对城市高架桥现状护栏的讨论

对城市高架桥现状护栏的讨论

刘心语

江苏先行交通科技有限公司   南京  210000

摘要：防撞护栏是城市高架桥的重要组成部分，直接关系到城市交通和社会公共安全。本文拟对城市桥梁现状护栏进行分析，并结合规范，提出提升防撞能力的改造思路。

关键词：城市高架桥 防撞护栏

1、引言

近年来，全国范围内因城市桥梁安全防护设施防撞能力低、建设年代久远、交通流量增长后防护设施无法满足需求等问题先后发生多起车辆坠落事故。这些事故的发生，给国家和人民生命财产造成了重大损失。

随着城市交通环境的快速发展，许多桥梁护栏因建设年代较远，无法满足当前交通安全防护要求。护栏年代较久，后期加装声屏障拆除了组合式护栏上钢结构横梁，减小了护栏防撞总体高度，存在安全隐患。且现在车辆速度越来越高，交通量越来越大，因此相关标准对于交通安全设施的要求也大幅提升，之前满足建设时规范的桥梁有可能并不满足现行规范，不能满足当前交通环境的安全要求。

2、现行规范

本文对城市高架桥涉及防撞护栏现状分析以及改造思路，主要依据以下规范：

（1）《城市道路交通设施设计规范》（GB 50688-2011）（2019年版）

（2）《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011)（2019年版）

（3）《公路交通安全设施设计细则》（JTG D81-2017）

（4）《公路交通安全设施设计规范》（JTG/T D81-2017）

2.1 防撞护栏设置要求

《城市道路交通设施设计规范》（GB 50688-2011）（2019年版）第7.2.7条 桥梁护栏的设置应符合下列要求：

（1）快速路桥梁车行道外侧应设置防撞护栏，其他等级道路桥梁车行道外侧应采用防撞护栏或高路护，高路缘石的设置要求应符合《城市桥梁设计规范》CJJ 11的相关规定。

（2）快速路桥梁应设置中央分隔带防撞护栏。设计速度为60km/h的城市主干路上的桥梁应设置中央分隔带防撞护栏或25cm以上高路缘石，设置高路缘石时，中央分隔带宽度不得小于2.0m，路缘石高度宜为25cm~35cm。

（3）设置防撞护栏时，桥梁防撞护栏防护等级的确定应符合表7.2.7的规定。

2.2 防撞护栏形式

《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81-2017）第6.3.5条 桥梁护栏的构造应符合下列规定：

（1）混凝土护栏按构造可分为F型、单坡型、加强型，组合式护栏的混凝土部分宜采用F型。未经试验验证，不得随意改变护栏迎撞面的截面形状和连接方式，但其背面可根据实际情况采用合适的形状。防护等级较高的路段可根据需要在护栏顶部设置阻爬坎。

（2）各防护等级混凝土护栏的高度不应小于表6.3.5-3的规定值。各防护等级组合式护栏的高度可在表6.3.5-3 规定的高度基础上增加10cm。

3、现状护栏分析

经现场踏勘及查阅桥梁竣工资料，现有城市高架桥护栏可归纳为以下几类：

现状防撞护栏的高度普遍较低，可见设计时采用的防撞等级偏低。除护栏高度外，护栏自身的使用状况也不容乐观，经历常年风吹日晒雨淋，以及事故车辆的撞击，调查时发现存在混凝土开裂、剥落等病害，护栏钢构件也有部分锈蚀现象，可见在桥梁的使用过程中安全隐患之大。

由于部分城市高架桥建设年代较为久远，且大多数建设时期不尽相同，其护栏样式与现行规范规定的护栏样式存在较大出入。以上图a.为例的混凝土防撞护栏，护栏迎撞面符合规范要求，但高度不足，部分桥梁护栏底宽不足；上图b.组合式防撞护栏，护栏迎撞面符合规范要求，但高度不足，部分桥梁护栏底宽不足；上图c.组合式防撞护栏，迎撞面和高度都不符合规范要求，且混凝土底座高度较低，上部采用多根金属横梁，却不符合金属梁柱式护栏的标准；上图d.混凝土防撞护栏，迎撞面和高度都不符合规范要求。

调查过程中还发现，大多数城市高架桥护栏上都安装了绿化花箱、照明景观灯、声屏障等附属设施。花箱主要分布与护栏外侧，由膨胀螺丝固定，部分花箱因负重和材质老化，箱体局部出现变形，有不同程度的开裂和锚固螺栓锈蚀情况。一旦脱落势必危及桥下车辆、行人。部分桥上的景观灯运营时期已久，发光效率降低，灯具表面褪色，难以起到晚间亮化的作用。城市高架桥在居住密集区段落设置声屏障，使用状况基本完好，但是由于声屏障的安装，拆除了部分组合式护栏的上部钢横梁，使得护栏的防撞功能再度削弱。

4、改造思路

为消除安全隐患，需对高架桥防撞护栏实施改造。目前，防撞护栏提升与改造的专项工程、可参考案例较少。同时，针对全市的高架桥防撞护栏进行改造，此工程体量大，影响面广，对景观市容、行车体验影响较大，需对改造方案、施工措施等进行详细论证。方案思路可参照以下几点：

（1）收集现状高架桥竣工图纸，对现状桥梁进行验算。在上部结构、桥面板承载力满足的情况下，优先选择增加荷载较少的方案。

（2）对现状防撞护栏形式、尺寸进一步核实，部分高架桥设计年代较为久远，经历设计变更、后期拓宽改造等，导致现状与竣工图不符。

（3）核实桥梁所在道路等级、设计速度、跨越构筑物等条件，确定护栏提升后的防撞等级。方案拟定过程中，收集高架桥所在道路未来的规划情况，使护栏提升改造对道路等级提高留有富余，如城市主干路提高为城市快速路。

4.1 改造方案与建议

对防撞护栏的提升措施可分为两种，即拆除新建和利用老护栏进行改造。拆除新建可选用新建混凝土护栏、新建组合式护栏、新建金属梁柱式护栏。老护栏改造可选用加高混凝土或增加钢构件使之成为组合式护栏。

考虑到城市高架桥车流量大，封闭车道极易对居民出行造成影响，而混凝土结构养护时间较长，不宜采用。同时，混凝土自重较大，应尽量避免增加现状桥梁荷载，建议采用拆除后新建金属梁柱式护栏，或利用现状混凝土护栏，在其顶部增加钢构件，改造成组合式护栏。

如选择利用现状护栏，进行改造使其满足规范要求。

（1）以图a为例的混凝土护栏，可在其顶部钻孔，植入锚固螺栓后安装法兰盘，法兰盘上焊接钢结构立柱及防撞横梁。

（2）以图b为例的组合式护栏，先查阅竣工图，验算原钢结构预埋件的抗拉强度。若满足新护栏的撞击力，可切割原钢结构后直接将增加高度后的钢构件焊接在原预埋钢板上。如原预埋钢板抗拉强度不足，则需切割废弃后重新钻孔，安装新的钢构件。

（3）以图c和图d为例的护栏，增加高度的钢构件处理方案与a、b的方案类似；但是此类护栏在增加钢构件使其高度满足规范的基础上，还需对其混凝土迎撞面进行改造。可在现迎撞面上植入钢筋，再将固定形状的钢板焊接在植入钢筋上。用角度、尺寸长度符合规范迎撞面的钢板代替原混凝土迎撞面，钢板与原护栏之间浇筑自密实、无收缩的灌浆料，保证改造后的整体强度。

如选择拆除现有护栏，新建金属梁柱式护栏，金属梁柱式护栏具有美观、通透性好、变形小等有点，但造价较高。目前应用于护栏上的金属材料主要又碳素钢、不锈钢、铝合金等。

（1）Q235碳素钢成本相对于其它金属较为经济，鉴于其高强度、高弹性模量等特点，在碰撞接触时变形较小，能够防止车辆冲出护栏。其制造工艺简单，相对于其它传统材料，具有良好的适用性、美观性、维修性等特点，相应的维修配件便于购买。但是Q235钢耐腐蚀性较差，为了防止锈蚀，需要进行镀锌等涂装处理，维护周期约每年一次，给护栏的长期维护增加较高的费用。

（2）不锈钢又称不锈耐酸钢，实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。它的一个重要特性是养护方便，不用涂装防腐材料，并且便于清洗，这是不锈钢优于碳素钢的一个显著特点。

（3）铝合金材料与钢材相比,具有强度高、自重轻、耐腐蚀性好等优点。因此将铝合金应用于实际工程中，将可以减轻结构的自重，提高结构的耐久性，并对延长恶劣环境中结构的使用寿命有着重要的现实意义。具有中等强度，良好的抗腐蚀性，可焊接性，氧化效果好，相同防撞性能下，结构自重较轻。

4.2 改造过程中的注意点

（1）部分城市高架桥护栏上不仅有路灯管线，还有声屏障、景观亮化灯、花箱及浇灌管道等附属设施。若护栏改造方案选择利用现状混凝土，在顶部增加钢构件，则会与声屏障位置冲突。花箱、景观亮化灯通常采用膨胀螺栓固定于护栏混凝土上，在新增钢构件施工时，对钻孔锚固法兰盘造成影响。无论是对现状护栏进行改造还是拆除后新建护栏，都需要对附属设施锚固端进行核验及加固，防止坠落伤人。

（2）即便是选择尽可能快速的施工方案，护栏改造的实施也很难短时间内完成，应尽量缩短旧护栏拆除，新护栏安装之前的“真空”时间。如选择拆除新建，期间将毫无防撞功能，具有非常大的安全隐患。如选择利用现状护栏混凝土，新增钢构件，类似上文图c样式的组合式护栏，在切割上部钢构件后，仅剩的混凝土部分高度不足50cm，几乎没有防撞功能。此外，利用现状混凝土护栏时，需先对混凝土进行检测，现状高架桥护栏经过长期运营，不可避免的存在病害问题，是否能满足新规范高要求的撞击力，验算评价后才能确认。

（3）对高架桥护栏改造施工，至少需要封闭一条行车道，施工安排和措施将尤为重要。避免上下班高峰期施工，减轻对交通造成的拥堵。同时，城市高架桥等级大多为主干路和快速路，车速快、车流量大，施工期间的安全防护措施不可轻视，保障施工人员安全，保障市民行车安全。

5、结论

高架桥护栏改造的开展不仅是响应国务院、住房城乡建设部发布的关于城市桥梁安全防护设施隐患排查整治工作的相关要求，同时也是确保城市桥梁安全运营，全力保障人民群众生命财产安全和城市公共安全的必要之举。

参考文献

1、《在用桥梁护栏安全性能改进方法研究》苏鹏、常小继《工程技术》

2、《浅谈金属梁柱式桥梁护栏》巩妮娜《交通运输研究》

3、《城市桥梁被车辆撞击后损伤分析》裴小吟《重庆交通大学学报》