基于混凝土护栏设置要求的中央分隔带宽度研究

摘要 中央分隔带宽度需要根据混凝土护栏设置要求进行计算验证。目前，设计人员在进行中央分隔带宽度设计时并未深入分析思考。文章分析了中央分隔带宽度组成及基本功能，阐述了混凝土护栏的基本形式，基于混凝土护栏设置要求研究计算了中央分隔带宽度，提出满足混凝土护栏设置要求的中央分隔带宽度主要受两个因素控制：一是混凝土护栏本身的几何结构要求宽度；二是护栏本身的最大横向动态位移外延值（W）和最大动态外倾当量值（VI_n）。在上述研究计算的基础上使得中央分隔带宽度满足公路基本功能、达到安全又经济的效果。

关键词 高速公路；中央分隔带；混凝土护栏；最大动态外倾当量值（VI_n）

中图分类号 U418.1 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）04-0099-03

0 引言

《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）（以下简称《标准》）4.0.4条规定：“高速公路和一级公路整体式断面必须设置中间带。中间带由中央分隔带和两条左侧路缘带组成。”相对于原《公路工程技术标准》（JTG B01—2003），《标准》取消了对路基总宽度的指标规定，对路基标准横断面中行车道、硬路肩、土路肩、路缘带等部位仍保留有宽度规定值，但是不再指定中央分隔带宽度的推荐值，而是强调应根据中央分隔带的功能来确定^[1]。

1 中央分隔带宽度组成

防护设施宽度和两侧对应的余宽C组成中央分隔带，如图1所示。

2 中央分隔带基本功能

根据《标准》4.0.4条文说明：“多车道公路的中间带和中央分隔带，在构造上起到分隔对向交通的作用，对提高高速行车安全性和发挥公路项目的功能具有关键性作用”“中央分隔带宽度应从对向隔离、安全防护的主要功能出发，综合考虑中央分隔带护栏的防护形式和防护能力。”

可以通过设置护栏来满足中央分隔带对向隔离和安全防护的功能^[2-3]；中央分隔带的宽度主要取决于护栏的形式和宽度。在实际应用中，中央分隔带除安全功能外，还可兼具以下功能：绿化景观，改善公路交通环境；设置标识标牌等相关设施；预埋通信管线等。

由于车辆运行速度快，高速公路和一级公路的中央分隔带护栏需着重考虑安全防护功能，应具有相应的防护等级^[4-5]。路基护栏的防护等级应根据事故严重程度等级进行选取。该文以高速公路路基护栏防护等级的选取为例进行研究，如表1所示，内容为高速公路路基护栏防护等级选取表。

3 护栏形式选择

目前，中央分隔带护栏形式主要有刚性混凝土护栏和半刚性波形梁护栏两种。《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81—2017）实施后对护栏的防护等级要求大幅提升，同时要求“大型车辆所占比例较大的路段，除位于冬季风雪较大的地区外，中央分隔带护栏宜使用混凝土护栏”。因此对于大型车辆比例较大且不位于冬季风雪较大的地区，中央分隔带护栏基本采用混凝土护栏^[6]。

中央分隔带护栏分为整体式和分设式两种。该文以整体式SS级混凝土护栏、分设式SA级混凝土护栏以及分设式SB级混凝土护栏为例进行研究。以下为常见混凝土护栏断面图，其横断面如图2～4所示。

4 满足混凝土护栏设置要求的中央分隔带宽度

满足混凝土护栏设置要求的中央分隔带宽度主要受以下几个因素控制：一是混凝土护栏本身的几何结构要求宽度；二是护栏本身的最大横向动态位移外延值（W）和最大动态外倾当量值（VI_n）。

4.1 满足护栏几何结构宽度要求的中央分隔带宽度

根据图1、图2、图3及图4，可计算满足混凝土护栏几何结构宽度要求的中央分隔带宽度。

4.1.1 分设式混凝土护栏

对于分设式护栏B为护栏宽度与护栏顶部间距最小宽度之和。文中所示护栏顶部间距最小宽度为0.4 m。

①分设式SB级混凝土护栏：

设计速度80 km/h、100 km/h：

M=（2×0.483+0.4?2×0.09）+2×0.25=1.69 m

设计速度120 km/h：

M=（2×0.483+0.4?2×0.09）+2×0.5=2.19 m

②分设式SA级混凝土护栏：

设计速度80 km/h、100 km/h：

M=（2×0.503+0.4?2×0.10）+2×0.25=1.71 m

4.1.2 整体式SS级混凝土护栏

设计速度120 km/h：M=0.628+2×0.25=1.13 m

4.2 满足护栏防护要求的中央分隔带宽度

当防护等障碍物低于护栏高度时，宜选择护栏最大横向动态位移外延值（W）来验证中央分隔带宽度；当防护的障碍物高于护栏高度、公路主要行驶车型为大型车辆时，应选择车辆最大动态外倾当量值（VI_n）来验证中央分隔带宽度^[7-8]。W值和VI_n值如图5所示。

实车尺寸碰撞试验测出的车辆最大动态外倾值（VI）可以按照车辆总高4.2 m换算出车辆最大动态外倾当量值。其换算公式为：

VI_n=VI+（4.2?VH）sinα （1）

式中，VH——试验车辆总高；α——试验车辆外倾角度。

护栏最大横向动态外延值（W）或车辆最大动态外倾当量值（VI_n）为各级护栏本身属性所具有，通过车辆碰撞试验取得相关数据。

山西省地方标准《重载交通普通公路护栏设置要求》（DB14/T 2281—2021）5.1.5条列出了部分F型护栏的最大横向动态位移外延值和车辆最大动态外倾当量值^[9]，如表2所示。

（1）满足护栏最大横向动态位移外延值（W）的中央分隔带宽度

按照表2计算，混凝土护栏的最大横向动态位移外延值（W）为护栏自身宽度，即碰撞后护栏无位移，故设置混凝土护栏时最大横向动态位移外延值（W）对中央分隔带宽度无影响。

（2）满足大型货车最大动态外倾当量值（VI_n）的中央分隔带宽度

根据表2，分设式SB级混凝土护栏的VI_n值为1.899 m，分设式SA级混凝土护栏的VI_n值为1.359 m，整体式SS级混凝土护栏的VI_n值为0.929 m。

5 实例分析

（1）某高速公路设计速度100 km/h，满足混凝土护栏几何结构宽度的中央分隔带护栏宽度：分设式SB级混凝土护栏为1.69 m；分设式SA级混凝土护栏为1.71 m。从安全功能需求出发，中央分隔带宽度宜宽不宜窄，考虑经济性并根据护栏几何结构所需宽度，一般路段中央分隔帶宽度取值为2 m。

（2）混凝土护栏的最大横向动态位移外延值（W）对中央分隔带宽度无影响。

（3）该高速路段主要行驶车型为大型车辆，某处中央分隔带路中设上跨桥墩一处，桥墩直径为1 m。计算满足大型货车最大动态外倾当量值（VI_n）的中央分隔带宽度：

分设式SB级混凝土护栏为0.25+1.899+1+1.899+0.25=5.298 m。

分设式SA级混凝土护栏为0.25+1.359+1+1.359+0.25=4.218 m。

从安全功能及节约用地需求出发，该路段设置分设式SA级混凝土护栏，中央分隔带宽度取值为4.3 m。

6 结语

目前，设计人员在进行中央分隔带宽度设计时并未深入思考。该文结合混凝土护栏设置要求对中央分隔带宽度进行计算验证，特别是存在上跨桥墩的段落。该文提出满足混凝土护栏设置要求的中央分隔带宽度主要受两个因素控制：一是混凝土护栏本身的几何结构要求宽度；二是护栏本身的最大横向动态位移外延值（W）和最大动态外倾当量值（VI_n）。在上述研究计算的基础上使得中央分隔带宽度满足公路基本功能、达到安全又经济的效果。

参考文献

[1]中华人民共和国交通运输部. 公路工程技术标准： JTG B01—2014[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司， 2014.

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[8]许福， 申威， 尹贻新. 基于新规范的宽度受限公路中央护栏选型研究[J]. 筑路机械与施工机械化， 2020（8）： 71-75.

[9]重载交通普通公路护栏设置要求： DB14/T 2281—2021[S]. 太原：山西省市场监督管理局， 2021.

收稿日期：2023-12-04

作者简介：张波（1986—），男，硕士，高级工程师，从事公路、市政道路桥梁设计工作。