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交通工程设施设计第三章交通安全设施设计第三章交通安全设施设计教学内容1）安全护栏2）防眩设施3）隔离封闭设施4）视线诱导设施3护栏的设计条件3.1安全护栏的作用和性能1）阻绊、防止失控车辆穿越车道边界2）能使碰撞车辆回复到正常行驶方向3）良好的吸收冲撞能量功能4）诱导驾驶员视线，增加行车安全5）制造、安装、维修的经济性3护栏的设计条件3.1安全护栏的作用和性能护栏是公路重要的安全设施，涉及到安全、实用、经济、美观等方面因素护栏一经安装，固有的性能是确定的，而不同条件下事故严重度指数差异很大汽车撞上护拦后反应拦挡、导向、消能护栏的合理设计护栏公路界公路界中心线越界车辆①④③②发生意外后，半刚性护栏改变了车辆运动轨迹，可避免或减少冲向对面车道、翻下深沟等悲剧。碰撞改变惯性轨迹半刚性护栏的细部结构金属、木材防阻块防阻、缓冲、消能槽形立柱圆形立柱波形护栏护栏端部构造与局部加强混凝土护栏接口波形护栏局部加强为减轻碰撞后对车辆损害设计的端部构造3护栏的设计条件3.2护栏设计条件车型车辆质量速度角度道路条件交通特性事故成本经济实力目前尚无严格规范，有关数据一般可通过对以往事故资料分析获得护栏设计应考虑的因素3.2护栏的设计条件不同国家具体条件不同，设计结果差异很大护栏设计应考虑的因素日本：取刚性偏大的设计欧美：取刚性偏小的设计中国的国情与日本相仿，但属于发展中国家，在公路网大规模建设中存在较大的经济缺口3.2护栏的设计条件我国公路设计遵循《公路工程技术标准》。由于道路建设发展迅速、途径区域人口密集、设计建造缺少经验等，以致存在较多的安全隐患1）道路条件许多参数不合理，大部分偏下极限交叉频繁，下穿通道多，路堤高，边坡陡护栏设计应首先全面了解和分析道路设计参数、沿线自然环境、企业村镇、其他道路交叉状况等3.2护栏的设计条件无论运行车辆相互碰撞或与静物的冲撞，与其总质量直接相关，因此车辆总质量是影响护栏设计的重要条件之一2）车辆质量2.5～9吨占97.21％2.5～12吨占98.74％未来趋势：小汽车微型化；大货车重型化我国目前汽车保有量构成3.2护栏的设计条件设计标准：标准车型占行车群体85％2）车辆质量BJ2120（BJ2020,北京2吨越野）EQ140（EQ1090,二汽9吨货车）我国现行护栏设计标准车型EQ1090BJ2123.2护栏的设计条件车辆冲击方向与护栏纵面的夹角3）碰撞角度发生事故时的碰撞角是随机出现的，角度值越大，冲撞的结果将越严重根据国外统计资料，结合我国具体情况，护栏设计规定碰撞角：小汽车20°；大汽车15°～20°3.2护栏的设计条件3）碰撞角度根据国外统计资料，结合我国具体情况，护栏设计规定碰撞角：小汽车20°；大汽车15°～20°弯道护栏纵面切线3.2护栏的设计条件发生碰撞时出事车辆的速度4）碰撞速度碰撞速度＝设计车速×80％我国目前取值标准由于车辆的碰撞能量与行驶速度的平方成正比，因此是正确计算护栏防护能力的重要参数实际上出事车辆的车速也是随机的，正确的取值依据是对具体交通环境的统计数据3.2护栏的设计条件4）碰撞速度碰撞速度＝设计车速×80％我国目前取值标准高速公路：（120～60）×80％＝96～48km/h一级公路：（100～60）×80％＝80～48km/h二级公路：（80～40）×80％＝64～32km/h3.2护栏的设计条件5）防撞等级计算E=m（vsinθ)2/2防撞等级以行驶车辆碰撞动能来衡量防撞等级体现了护栏阻挡车辆碰撞的能力，是衡量护栏防撞性能的重要指标式中：E——车辆碰撞动能m——车辆质量v——车辆碰撞速度θ——碰撞角度有关参数按规定范围根据道路实际情况选取3.2护栏的设计条件6）相关防撞等级规范及等级确定PL1：0＜E＜60kJ桥梁护栏设计分三级（PL）例：计算平原上高速公路桥梁护栏防撞等级。分析:①基本条件（大车）车速120km/h→碰撞速度96km/h标准计算质量10吨碰撞角度15°②E＝0.5×104（26.7×sin15）2＝238.7kJ③对照上规范，应取PL3级PL2：60kJ＜E＜140kJPL3：140kJ＜E＜240kJ3.2护栏的设计条件一般护栏设计采用两个防撞等级用于高等级公路、一般公路两侧一般级A一般护栏按其设置的位置又分路侧护栏和中央护栏两类，中央护栏加脚标m用于中央隔离护栏，代号Am用于上述特别危险路段加强S级用于需要加强中央隔离护栏，代号Sm3.2护栏的设计条件公路护栏设计条件相关参数表规定了A、Am碰撞条件。其中护栏设计最大冲入距离表示该等级护栏在发生意外时，沿冲撞方向允许的最大变形量在特别危险路段（如城市高架路、铁道交叉口、居民集中的范围等）应采用加强型，S级，其中Sm为相应中央隔离护栏世界各国路基、桥梁护栏设计碰撞条件，因国情而异，各国设计侧重点不同4护栏形式选择包括护栏的机械性能、物理性能、化学性能等。结合道路环境具体情况，综合考虑护栏选择的安全可靠、经济合理、美观大方1）基本条件：保证使用性能全面了解刚性、半刚性、柔性、组合式等各类护栏的基本特点和性能，结合道路条件和路段状况，确定护栏安装形式等有关内容，最后作出符合实际的选择2）性能因素4.1路基护栏形式选择4.1路基护栏形式选择设计目标→降低交通事故的严重度。交通事故的结果千变万化，而护栏只能按一定规格设计，因此在特别危险路段应重点考虑承受冲击荷载稳定性好的形式公路护栏还兼有诱导功能，将给人安全、和谐的环境，其美观性对驾驶员生理、心理状态有严重影响。3）安全性因素4）美观因素4.1路基护栏形式选择5）气象条件因素6）经济性因素气象因素一般考虑冰雪、多雨、多雾、风沙等情况对护栏结构的影响设计建设必须少花钱、多办事。经济因素基本原则：合理的性能、价格比我国大部分地区经济实力还是制约交通设施发展的最主要因素，因此应保证基本功能的前提下，考虑经济条件的可行性。常用护栏综合性能一览表护栏名称性质性能及施工特点波形横梁半刚性塑性大、易更换修复、诱导性好、线形协调美观、转弯半径小、成本较高管横梁半刚性塑性较大、诱导性好、线形协调美观、接头施工复杂、转弯半径较大箱横梁半刚性塑性较大、诱导性好、美观、两面同性、接头施工困难、成本较高柔索柔性弹性大、美观、可重复使用、诱导性差、转弯半径大混凝土刚性防越出好、强度大、成本低、凝重、对人车保护差不同道路地理环境的选用参考小半径弯道视线诱导好美观协调冰雪环境隔离带窄不均匀沉降耐腐蚀直线性好波形梁☆☆○○○○○管梁○○○○○箱梁○○○○柔索☆☆☆○☆混凝土○☆○全面了解各类护栏的性能和充分掌握道路环境、地质、气候等方面的资料，是设计、选择护栏的基础。4护栏形式选择1）等级选择4.2桥梁护栏形式选择桥梁护栏选择应首先确定护栏防撞等级，再选择结构形式不设人行道●PL3级：特大桥梁，可能引发二次事故●PL2级：一般桥梁，可能引发二次事故4护栏形式选择1）等级选择4.2桥梁护栏形式选择桥梁护栏选择应首先确定护栏防撞等级，再选择结构形式设置人行道在有人行道的桥梁护栏形式选择时，要作双层护栏设计，即机动车与人行道之间，人行道外侧双护栏，有中央隔离的情况与道路相同。常用组合形式：PL2（或S）＋PL14.2桥梁护栏形式选择1）等级选择美观、协调确定护栏等级之后，具体结构形式选择也是影响护栏功能的重要因素宽阔水域、高净空钢制桥梁（只允许用金属护栏）积雪严重地区护栏自重与冲击荷载传递全线桥梁护栏结构尽可能统一5护栏的设置原则1）情形一（必须设置）5.1路侧护栏设置道路边坡度、路堤高度过大（见图示阴影）与铁道、公路立体相交处高等级公路路基坡角1米范围内存在水域立交互通进出口匝道三角地带、匝道转弯小半径一侧必须设置应该设置高等级公路匝道三角地带高等级公路匝道弯道小半径外侧三角地带上图：道路合分流三角地带的护栏形式下图：相邻公路、铁道，由于相对标高差距大，一旦超越路面将导致严重后果设置护栏大、中、小桥梁；立交桥；高架路等两端应设置合适的路侧护栏5.1路侧护栏设置2）情形二（应该设置）与情形一相比较小的路边坡、路堤高度高等级公路路肩边缘1米内存在构筑物可能驾入相邻道路的路段路基宽度渐变路段平曲线半径小于标准规定最小值变速车道路段、车道合分流路段桥梁、高架路两端与路基相连处5.1路侧护栏设置3）情形三（可以设置）高等级公路路肩边缘1米内存在障碍物护栏长度小于70米，同侧相邻护栏小于100米应连续设置护栏纵曲线坡度大于4％；结冰、多雾、隧道入口路段道路填挖方区（填挖填）相邻小于100米，应连续设置护栏