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AASHTO的“路側(cè)設(shè)計指南”①推薦了一個成本/效益分析法的計算機程序,通過使用成本效益分析來確定是否設(shè)置護欄,將與護欄有關(guān)的費用(安裝費、維修費、事故費等)和無護欄時的費用進行比較。設(shè)計速度、交通量等因素都可通過與護欄的關(guān)系來評價。
我國的設(shè)計規(guī)范④中的設(shè)置原則可以歸納為:根據(jù)路堤和路側(cè)障礙物兩個因素決定。
2.2 形式選擇
一旦確定要設(shè)護欄,接著就要選擇護欄形式。這個選擇過程沒有客觀的標(biāo)準(zhǔn),但仍有一些一般規(guī)則可依循,宜采用的護欄應(yīng)以低的成本并提供要求程度的防護。選擇護欄形式應(yīng)考慮的因素見表1。
路側(cè)護欄形式選擇因素
2.2.1 碰撞性能
參見1 中所述。柔性護欄一般由于護欄變形大,碰撞能量消散而對車輛產(chǎn)生較小的碰撞力,比其他類護欄更有包容性。但是,為小車設(shè)計的護欄對公交車、卡車等大車的防護效果沒那么有效。現(xiàn)在已有單位在開發(fā)使用適用于重車的護欄。盡管目前JTJ 074規(guī)范④中未規(guī)定使用高性能護欄的客觀判斷依據(jù),以下是經(jīng)常要考慮的因素:
.交通流中重車比例大
.不利地形,象小半徑曲線與視距不好結(jié)合的地方
.護欄穿透大車或大車沖出護欄的后果嚴重
2.2.2 變形特征
確定了要求的性能等級后,地點特征可能會限定設(shè)置護欄的類型。如果護欄與被防護的物體或地形之間的距離較大,護欄受撞后變形較大,對車及乘員的碰撞力就較小,這是的情況。如果障礙物離護欄較近,就只有選用半剛性或剛性護欄了,半剛性護欄可以通過增加立柱(減小柱距)或加強梁的強度來增加護欄的剛性以防護離護欄較近的固定物體。
2.2.3 使用期費用
初始費用和后繼維護費用可能在終的護欄選擇過程中起重大作用。一般講,初始費用隨護欄剛性的增加而增加,但維護費用降低;相反,如果其一護欄初始安裝費用較低,碰撞后的維護費用就較大。
2.2.4 維護
維護因素可分為三類:日常維護,碰撞維護,材料貯備要求。
1)日常維護
路側(cè)護欄的日常維護費用無明顯不同,使用處理較好的鍍鋅鋼立柱和板幾乎不需要清潔和刷涂。
2)碰撞維護
碰撞維護包括與車輛碰撞有關(guān)的所有的更換、修理、調(diào)整,這個費用在護欄形式選擇中影響重大。
某一地點碰撞可能發(fā)生次數(shù)取決于很多因素:車速、交通量、道路線形、行車道與護欄的距離等。對某一次碰撞,護欄損害程度主要取決于梁的強度。在交通量很大,碰撞經(jīng)常發(fā)生的情況下,碰撞維護費用的考慮占絕對主導(dǎo)地位。尤其在城市地區(qū)高速公路,維修工人很難在不阻斷交通的情況下完成梁的維修。因此,剛性護欄常是這種地方的。
2.3 設(shè)置細節(jié)
確定了某一地點需要設(shè)置護欄,選擇了護欄形式后,就要明確設(shè)置的具體內(nèi)容:
.離開車道邊緣的橫向距離
.地形影響
.端部斜展率
.需要的長度
.梁的高度
.立柱埋深
2.3.1 橫向偏位
由于路側(cè)護欄本身也是障礙物,在條件許可的情況下,路側(cè)護欄應(yīng)設(shè)置得盡可能遠離行車道。這樣,偏離行車道的車輛能夠可能地?zé)o事故地重新駛回行車道。
路側(cè)物體距離行車道邊緣超過一定值后,就不被認作障礙物,駕駛者一般不會因之降低車速或改變車輛在行車道上的位置。這個距離稱為橫向偏位。這個距離隨車速的不同而不同,美國的路側(cè)護欄設(shè)計的建議值見表2。 根據(jù)我國的公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)⑤的規(guī)定,我國各級公路橫斷面均能滿足此要求。但是,必須注意要確保路側(cè)護欄與其他構(gòu)造物相連時適當(dāng)?shù)倪^渡設(shè)計;還應(yīng)注意要確保護欄與障礙物之間適當(dāng)?shù)木嚯x。
建議的橫向偏位值
護欄碰撞時的變形不僅是形式選擇的重要因素,也是設(shè)置的重要因素。尤其是被防護的障礙物是剛性物體時,護欄與物體之間的距離應(yīng)足夠大以避免車輛在剛性物體上絆阻。
護欄與剛性物體之間的距離不應(yīng)小于10t重的車、15°碰撞角、60km/h車速時碰撞的動態(tài)變形。有些情況下,護欄與物體之間的距離可能小于這個變形量,應(yīng)增強固定物體前護欄的剛度。一般用以減少半剛性或柔性護欄的變形量的方法主要有:減少立柱間距、增加柱子尺寸、增加梁的剛度等。
如果某一路堤需要防護,護欄與路堤的距離應(yīng)足夠大,以保證柱子發(fā)揮護欄作用所需的足夠的土壓力。但這個距離隨路堤邊坡的土質(zhì)類型、碰撞條件、柱子橫斷面、埋深的不同可以不同。
2.3.2 地形影響
無論是什么類型的路側(cè)護欄,無論碰撞車輛的尺寸和類型如何,碰撞時的結(jié)果就是碰撞車輛所有的車輪都在地面上,因此,車行道與護欄之間地形特征對護欄碰撞性能的發(fā)揮影響重大。