高速公路跨线桥桥墩防撞设计.docx

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高速公路跨线桥桥墩防撞设计
摘要:通过对高速大路跨线桥桥墩防撞措施进行比较分析，提出跨线桥桥墩防撞设计的一种思路，并结合工程实例对防护设计进行介绍，为同类设计提高参考。
关键词:高速大路;跨线桥;桥墩防撞;改扩建
区是指大路行车道以外、无障碍物、车辆驶出行车道后可以停车或驶回大路的带状区域(见图1)。当跨线桥桥墩位于平安净区内时，桥墩对于车辆来说就是障碍物，有被失控车辆撞击的风险，故需要进行防撞设计，反之桥墩可不考虑桥墩防撞。在设计中因地形、地物、技术难度、经济效益、节约占地等因素影响，很多跨线桥不能单孔跨越路基和平安净区。而对于高速大路改扩建项目，原桥利用的跨线桥更是无法避开桥墩置于扩建后的平安净区内的，综上分析大部分状况下设计人员需要考虑桥墩防撞设计。其次，应明确桥墩防撞等级。依据交安规范要求，高速或高铁桥梁桥墩发生碰撞事故严峻程度为高级，防护等级取五、六级，其它跨线桥发生碰撞事故严峻程度为中级，对应防护等级为四级，桥墩的防撞等级不宜低于该标准。最终，结合防护等级核查是否需要验算桥墩撞击抵抗力。依据交安规范［3］，护栏与桥墩间距应大于护栏的横向变形量，目的是避开失控车辆碰撞桥墩，保证车辆人员平安。由于车辆与桥墩碰撞是相互作用，它自然也可成为评判桥墩是否需要抗撞验算的标准。护栏横向变形量与护栏形式和防护等级有关，对属于半刚性防护的波形梁护栏和金属梁柱式护栏可接受车辆最大动态外倾当量值(VIn)，例如SS级护栏大型车取值为2．36m;而混凝土护栏属于刚性防护几乎不发生变形，但应留意满足防撞墙设置空间。当桥墩与护栏间距不满足以上要求时，应考虑抗撞力计算。
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2桥墩防撞方案探讨
2．1中央分隔带桥墩防撞方案分析
高速大路中分带处桥墩的防撞形式可分为刚性或半刚性两种。半刚性防护主要接受分别式波形梁护栏，该方案侧重于对车辆和人员的爱惜，通过护栏变形来抵消或折减撞击力。但是该方案护栏与桥墩间距不满足护栏横向变形量的要求。这是由于现有高速大路中分带宽度取值一般为2～3m，扣除大路建筑限界"C值"后中间带宽度仅有1．5～2m，波形梁与桥墩间距为40cm左右(见图2)，失控车辆照旧会撞击桥墩。早期的高速大路多接受此方案，桥梁因碰撞失效垮塌事故屡有发生，对跨线桥的平安运营产生严峻威逼。针对这一问题已经有争论者提出了加强措施，例如成资渝高速大路针对不同类型的桥墩结构，研发了现役天桥中分带桥墩增设组合式防撞体系，通过耗能措施降低碰撞力［4］。但由于耗能措施的变形空间有限，实际碰撞中它未必能达到理想的缓冲作用，中分带桥墩照旧存在撞击风险，因此中分带桥墩接受刚性防护对降低碰撞危害更为有利。刚性防护多接受防撞岛结构，即在两端设置混凝土结构，例如防撞墙等，并与桥墩预留平安空间;中部由型钢组成梁柱式护栏，并与两端防撞墙连接成为整体;同时为提高结构整体性，在基础间设置横向系梁(见图3)。该方案侧重于爱惜桥墩平安，对车辆和人员损害较大。防撞岛的端部刚度大防撞击力气强，但中部型钢护栏碰撞时会发生变形，假如车辆撞击中部时仍会对桥墩产生确定影响。为增加中部刚度可接受整体式防撞岛，即端部和中部均接受混凝土防撞墙连接成整体形式，但设计时应留意核查中间带空间是否满足防撞墙的设置要求，桥墩与防撞墙满足确定的平安距离，不宜使桥墩紧贴防撞墙。防撞设计时，当中分带桥墩接受刚性防撞岛防护时，桥墩受撞击影响很小，可不验算桥墩撞击抵抗力。
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2．2路侧桥墩防护措施探讨
高速大路路侧桥墩防护一般接受波形梁护栏结构。与中分带半刚性防护原则全都，主要目的是爱惜车辆和人员平安，没有考虑护栏与桥墩相互作用的问题。结合高速大路建设现状，作者认为对路侧桥墩防护设计应更加细化。依据跨线桥重要程度和防撞等级，接受适度、经济、合理的防撞方案，在爱惜桥梁抗撞的同时尽量兼顾车辆和人员平安。对于新建跨线桥和改扩建项目中的原桥利用的跨线桥路侧桥墩应结合其特点有针对性设计，设计时应依据路基与桥墩的相对距离L值(见图4)接受不同防护方式。(1)当距离L大于相应防护等级的车辆最大动态外倾当量值(VIn)时，依据上述设计思路可接受波形梁护栏防护，该方案对车辆、人员和桥墩的损害都相对较小，护栏通过变形可避开车辆撞击桥墩，这种状况下路侧桥墩可不考虑抗撞力验算。(2)当距离L不满足条件(1)但大于交安规范［3］3．5．5条规定的最大动态变形值0．6m时，可参照桥梁护栏的设计原则，接受金属梁柱式护栏防护，并通过增加立柱埋深或接受整体式基础等方式提高防撞性能(见图5)，该方案对车辆人员损害稍大，但对撞击力有较好的折减作用，桥墩抗撞力气需按折减后的撞击力验算。(3)当距离L小于0．6m时，护栏变形空间很小，路侧桥墩应接受刚性防护。该方案对失控车辆