、鋼結(jié)構(gòu)防撞護欄、繩索護欄等。近年來一些大跨徑橋梁（東海大橋、杭州灣跨海大橋、上海長江大橋、閔浦大橋、盧浦大橋等）防撞護欄均以鋼結(jié)構(gòu)護欄為主，沿著防撞護欄的發(fā)展足跡，深入探索新型的、節(jié)能的、環(huán)保的、“綠色”防撞護欄，這也是各類大跨徑橋梁不可或缺的關鍵點，它的變革也為大跨徑橋梁的發(fā)展提供了重要保障。

關鍵詞：大跨徑   鋼結(jié)構(gòu)  防撞護欄

 

1.引言

    護欄作為城市建設設施的安全屏障，越來越受到重視。體育場館護欄、高層大廈的護欄、高架公路的護欄、道路機非、人非隔離護欄以及各種橋梁護欄等，都逐步納入建設規(guī)范。其中橋梁的護欄，特別是大跨徑跨江跨河跨海大橋防撞護欄的功能，已經(jīng)成為設計人員關注的重點。

 

2.橋梁防撞護欄的沿革

2.1水泥防撞墻

   早期的橋梁防撞護欄，都以水泥防撞墻為主，現(xiàn)場澆注，施工技術(shù)含量低，對施工人員的技能要求較低，相對成本費用低等，但是隨著道橋建設的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)水泥防撞墻相較于其他防撞護欄有一定的局限性。

    1)重量重。立化水泥防撞墻按普通中空結(jié)構(gòu)，其重量一般每米約為900kg，其重量長期對橋身的重壓，使橋梁、橋身疲勞不堪，嚴重影響橋梁的使用壽命。

    2)通透性不佳。兩個水泥防撞墻之間密不透風，招風面積大，遇大風或臺風，易發(fā)生位移，同時水泥防撞墻表面顆粒物會受侵蝕，造成環(huán)境揚塵污染。更有洪水泛濫時，水泥防撞墻對有些橋梁造成致命性缺陷，經(jīng)不起洪水沖擊，造成垮陷。

    3)維修復雜。水泥防撞墻如有損壞，除了需要大功率起重設備外，維修時間長，作業(yè)面積大，影響運行率高。

2.2水泥鋼護欄

    為了改進水泥防撞墻的缺陷，人們通過縮短水泥防撞墻的高度，五分之四用水泥，五分之一用鋼管扶手，雖然對全水泥防撞墻的性能作了改進，增加了橋梁的美觀度，但未從根本上消除水泥防撞墻重量重、通透性不佳、維修復雜的缺陷。

2.3鋼結(jié)構(gòu)防撞護欄

    鋼結(jié)構(gòu)橋梁防撞護欄是近年來隨著城市發(fā)展而逐漸興起的發(fā)展方向，在大跨徑橋梁上它有諸多優(yōu)勢。

   1)重量輕。從東海大橋為例，其每公里為83噸，杭州灣大橋每公里為125噸，閔浦大橋每公里為80噸，平均每公里約為100噸，僅為水泥護欄的1/9。

   2)線型美觀。鋼結(jié)構(gòu)護欄一般為螺栓連接，調(diào)整余地大，可以消除因為土建造成的落差缺陷，線型漂亮。

   3)色彩豐富。鋼結(jié)構(gòu)外涂裝可以根據(jù)人文環(huán)境、地域習慣，選擇色彩按照設計和業(yè)主要求隨意配置。

   4)通透性好。水泥護欄每公里的受風壓力比較大，而鋼護欄則為其的1/3。

   5)維修方便。一旦護欄撞出損傷，鋼護欄維修時間短，影響通行率很低，維修時間一般為當天完工。

   6)環(huán)保。一旦發(fā)生護欄損傷，換下來鋼護欄可改制或修復利用，百年之后更可回爐，體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢。

   7)二次反彈小。當高速疾駛的車輛失控撞墻后，鋼護欄由于設計緩沖連接支架和鋼管本身的變形，具有很大的吸收功，造成二次事故的故障率要小很多。

   8)阻隔性好。在橫阻效果上，鋼護欄阻隔能力優(yōu)勢已顯現(xiàn)。2007年夏天東海大橋的一次事故中，防撞護欄和立柱先變形后延伸直至底腳螺釘拉出地面，事故車輛還是被攔在路面，起到了良好的保護作用。2009年上半年，長江隧橋基本完工，尚未通車，一輛施工用百噸級大吊車，總重量80噸，下坡時由于剎車油管爆裂，沖上護欄，該車最終被護欄安全地擋在橋上，使大橋護欄經(jīng)受了實戰(zhàn)的考驗。

   9)鋼結(jié)構(gòu)護欄制件其精度要求高，工廠化生產(chǎn)保證現(xiàn)場一次安裝成功。調(diào)整線形復雜，其生產(chǎn)廠家需有生產(chǎn)能力及管理經(jīng)驗才能進行生產(chǎn)制作。橋梁變形后會造成線型變化，熱脹冷縮系數(shù)與橋梁不同步等。

2.4繩索護欄

   隨著鋼護欄的廣泛應用，隨著國家對鋼護欄標準修訂的基礎，設計人員在鋼護欄的基礎上，正在探索繩索護欄的應用，繩索護欄的優(yōu)點是制作簡單，零件精度要求低，施工方便，維修時間更短，成本降低，撞出傷害小，二次事故率更低，與橋面熱脹冷縮系數(shù)一致等。預計繩索護欄的成本將降低30%。

 

3.鋼結(jié)構(gòu)護欄的標準

   關于護欄的標準有很多，目前常用的標準為《公路交通安全設施設計細則》JTG/T D81-2006。常用路側(cè)橋梁護欄按防撞等級可分為B、A、SB、SA、SS五級。常用中央分隔帶橋梁護欄按防撞等級可分為Am、SBm、Sam三級。值得注意的是防撞護欄立柱的間距，防撞等級為SB、SA、SS的其立柱間距均小于1.5m，要求遠遠高于目前國內(nèi)現(xiàn)有的大跨徑橋梁的要求。

4.鋼結(jié)構(gòu)護欄的結(jié)構(gòu)形式

目前國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)護欄形式大致分為立柱+橫梁，其中立柱有以下大類：

   1)板狀結(jié)構(gòu)：以杭州灣大橋為例，其邊緣立柱為板狀焊接件，其優(yōu)點為立體感強，造型美觀，鋼性好；缺點為焊接點多，工藝復雜，自潔性差。

   2)框架型結(jié)構(gòu)：同樣以杭州灣大橋為例，其中間護欄采用板狀+框架型鋼管結(jié)構(gòu)，以中間共同立柱形式，結(jié)構(gòu)穩(wěn)重，抗擊性能好。

   3)箱型結(jié)構(gòu)：以東海大橋和長江大橋為例，箱型護欄立柱優(yōu)點為制作簡單，線條簡潔，自潔性好，最大優(yōu)點是吸收功率作用大，以柔克剛。

    根據(jù)目前大橋的防撞功能，上述三種形式都經(jīng)過實踐和考驗，防撞功能全部都滿足大跨徑橋梁工程的設計要求，但是從經(jīng)濟效益上以及從其載荷對橋梁影響來分析，由于箱型立柱配圓管是板型立柱的重量的3/5，另外從護欄自潔性好與差、吸收功強與弱……等綜合性能考慮，東海大橋和長江隧橋的箱型立柱+圓管組合優(yōu)勢明顯得多。

    國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)護欄的另一個主要部分是橫梁。目前國內(nèi)大跨徑橋梁，橫梁均采用鋼管，厚度一般在6-8毫米，形狀一般采用圓管和方管。根據(jù)大量實踐分析表明：

圓管的優(yōu)點：自潔性好，漆膜受水時間短。二次變型量大吸收功強諸多優(yōu)點，通透性好！

方管的優(yōu)點：外觀漂亮，有傳統(tǒng)的江南木橋風格。

 

5.鋼結(jié)構(gòu)護欄的表面涂裝

   大跨徑橋梁的表面涂裝面漆主要采用的方式有兩種：

   1)聚胺脂面漆

   優(yōu)點：成本低，價格便宜，維修時不必敲鏟處理�？煞磸屯扛�。

   缺點：粉化快，理論時間八年左右。

   2) 氟碳面漆

   優(yōu)點：光澤亮麗。抗老化能力強，理論時間二十年以上。

   缺點：造價高，表面脆，安裝時保護措施要求高。

 

6.鋼結(jié)構(gòu)護欄的材質(zhì)

    2005年從東海大橋起國內(nèi)大跨徑橋梁一般采用Q345C或?qū)氫揗DB350以上的低合金材料。實踐證明，這些鋼材對于防撞、抗低溫及耐腐蝕的性能都能得到較大的滿足，其中寶鋼的MDB350材料采用低碳、控溫控軋，具有低成本高性能的實用價值。

7.鋼結(jié)構(gòu)護欄的連接方式

7.1螺栓直接連接：國內(nèi)大部分方管采用橫梁直接用螺栓連接立柱，優(yōu)點是加工方便，缺點是硬連接，撞擊損傷大。

7.2支架連接：用支架連接在橫梁上連接立柱，雖然多了一道工序，但其緩沖功能大大提高，如長江大橋和東海大橋，是值得推廣的好方式。

 

8.結(jié)語

    我國大跨徑橋梁不斷推陳出新，護欄的不同型式也各有千秋。在防撞功能確保的前提下，從可持續(xù)、環(huán)保、節(jié)能的角度來考慮應用，改進目前國內(nèi)已有特大橋梁的護欄方式，已成為設計人員刻不容緩的重要課題。

 

參考文獻：

［1］    《公路交通安全設施設計細則》.