孫鵬 劉旭光

摘要：18年頒布的《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D81—2017），全面提高了公路橋梁護(hù)欄的設(shè)防水準(zhǔn)，規(guī)范中明確了基于屈服線理論的護(hù)欄設(shè)計(jì)過程和方法。本文通過對(duì)公路設(shè)計(jì)中常用的F型混凝土護(hù)欄計(jì)算分析，提出適宜的配筋方案，以供從業(yè)者參考。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;混凝土護(hù)欄;屈服線理論

1概述

中國(guó)公路建設(shè)在高速發(fā)展的同時(shí)，很多交通安全問題隨之暴露出來。車輛撞擊破壞護(hù)欄后駛出橋外，導(dǎo)致車毀人亡的事故屢有發(fā)生。18年頒布的《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》中，全面提高了公路橋梁護(hù)欄的設(shè)防水準(zhǔn)，同時(shí)提出基于屈服線理論的橋梁護(hù)欄設(shè)計(jì)過程和方法。本文根據(jù)規(guī)范提供的計(jì)算方法，對(duì)公路設(shè)計(jì)中常用的鋼筋混凝土護(hù)欄進(jìn)行計(jì)算分析，以提高橋梁護(hù)欄的防撞功能，保證行車安全。

2屈服線理論計(jì)算方法 [2]

屈服線理論是一種極限荷載分析方法。屈服線是指鋼筋混凝土板上的一條裂縫，沿該裂縫的鋼筋已經(jīng)屈服，并產(chǎn)生了塑性旋轉(zhuǎn)。根據(jù)屈服線理論可獲得裂縫處構(gòu)件的承載能力，該理論可用于很多類板構(gòu)件。

比如一塊方板，在四邊簡(jiǎn)單支撐。該板將承受平均分布的荷載，并且荷載逐漸增加直至破壞。板將分為A、B、C和D四個(gè)剛性平面區(qū)。屈服線構(gòu)成了這些剛性區(qū)之間的邊界，而這些區(qū)域?qū)@這些線旋轉(zhuǎn)。這些區(qū)域也將繞支撐線的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得支撐荷載發(fā)生移動(dòng)。在該結(jié)合點(diǎn)處，屈服線旋轉(zhuǎn)形成的鉸所分擔(dān)的功，等于移動(dòng)區(qū)域上的荷載所消耗的功。根據(jù)這個(gè)理論，可以忽略彈性變形;所有的變形均假定集中在屈服線處。

對(duì)于鋼筋混凝土防撞護(hù)欄，采用屈服線分析和強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論。碰撞發(fā)生在防撞護(hù)欄標(biāo)準(zhǔn)段和端部的屈服線分析方法。在屈服線分析中，基于三種假設(shè)條件如下：（1）假定橋面板的破壞模式發(fā)生在護(hù)欄范圍內(nèi)，并不延伸到橋面板。這也就是說，橋面板必須有足夠的承載能力，使屈服線破壞模式發(fā)生在護(hù)欄以內(nèi)。如果破壞模式延伸到橋面板，則護(hù)欄的承載能力公式將失效。（2）護(hù)欄需要有足夠的長(zhǎng)度才能發(fā)生圖示的破壞模式。對(duì)長(zhǎng)度比較短的護(hù)欄，可能會(huì)形成一條護(hù)欄與橋面板接縫的屈服線。這種破壞模式是允許的，護(hù)欄的承載能力要使用適當(dāng)?shù)墓絹碛?jì)算。（3）護(hù)欄墻體的正、負(fù)抵抗彎矩相等，橫梁的正負(fù)抵抗力矩也相等。

3 實(shí)際案例分析

3.1案例概況

本項(xiàng)目為公路跨河大橋，防撞護(hù)欄等級(jí)為SB級(jí)?；炷磷o(hù)欄構(gòu)迎撞面外形采用 《公路交通安全設(shè)施規(guī)范》中提供的F型護(hù)欄。護(hù)欄采用C40混凝土，抗壓強(qiáng)度為fcd為18.4MPa;鋼筋采用HRB400級(jí)鋼筋，抗拉屈服強(qiáng)度為400MPa。護(hù)欄豎向受力主筋直徑為16mm，間距為200mm，護(hù)欄迎撞面沿高度方向共布置9根直徑為12mm的鋼筋，受拉保護(hù)層厚度為45mm。

3.2各斷面Mc的計(jì)算

根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D81-2017）表3.5.4的規(guī)定，SB級(jí)碰撞荷載標(biāo)準(zhǔn)值Ft=350KN，荷載分布長(zhǎng)度Lt=2400mm。沿豎向?qū)⒎雷沧o(hù)欄劃分為三個(gè)截面，截面的h值分別為h1=257mm;h2=325mm;h1=500mm。護(hù)欄計(jì)算考慮兩種破壞形式，第一種破壞模式屈服線延伸至護(hù)欄底部，第二種破壞模式屈服線延伸至護(hù)欄基座處。分別驗(yàn)算兩種模式，取最不利效應(yīng)。護(hù)欄關(guān)于橋梁縱軸的彎曲承載力矩Mc：

混凝土護(hù)欄的承載能力大于相關(guān)規(guī)范提供的碰撞荷載，因此認(rèn)為護(hù)欄具有足夠的承載能力，同時(shí)具有一定的富裕度。

4.結(jié)論

根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D81—2017）中，提供的屈服線分析和強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論，全過程進(jìn)行橋梁護(hù)欄設(shè)計(jì)。針對(duì)不同防撞等級(jí)的F型混凝土護(hù)欄，提供參考配筋。同時(shí)本文結(jié)合筆者設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)橋梁混凝土護(hù)欄設(shè)計(jì)提出建設(shè)性的建議，以供設(shè)計(jì)者參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)交通部.JTG D81—2017公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2017

[2]中華人民共和國(guó)交通部.JTG/T D81—2017公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則[S].北京：人民交通出版社，2017