根据交通运输部建设科技项目任务书的要求,为系统、有效地解决我国高速公路波形梁护栏防撞能力提升改造技术中的关键技术和难题,在财政部基本科研业务费专项资金的支持下,由交通运输部公路科学研究院牵头,联合有关单位组成了课题组,共同开展了本项目的研究工作。
本项目从调查分析我国高速公路波形梁护栏在使用过程中存在的问题出发,在消化吸收国外发达国家先进经验和科研成果的基础上,采用了实地调研、问卷调查、理论计算、构件模拟试验、有限元动态模拟仿真分析、专家论证、实车足尺试验检测和示范验证等诸多技术和方法,围绕我国高速公路波形梁护栏再不同建设时期所采用标准的不同导致防护等级需要改造提升的问题进行了深入研究,在旧波形梁护栏的安全评价方法、提升改造技术、施工养护维修技术、改造后的验收技术标准等方面取得了丰硕的研究成果,主要创新点为:
(1)首次提出了我国高速公路旧波形梁护栏防护等级适应性评价方法,防护等级适应性评价方法研究,主要根据交通流特征状况,对目前的交通流的护栏基本防护等级进行评价,最后通过计算机编程模拟的形式的开发出护栏基本防护等级适应性等级评价软件。
(2)首次提出了高速公路旧波形梁护栏实际防护等级评价方法,实际防护性能评价方法研究,主要通过对护栏高度、立柱埋深、土压实度、基础处理情况等指标进行量化处理,对护栏的防护性能进行分析,以确定现场护栏的结构强度和防护等级,建立了波形梁护栏实际防护等级评价模型。
(3)首次开发了基于路面多次加铺需求的护栏提升改造技术,本项目研究的三波护栏和双层双波护栏均能满足路面加铺高度10cm以内的安全防护需求,改造后的波形梁护栏达到现行规范规定的A级护栏防护等级标准(碰撞能量160kJ)要求。
(4)首次开发了基于协同式作用机理的双层波形梁护栏结构形式,双层双波护栏方案为基于协同式作用机理的双层波形梁结构型式,其中下层护栏板距离路面的高度以50cm为宜,当下层护栏板距离地面高度大于50cm时且小于60cm时,可直接采用本研究方案,当下层护栏板高度小于50cm时,必须将原护栏立柱通过套管接高,使其护栏板高度满足本方案设计要求;双层波形梁护栏板间距在10cm±2cm内为较优化结构,间距过大或过小会对护栏的防护性能造成重要影响。
(5)首次开发了适应于窄土路肩的旧护栏提升改造技术,三波护栏方案为适应与窄土路肩的旧护栏提升改造技术,本研究方案可在现有Ф140mm×4.5mm立柱的护栏上直接采用,可满足现行规范要求的A/Am级护栏防撞能力提升需求,该方案可同时在路侧和中分带采用,采用托架的连接方式可满足路侧土路肩宽度较窄时,即土路肩宽度为50cm时的波形梁护栏应用条件。
(6)开发了防绊阻梯形防阻块,本项目在研究过程中为提升波形梁护栏的防绊阻能力,对我国目前我国普遍采用的六角形结构防阻块进行了结构改造提升,开发出防绊阻梯形防阻块,该防阻块结构不仅防绊阻功能良好,而且能提高护栏的安全性能,还能降低公路养护过程中的材料成本。
(7)编制了我国首部《高速公路旧波形梁护栏改造施工养护作业指导书》和《高速公路旧波形梁护栏改造验收技术标准》,规范了旧波形梁护栏改造施工养护的作业流程和质量保证措施。
(8)开发了我国高速公路护栏防护等级适应性评价软件,三波形护栏结构、波形梁护栏防护能力提升结构、防绊阻梯形防阻块、具有波形梁和横梁的加强型道路护栏四项实用新型专利。
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