刘 旭

浙江梓丞路桥工程设计咨询有限公司 浙江 杭州 310000

防撞护栏是桥梁的重要组成部分，桥上安装的被动保护结构，可以防止不受控制的车辆从桥上坠落，造成伤害或二次交通事故，减少车辆和人员的伤害，同时给驾驶员一定的心理安全感。通过自身的变形或车辆吸收碰撞能量来改变车辆的方向，以防止车辆过桥或进入转向轨道，以尽量减少对乘客的伤害。桥梁护栏的具体设计需要确定桥梁上部结构截面的布置和宽度，确定防撞护栏的等级和类型，计算防撞护栏，确定钢筋数量，最后绘制防撞护栏的设计方案，并制定相应的详细说明。

1 公路桥梁防撞护栏发展的阻碍

随着我国科学技术的发展，公路桥梁的安全等级和外观都有了很大提高，但与实际出需求相比仍存在较大差异。我国规范中桥梁护栏主要有三种结构：金属梁柱式桥梁护栏、钢筋混凝土墙式桥梁护栏和组合式桥梁护栏。目前主要使用钢筋混凝土墙式桥梁护栏和金属梁柱式桥梁护栏。钢筋混凝土墙式桥梁护栏是具有足够刚度的坚固围栏，但结构过于简单，缺乏创新，车辆的吸收能力较弱，碰撞后容易越过护栏或造成二次事故。金属梁柱式桥梁护栏由多个平行钢管组成的梁柱屏障，表面看起来非常复杂，但实际上是由钢管组成的，如果要达到较高防护能量则护栏造价较高。组合式桥梁护栏，上部结构形式多样，关键在于上部梁柱式结构和下部混凝土墙体结构的链接强度，以上这些都阻碍了我国桥梁护栏的发展。

模板的焊缝处理不当，有裂缝，梁桥的围栏和混凝土在拉伸时会形成严重的裂缝甚至损坏。如果不及时处理，护栏的保护就会减少，从而严重影响道路安全。安装护栏时不精细，内缝不紧，控制不善，混凝土表面会造成泥土和雕塑。在桥梁施工时，放线位置不准确，障碍物的切割不正确或切割深度过低都会导致混凝土表面出现裂缝。

公路桥梁护栏使用的材料不合理，控制不严，桥梁护栏经常出现混凝土条纹、颜色不均匀、多孔、表面干燥后不均匀、各种裂缝甚至损坏等严重问题。这些现象不仅是表面问题，而且是建筑质量和安全问题，严重影响了人和车辆的安全和公路的发展。造成这些现象的主要原因是旧混凝土的使用，混凝土的水灰比控制不当，混凝土质量不合格。沙子太厚或粘合力不够，容易造成电池混凝土，气泡增多。内外钢结构材料质量差，它容易生锈和老化，严重影响质量，安全性和外观。此外，施工人员的质量意识和安全意识较差，责任心不强，都会严重影响公路桥梁护栏的安全和质量，应引起重视和监督。

2 桥梁防撞护栏的选型

桥梁护栏本身的结构强度保证了防撞护栏的功能，它必须具有很高的强度，良好的耐久性和易于维护。在选择桥梁护栏类型时，首先要确定防撞程度，然后考虑护栏的防撞性能，护栏的变形程度，护栏的美观和环保要求，以及整个生命周期的成本。所选择的护栏必须有效地吸收碰撞能量，以防止不受控制的车辆越过桥梁或进入相反的车道，正确地引导行驶方向。公路上的典型桥梁护栏主要有钢筋混凝土墙式护栏、金属梁柱式护栏和组合式护栏。钢筋混凝土墙式桥梁护栏是一种刚性结构，完全依赖于车轮与混凝土护栏表面的接触，并通过沿着混凝土护栏表面的攀爬，旋转和摩擦吸收能量，防碰撞等级高，防雷能力强，但如果不受控制的车辆碰撞角度大，对车辆和人的伤害很大。金属梁柱式桥梁护栏是一种半稳态结构，支柱的弹性变形、保护支架、防碰撞块能吸收碰撞能量，对中小型车辆有很好的防碰撞作用，对乘员也有很好的保护作用，但防碰撞等级较低。组合式桥梁护栏是混凝土护栏与梁柱式护栏的结合，集合了混凝土护栏吸能好，结构强度高和梁柱式钢护栏通透性、景观协调性好的特点，兼顾了视觉效果和防撞能力。

图1 钢筋混凝土墙式桥梁护栏

图2 金属梁柱式桥梁护栏

图3 组合式桥梁护栏

3 影响防撞护栏外观质量的预防措施

3.1 钢结构的质量控制

(1)钢框架的连接质量对模型安装和混凝土质量有很大影响，间接影响钢框架的外观质量。如果骨架连接不直，不仅模型的安装不直，而且会影响保护层的厚度，导致钢或混凝土出现裂缝。因此，骨架的形状必须从制造到安装严格控制，以满足设计要求。(2)根据护栏控制线调整内置钢筋，为了保证安装钢筋时钢筋的高度，安装时应控制钢筋接触长度和梁端长度，小于设计长度1～2cm，但必须保证与埋地钢筋的连接长度;为了满足对线路的要求，有必要注意在安装配筋和控制距离的方法。安装钢筋后，检查结构轴，并根据规范检查中心的偏差。钢筋安装成型后，定位精确，水平垂直，间距均匀，合理拼接，焊接牢固。在实践中，不仅要参考设计尺寸，还要考虑实际工作中的误差以及钢筋的变形和伸长尺寸。这确保了骨架安装和连接的质量。(3)在连接钢管之前，确定路灯、信号支架等的位置。应根据图纸要求进行标记和埋设，以确保正确的位置和焊缝牢固。接口用胶带包裹，以防止混凝土在浇注时进入管道[1]。

3.2 模板检查和装配控制

(1)模板进入施工现场后，现场技术负责人检查模板的几何形状以及模板与内墙高度的差异。如果图纸和规格不符合设计要求，则不可以使用。(2)装配模板时，仔细检查模板的内壁是否光滑干净，然后均匀涂上一层皮层，技术负责任只有在现场检查后才能执行。(3)在保养模板时，严禁用锤子敲打模板。在运输过程中，每件必须单独装卸，并在干净的地方均匀涂油，以防止模型生锈。严禁在模板上放置重物，以免模板变形。

3.3 控制水泥的质量

如果桥梁护栏的混凝土为C30，则比例调整为水泥:砂:石:水=1:1.500:2.670:0.48，水泥是42.5#水泥，中砂用细骨料。混凝土搅拌由电脑控制混凝土搅拌机进行，混凝土搅拌由两台混凝土搅拌机进行。(1)中心实验室应控制原材料质量，清理不合格材料。此外，对混凝土的初凝和终凝时间进行详细的测定，为脱模成型时间提供了理论依据。在标准养护条件下，混凝土的初凝时间为2.5h，终凝时间为6h。(2)在搅拌站，中心试验室应控制混凝土的质量，以确保混凝土护栏质量。混凝土运至现场后，工地负责人应再次检查混凝土的质量，确定是否有水化。

3.4 控制浇筑质量和振动

(1)混凝土应分层浇筑。根据防撞护栏的设计特点，结构分为三层。采用分层，浇筑第一层，当长度达到2m时，浇筑第二层，以此类推。(2)混凝土振捣时，振动器不得接触模型(离模型至少5cm)。因为钢筋太细，比较密，且护栏结构较小，所以振动器只能垂直使用，避免在钢筋中间振捣。建议控制振捣时间，使混凝土不变黑，不出现气泡，振捣时间不要过长。(3)为了尽量减少混凝土表面的气泡，用振动器或木板击打模型外壁，减少混凝土表面的气泡。

3.5 控制养护时间

混凝土表面应在浇筑后尽快覆盖，不得损坏和污染混凝土表面。浇水次数应保证混凝土表面湿润，养护时间视混凝土强度的增加而定，一般为7天。维护期过后，涂层将被去除。如果混凝土的强度达到预定强度的50%，固定模板钢筋将移除。当混凝土强度达到设计强度的85%时，拆除模板，以保证护栏其表面和棱角的完整性。

4 公路桥梁防撞护栏的创新设计方法

结合各种桥梁护栏的特点，创新设计了一种新型钢梁护栏。传统混凝土有足够的刚度，但缓冲能力差，一旦发生事故，人和车辆都会受到严重伤害。横梁和柱梁的延展性很强，但不够坚固，无法保护中大型车辆。目前，公路需要更多创新的设计。各种桥梁护栏特性的组合，需要合适的刚度、结构稳定性和足够的缓冲能力，这样可以保护中大型车辆，避免碰撞及二次事故造成的严重后果。新型钢梁桥梁护栏由梁、柱、连接件和基础组成，只有重视每一个部件，严格的质量控制，结合科学先进的结构，才能保证车身的整体性能。新型刚性梁结构完全由高强度钢合金和高强度混凝土制成，用于减轻事故多发段的事故程度和保护桥梁结构的自身安全，结构新颖，稳定，缓冲保护性强。传统的梁、柱是均匀分布的，不同型号无法达到相同的防护效果。新钢梁的横梁将适应目前小、中、大型车辆的尺寸，以保护小、中、大型车辆。新型钢梁保护也改变了传统的压力钢柱，采用了新型组合缓冲柱，动能吸收效果好，缓冲能力强。连接器还配备了新的缓冲锁定装置，其底座与高性能混凝土相连。这种新型钢柱的设计通过了多种车辆的多次碰撞试验，结果表明各项指标合格，极大地保证了车辆和人员的安全。

为了保证模型的质量，进行了创新的接头结构和良好的检查维护。防撞杆模型应采用5mm厚的优质钢材，以保证模型质量符合标准，背面设有两根垂直增益钢条，防止模型变形。在安装模型之前，必须提前将它们组合起来，以确保安装的成功率。如果有问题，要在固定的位置校正模型，防止方块模型的移动造成误差，影响护栏的质量。模型安装时由小圆木支撑，形成一个系统，使模型成为一个稳定的整体。固定位置确定后，固定在栏杆上。加强护栏模型底边的密封，浇筑混凝土前进行最佳密封试验，防止围栏底部对质量和外观造成不利影响。模型安装后，施工人员要做好检查和维护工作，确保钢结构的安全和质量。

随着高性能混凝土和新型优质合金钢的应用，混凝土不可避免地被用于护栏设计，但普通混凝土无法满足当前的防护水平。设计公路桥梁护栏时，需要高性能混凝土，高性能混凝土是基于混凝土耐久性的新产品，使用寿命可达100年，它比传统混凝土具有更高的耐久性、强度和稳定性。随着科学技术的不断进步和发展，高性能混凝土的优异性能已被世界各地的相关工程所认可，特别是在道路桥梁、雕塑建筑和高层建筑中。相信在未来，它会逐渐取代日常生活中的普通混凝土。各种钢材配合使用高性能混凝土外，还有材质证明或检验报告，保证钢筋等材料的安全性和合规性。钢材应有足够的刚度和稳定性，钢筋加工工艺应符合评定试验标准，外部钢材采用新型优质合金钢，经久耐用，硬度是普通钢材的两倍。经过几年不老化、不变形、不生锈，延长了结构体的使用寿命，避免了因各种原因造成的后期更换，降低成本，实现可持续发展。除了保证材料的质量和效率外，还要保证建筑工人的细心和认真，提升安全质量意识，确保施工质量和安全[2]。

5 公路桥梁防撞护栏创新设计案例研究

5.1 防撞护栏对于公路桥梁的安全运营至关重要

目前我国的桥梁防撞护栏结构主要由钢筋混凝土组成，虽然能在一定程度上保证行车安全，但不能充分发挥公路桥梁工程的景观价值，通视性差。因此，在道路桥梁防撞护栏的设计中，应把实践和装饰结合起来，从根本上保证桥梁防撞护栏的结构安全，提高工程整体景观效果，为生态文明建设打下坚实基础。

5.2 设计目标

根据国外引进的先进设计理念，公路桥梁防撞护栏的设计应满足以下设计要求:一是确保防撞护栏的结构安全，并满足严格的国家标准；二是通透性好，造型美观，结构新颖简洁；再次，防撞护栏的刚性结构给驾驶者带来压迫感，最大化驾驶者的视野；第四，合理使用人工带结构，可以诱导驾驶员的视线，降低交通事故发生的可能性；五是技术可行性和经济适用性。保证了后期防撞护栏的舒适性设计，降低了运维成本。

5.3 方案的设计

为了提高公路桥梁防撞护栏的建造和后续运行的整体效率，公路桥梁防撞护栏的设计采用透明护栏结构，以确保驾驶员和车辆成员能够感受到桥梁和路侧的美感，减少疲劳。在设计桥梁护栏时，一定要分析特点，以满足护栏的要求。特别是大型悬索桥、斜拉桥等桥梁工程的护栏属于连续的带状结构，必须在远距离形成和谐之美，护栏的结构比例、尺寸、色彩、材质等属性不断优化，以保证护栏本身能与周围景观形成合理的连接，选择合适的护栏结构材料。

5.4 设计方案内容

护栏整体高度调整为980mm，下部采用钢筋混凝土结构，高度为400mm，栏杆每2m预留260mm方孔，栏杆上部采用钢柱组合结构。钢柱插入底部的预制混凝土壳体中，上下结构在浇筑混凝土支架中间连接成统一的整体。为确保外部边界结构具有装饰性和安全性，将获得预期的结果。对桥梁护栏的外观进行了优化，改变了梁的位置和连接，达到了最佳的景观效果。

总之，公路桥梁护栏是维护和安全的重要设施，其设计和结构关系到公路的建设，关系到国家公路交通的发展，关系到国民经济的稳定发展和人民财产的安全。根据公路桥梁护栏的特点和结构，要不断吸取教训，创新技术、施工管理、可持续发展理念、科学方法和先进技术的应用。确保人民的安全，真正为国家的繁荣富强做出贡献。