现有城市桥梁护栏专项评估分析

黄业川

（重庆市市政设计研究院，重庆400020）

随着城市的快速发展，人民的生活节奏在不断加快，城市道路也在不断提速。桥梁作为城市交通重要组成部分，但桥梁护栏则是人民最后一道生命安全线。通过对现有桥梁护栏进行专项评估分析，从而保证现有城市桥梁的运营安全，进一步保障车辆过往桥梁时的行驶安全及市民的生命安全。

1 桥梁护栏分类

根据《公路交通安全设施设计细则》（JTG/T D81-2017），护栏型式分为：金属梁柱式护栏、组合式护栏、混凝土护栏。本文以组合式护栏为例对桥梁护栏专项评估分析进行具体说明。

2 评估内容

桥梁护栏专项评估分析内容有以下几点：

2.1 核实护栏构造尺寸是否满足规范要求；

2.2 计算分析护栏局部构件是否满足规范要求；

2.3 计算分析护栏基础底部抗剪能力是否满足规范要求。

3 评估方法

桥梁护栏专项评估首先确定桥梁护栏等级；通过现场对桥梁护栏的数据采集，判定桥梁护栏断面尺寸是否满足构造要求，对构造尺寸满足规范要求的护栏，进一步计算分析护栏是否满足规范要求。桥梁护栏专项评估分析具体流程如图1 所示。

4 工程实例

4.1 桥梁概况

某桥为2 跨预应力混凝土连续箱梁桥，桥梁总长80m，跨径组合为2×40m，车行道宽12.7m。根据该桥设计资料，桥梁设计车速为60km/h，道路等级为城市主干路，护栏型式为组合式护栏，护栏等级为SA 级。

4.2 现场实测数据

桥梁护栏断面尺寸测量根据《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ 2-2008）第20.8.6 条防护设施质量检验的规定：桥梁护栏断面尺寸检验频率为每20m 一个点。某桥总长为80m，护栏型式为组合式，现场测量了4 组护栏断面尺寸，统计汇总如

图1 桥梁护栏专项评估分析工作流程图

表1 桥梁护栏够造尺寸汇总表（单位：cm）

表2 桥护栏代表值计算汇总（单位：cm）

注：根据《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ 2-2008）第20.8.6 条防护设施质量检验的规定：桥梁护栏断面尺寸允许偏差为±5mm。表1。

4.3 数据处理及对比分析

数据处理参照《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》（JTG F80-1-2017）中代表值K（算数平均值的下置信界限）的计算方法，如下所示。通过上述计算求得桥护栏各构造尺寸代表值见表2。

根据《公路交通安全设施设计细则》（JTG/T D81-2017），组合式SA 级护栏总高规范规定值为≥100cm。某桥护栏总高实测代表值为104.1cm，大于规范规定值100.0cm，护栏迎撞面截面形状满足规范要求，同时现场检测发现护栏立柱无松动、螺栓无缺失。故某桥护栏够造尺寸满足规范要求。

4.4 计算分析

为进一步确定其护栏是否满足规范要求，对其护栏进行计算分析，具体如下：

4.4.1 分布宽度

关于车辆撞击力在护栏上的分布宽度，《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81-2017）第3.5.5 条中规定：对于SB、SA、SS、HB、HA 级护栏取值为2.4m。某桥护栏等级为SA 级，故车辆撞击力在护栏上的分布宽度取2.4m。

4.4.2 计算力的确定

本次计算依据《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81-2017）条文说明3.5.5 中基于一定假定的车辆与护栏碰撞数学模型，车辆的最高速度不超过本道路的设计控制速度，最终得到不同车辆下撞击力如表3。

表3 不同车型撞击力汇总表

4.4.3 建立有限元分析模型

采用大型有限元分析软件ANSYS 进行实体模型分析。为了较为真实的模拟护栏撞击效果，混凝土护栏沿纵向选取20m 为计算对象，采用精度较高的solid92 实体单元模拟混凝土结构,shell6 壳单元模拟钢管级钢板结构。全部护栏共划分为43336个单元，70376 个节点。护栏底部采用全部固结约束模拟护栏锚固边界条件。坐标系约定：以纵桥向为Z 轴，横桥向为X 轴，竖向为Y 轴。

图2 组合式护栏有限元实体模型

4.4.4 计算分析结果

通过计算分析，计算结果汇总如表4。

表4 各工况下计算指标结果汇总表

2、变形均以mm 为单位。

由表4 可知，桥梁护栏的变形较小，最大变形值为0.237mm，符合刚性护栏的假定。在小型客车撞击下，各个方向的应力指标均较低，基本都在C40 混凝土设计强度范围以内。在大型客车及大型货车撞击下，压应力值均在混凝土抗压设计强度范围内，但是竖向最大拉应力已经大幅度超过了混凝土抗拉强度，即混凝土护栏将会出现一部分水平裂缝。大型货车撞击工况下，混凝土护栏根部水平开裂范围大致为底宽的1/6。然而，护栏底部的一部分混凝土失效，并不代表混凝土护栏完全破坏，关键在于底部截面能否能够满足强度要求。而截面强度验算与钢筋信息相关。

4.4.5 护栏底部抗剪承载能力验算

图3

在车辆撞击下，护栏纵向参与受力长度取2.4m，抗剪验算时，取长度为2.4m，宽度0.336m（不算挂板厚）的矩形截面作为抗剪验算截面。由于在各种车辆撞击下承受剪力的截面一致，验算时取撞击力最大的车辆工况进行计算。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362-2018 中第5.2.11 条规定，对先抗剪截面进行验算。

可见抗剪截面满足规范要求。

另外：

根据规范第5.2.12 条规定，可不进行斜截面承载能力验算。仅按构造配筋即可。

4.5 结论

通过对某桥护栏实测代表值与规范值对比分析，护栏构造尺寸满足规范要求，且计算分析其防撞承载能力满足规范要求，故该桥护栏性能满足规范要求。

结束语

本文通过对现有城市桥梁护栏专项评估分析，客观评价目前桥梁所设置的护栏性能是否满足现行规范要求，从而为后期城市桥梁护栏的改造提供一定的参考意义。