CN212582522U - 高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，包括砼面层、立柱、横梁、横梁纵向支撑组件、横梁横向连接加强组件，所述砼面层设置在高速公路中央分隔带上，所述立柱的下端设置在砼面层内并且延伸到地层，所述立柱面向高速公路两个行车方向的两侧从上到下依次设置三根横梁，每根横梁在纵向上通过横梁纵向支撑组件与立柱连接，每根横梁在横向上通过横梁横向连接加强组件连接延长。本实用新型同时满足对护栏强度、变形量控制、防阻雪及材料用量控制的要求，既能阻挡事故车辆，又要有较好的导向功能，让车辆顺利导出，还需保证车辆内乘员的安全，不会因减加速度过大而造成严重的损伤或危及生命，并且护栏防护等级达到六级。

Description

高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏

技术领域

本实用新型属于高速公路中央分隔带技术领域，具体涉及一种高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏。

背景技术

中央分隔带护栏是设置于公路中央分隔带内的护栏，用于高等级公路物理分隔对向车流，且防止失控车辆穿越中分带驶入对向车道造成二次伤害，护栏的安全性能对于提高高速公路行车安全性、降低事故的严重程度、减轻乘员的伤害程度、减少车辆财产损失、提高公路交通安全水平起着重要作用。本项目中央分隔带护栏的设置涉及两个方面，一是中央分隔带护栏防护等级的选取，影响因素包括路段交通特征(运行速度、交通量、货车比例)及线形指标；二是中央分隔带护栏形式的选取，影响因素包括高海拔地区防阻雪功能需求、窄中央分隔带条件下护栏最大横向动态变形值的控制要求以及经济性要求(建设成本和养护成本)。

护栏防护等级方面，根据《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2017)(以下简称“现行设计规范”)相关要求，高速公路路基段中央分隔带的基本防护等级应不低于三级(Am级)，由于本建设项目预测交通量中的车辆总质量大于或等于25t的重车比例超过20％，因此，护栏防护等级的选择应在基本防护等级的基础上提高一个等级，即最低防护等级不低于四级(SBm)级。

护栏形式方面目前我国常用的护栏形式主要有刚性护栏、半刚性护栏和柔性护栏三种形式，其中刚性护栏主要以混凝土护栏为代表，半刚性护栏主要包括波形护栏和梁柱式金属护栏，柔性护栏主要以缆索护栏为代表。从标准规范层面来讲，目前我国现行《公路交通安全设施设计细则(JTG/T D81—2017)》(以下简称“现行设计细则”)中的中央分隔带护栏推荐形式多是根据我国中央分隔带宽度一般为2m～3m的情况所设计的。这些护栏推荐形式中，对于半刚性护栏，三级(Am级)组合式波形梁护栏一般适用于高速公路中央分隔带宽度不小于1.5m的情况，四级(SBm)～七级(HBm级)波形梁护栏一般适用于中央分隔带宽度范围在2m～3m的情况。对于刚性护栏，各个防护等级的整体式混凝土护栏一般适用于高速公路中央分隔带宽度不小于1.5m的情况，分离式混凝土护栏一般适用于中央分隔带宽度范围在2m～3m的情况。从应用层面来看，目前国内高速公路的中央分隔带多采用波形梁护栏，部分高风险路段或中央分隔带宽度较小路段采用混凝土护栏。

混凝土护栏具有对于不同中央分隔带宽度的适用性较好、防护能力强、受碰撞后几乎不变形、损坏少等优点。但是混凝土护栏多为实墙体，护栏结构不通透，行车过程中易导致驾乘人员产生压抑感；同时，混凝土护栏容易阻挡积雪，不利于高速公路上积雪的吹落及排出，在青藏高原地区，面临着由于阻雪导致路面结冰、混凝土护栏抗盐腐蚀能力差、日常养护和碰撞后维修难度大等问题。

波形梁钢护栏在缓冲性能、防阻雪及耐腐蚀等方面优于混凝土护栏，但由于其刚度较小，车辆碰撞时护栏最大横向动态变形值相对较大，因此，对设置护栏的中央分隔带宽度要求较高，除三级(Am级)组合式波形梁护栏以外，目前现行设计细则中推荐的其他等级波形梁护栏均不适用于高速公路中央分隔带宽度为2m的路段，但对于本工程而言，依据现行设计规范，在设计速度120km/h、中央分隔带宽度为2m的的条件下，整体式护栏的防护等级需达到六级(SS级)，因此，现行设计细则中的推荐形式不能适用于本工程。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，包括砼面层、立柱、横梁、横梁纵向支撑组件、横梁横向连接加强组件，所述砼面层设置在高速公路中央分隔带上，所述立柱的下端设置在砼面层内并且延伸到地层，所述立柱面向高速公路两个行车方向的两侧从上到下依次设置三根横梁，每根横梁在纵向上通过横梁纵向支撑组件与立柱连接，每根横梁在横向上通过横梁横向连接加强组件连接延长。

上述方案中，所述横梁纵向支撑组件包括L型支撑件、第一连接螺栓、第二连接螺栓，所述L型支撑件设置在横梁的上下两侧，所述L型支撑件的垂直面通过第一连接螺栓与立柱固定连接。

上述方案中，所述横梁横向连接加强组件包括内套筒、拼接螺栓，所述内套筒横向设置在两段横梁内，并且与两段横梁通过若干个拼接螺栓固定连接。

上述方案中，还包括立柱加强梁，所述立柱加强梁内嵌在立柱内的下部，并且通过螺栓与立柱连接，所述立柱加强梁的一部分位于砼面层内。

上述方案中，位于所述立柱顶部两侧的横梁通过顶板及螺栓与立柱固定连接。

上述方案中，所述立柱根部面向高速公路两个行车方向的两侧设置有根部加强筋，并且所述根部加强筋的一部分延伸到砼面层内。

上述方案中，位于所述立柱最上方的横梁和其下方的横梁之间的间距大于另外两个横梁之间的间距，另外两个横梁之间的间距、最下方的横梁与砼面层的顶面之间的间距为等距。

上述方案中，还包括立柱支撑组件，所述立柱支撑组件设置在位于最上方的横梁的下侧用于在立柱被车辆撞击并且倾斜后进行支撑。

上述方案中，所述立柱支撑组件包括自由伸缩支撑杆、磁力限位块、弹性件，所述自由伸缩支撑杆一端铰接在最上方的横梁的下侧，并且位于立柱面向高速公路的一侧，所述磁力限位块设置在立柱上并且面向自由伸缩支撑杆的一侧与自由伸缩支撑杆通过磁力吸附，所述弹性件位于磁力限位块下方，并且一端与立柱连接，另一端与自由伸缩支撑杆下侧连接。

上述方案中，所述横梁为方型梁，并且顶部面向对应的高速公路倾斜，所述横梁内上侧水平设置加强板。

与现有技术相比，本实用新型同时满足对护栏强度、变形量控制、防阻雪及材料用量控制的要求，既能阻挡事故车辆，又要有较好的导向功能，让车辆顺利导出，还需保证车辆内乘员的安全，不会因减加速度过大而造成严重的损伤或危及生命，并且护栏防护等级达到六级(SS级)，同时具有良好的防阻雪效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供一种高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的侧视图；

图4为本实用新型实施例提供一种高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏中横梁的断面图；

图5为仿真实验中小型汽车与本实用新型碰撞前的仿真分析结果示意图；

图6为仿真实验中小型汽车与本实用新型碰撞后的仿真分析结果示意图；

图7为仿真实验中大客车与本实用新型碰撞前的仿真分析结果示意图；

图8为仿真实验中大客车与本实用新型碰撞后的仿真分析结果示意图；

图9为仿真实验中大货车与本实用新型碰撞前的仿真分析结果示意图；

图10为仿真实验中大货车与本实用新型碰撞后的仿真分析结果示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供一种高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，如图1-4所示，包括砼面层1、立柱2、横梁3、横梁纵向支撑组件4、横梁横向连接加强组件5，所述砼面层1设置在高速公路中央分隔带上，所述立柱2的下端设置在砼面层1内并且延伸到地层，所述立柱2面向高速公路两个行车方向的两侧从上到下依次设置三根横梁3，每根横梁3在纵向上通过横梁纵向支撑组件4与立柱2连接，每根横梁3在横向上通过横梁横向连接加强组件5连接延长，本实用新型同时满足对护栏强度、变形量控制、防阻雪及材料用量控制的要求，既能阻挡事故车辆，又要有较好的导向功能，让车辆顺利导出，还需保证车辆内乘员的安全，不会因减加速度过大而造成严重的损伤或危及生命，并且护栏防护等级达到六级(SS级)，同时具有良好的防阻雪效果。

所述横梁纵向支撑组件4包括L型支撑件41、第一连接螺栓42、第二连接螺栓43，所述L型支撑件41设置在横梁3的上下两侧，所述L型支撑件41的垂直面通过并排的第一连接螺栓42、第二连接螺栓43与立柱2固定连接。

通过L型支撑件41对每一根横梁3进行加固，提高护栏的纵向强度。

所述横梁横向连接加强组件5包括内套筒51、拼接螺栓52，所述内套筒51横向设置在两段横梁3内，并且与两段横梁3通过若干个拼接螺栓52固定连接。

每根横梁3在横向上是由若干段横梁3连接组成，并且通过内套筒51和拼接螺栓52加强护栏的横向强度。

进一步地，还包括立柱加强梁6，所述立柱加强梁6内嵌在立柱2内的下部，并且通过螺栓与立柱2连接，所述立柱加强梁6的一部分位于砼面层1内。

通过立柱加强梁6加强立柱2和砼面层1的连接强度，尽可能在事故车辆碰撞护栏时，立柱2不向一侧倾斜或者倾斜角度减少。

位于所述立柱2顶部两侧的横梁3通过顶板7及螺栓与立柱2固定连接。

所述立柱2根部面向高速公路两个行车方向的两侧设置有根部加强筋8，并且所述根部加强筋8的一部分延伸到砼面层1内。

通过根部加强筋8进一步加强立柱2和砼面层1的连接强度。

位于立柱2最上方的横梁3和其下方的横梁3之间的间距大于另外两个横梁3之间的间距，另外两个横梁3之间的间距、最下方的横梁3与砼面层1的顶面之间的间距为等距。

例如，三根横梁3沿立柱2的纵向从上到下依次设置，第一根横梁3与第二根横梁3之间的间距是460mm，第二根横梁3和第三根横梁3之间的间距是350mm，第三根横梁3与砼面层1之间的间距是350mm，通过这样的间隔设置，实现了横梁3在防护不同车型时所贡献的防护能力。

第一根横梁3和第二根横梁3之间的间距较大，主要是对大型客车与大型货车的防护，在保证防护能力的同时，可防止车辆由于重心高而沿护栏顶面侧翻。

第二根横梁3和第三根横梁3，主要是防止小型车辆下穿护栏，同时能够提供较好的缓冲作用，防止小客车碰撞护栏时的乘员加速度超标。

进一步地，还包括立柱支撑组件9，所述立柱支撑组件9设置在位于最上方的横梁3的下侧用于在立柱2被车辆撞击并且倾斜后进行支撑。

所述立柱支撑组件9包括自由伸缩支撑杆91、磁力限位块92、弹性件93，所述自由伸缩支撑杆91一端铰接在最上方的横梁3的下侧，并且位于立柱2面向高速公路的一侧，所述磁力限位块92设置在立柱2上并且面向自由伸缩支撑杆91的一侧与自由伸缩支撑杆91通过磁力吸附，所述弹性件93位于磁力限位块92下方，并且一端与立柱2连接，另一端与自由伸缩支撑杆91下侧连接。

假设当车辆从右侧撞击护栏，由立柱2和横梁3提供基本的防护作用。由于车辆速度过高，立柱2在一定程度上会向左侧倾斜，这时，在瞬间冲力的作用下，位于立柱2左侧的横梁3下的自由伸缩支撑杆91与磁力限位块92分离，并且瞬间打开，同时在弹性件93的收缩力下减小与立柱2之间的角度，使其刚好垂直于路面，起到对立柱2的支撑作用，防止其继续向左侧路面倾斜超出标准中的安全C值。

而立柱2右侧的横梁3下的自由伸缩支撑杆91在磁力限位块92的限位下，不会向左侧旋转，起到辅助横梁3对车辆进行防护的作用。

所述横梁3为方型梁。

或者，所述横梁3为方型梁，并且顶部面向对应的高速公路倾斜，所述横梁3内上侧水平设置加强板31。

所述顶板7的两侧与横梁3顶部倾斜相匹配，同时螺栓也倾斜设置使得能够固定顶板7、横梁3和L型支撑件41。

在高原地带的高速公路，通过顶部的倾斜能够防止在护栏上积雪，增加护栏重量，在车辆发生碰撞时进而影响护栏的强度。

采用有限元仿真模拟方法对本实用新型的护栏结构进行模型建立和仿真计算，在SS级碰撞条件下的受力性能。

如图5、6所示，小型客车碰撞本实用新型后，车辆没有穿越、翻越、骑跨、下穿护栏，并顺利导出，未发生翻车，护栏基本未发生变形。车辆轮迹未超出限定范围，满足边界要求。车辆碰撞过程中，护栏构件无脱落且没有侵入车辆乘员舱，小型客车重心加速度纵向和横向分量的最大值不超过200m/s²。

如图7、8所示，大型客车碰撞本实用新型后，车辆没有穿越、翻越和骑跨护栏，车辆正常导出，行驶姿态正常。车辆轮迹未超出限定范围，满足边界要求。车辆碰撞过程中，护栏构件没有侵入车辆乘员舱。车辆碰撞后，在碰撞力的作用下，护栏产生横向变形。车辆碰撞后对向侧横梁边缘最大横向动态变形值为260mm。

如图9、10所示，大型货车碰撞本实用新型后，车辆没有穿越、翻越和骑跨护栏，车辆正常导出，行驶姿态正常。车辆轮迹未超出限定范围，满足边界要求。车辆碰撞过程中，护栏构件没有侵入车辆乘员舱。车辆碰撞后，在碰撞力的作用下，护栏产生横向变形，车辆碰撞后对向侧横梁边缘最大横向动态变形值为290mm。

综合，以上三次计算机模拟碰撞试验结果分析可知，本实用新型在SS级碰撞试验条件下，能够有效防护车辆，各项评价指标均符合《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013)的要求。试验结果表明，当车辆碰撞护栏时，在碰撞力的作用下，护栏产生变形，本实用新型对向的横梁最大横向动态变形值基本上未进入对向车道的C值范围。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，其特征在于，包括砼面层、立柱、横梁、横梁纵向支撑组件、横梁横向连接加强组件，所述砼面层设置在高速公路中央分隔带上，所述立柱的下端设置在砼面层内并且延伸到地层，所述立柱面向高速公路两个行车方向的两侧从上到下依次设置三根横梁，每根横梁在纵向上通过横梁纵向支撑组件与立柱连接，每根横梁在横向上通过横梁横向连接加强组件连接延长。

2.根据权利要求1所述的高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，其特征在于，所述横梁纵向支撑组件包括L型支撑件、第一连接螺栓、第二连接螺栓，所述L型支撑件设置在横梁的上下两侧，所述L型支撑件的垂直面通过第一连接螺栓与立柱固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，其特征在于，所述横梁横向连接加强组件包括内套筒、拼接螺栓，所述内套筒横向设置在两段横梁内，并且与两段横梁通过若干个拼接螺栓固定连接。

4.根据权利要求3所述的高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，其特征在于，还包括立柱加强梁，所述立柱加强梁内嵌在立柱内的下部，并且通过螺栓与立柱连接，所述立柱加强梁的一部分位于砼面层内。

5.根据权利要求4所述的高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，其特征在于，位于所述立柱顶部两侧的横梁通过顶板及螺栓与立柱固定连接。

6.根据权利要求5所述的高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，其特征在于，所述立柱根部面向高速公路两个行车方向的两侧设置有根部加强筋，并且所述根部加强筋的一部分延伸到砼面层内。

7.根据权利要求6所述的高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，其特征在于，位于所述立柱最上方的横梁和其下方的横梁之间的间距大于另外两个横梁之间的间距，另外两个横梁之间的间距、最下方的横梁与砼面层的顶面之间的间距为等距。

8.根据权利要求7所述的高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，其特征在于，还包括立柱支撑组件，所述立柱支撑组件设置在位于最上方的横梁的下侧用于在立柱被车辆撞击并且倾斜后进行支撑。

9.根据权利要求8所述的高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，其特征在于，所述立柱支撑组件包括自由伸缩支撑杆、磁力限位块、弹性件，所述自由伸缩支撑杆一端铰接在最上方的横梁的下侧，并且位于立柱面向高速公路的一侧，所述磁力限位块设置在立柱上并且面向自由伸缩支撑杆的一侧与自由伸缩支撑杆通过磁力吸附，所述弹性件位于磁力限位块下方，并且一端与立柱连接，另一端与自由伸缩支撑杆下侧连接。

10.根据权利要求9所述的高速公路中央分隔带整体式六级三横梁金属梁柱式护栏，其特征在于，所述横梁为方型梁，并且顶部面向对应的高速公路倾斜，所述横梁内上侧水平设置加强板。

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