交通安全設(shè)施設(shè)計課件

1、第三章 交通安全設(shè)施設(shè)計第一節(jié)章 安全護(hù)欄為什么要設(shè)置護(hù)欄？一、基本概念1、路側(cè)安全距離從行車道硬路肩外邊緣至車輛回復(fù)軌跡橫向最遠(yuǎn)點的距離稱為路側(cè)安全距離 2、危險物 在路側(cè)安全距離之內(nèi)的障礙物稱為危險物。對越出路外車輛構(gòu)成危險的路側(cè)構(gòu)造物(包括窄的中央分隔帶、路堤、路塹邊坡、護(hù)欄、防撞墊、路緣石、標(biāo)志柱、樹木、排水溝、擋土墻等)統(tǒng)稱為路上危險物。 廣義地講平曲線半徑小于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的曲線外側(cè)半徑，也稱為路上危險物。 減少車輛碰撞路上危險物的措施依次為：消除可移走的所有路上危險物；把路側(cè)危險物移至滿足安全要求的道路側(cè)向凈寬以外把遺留的路上危險物設(shè)計成解體消能結(jié)構(gòu)用護(hù)欄保護(hù)3、事故嚴(yán)重度 事故嚴(yán)重度

2、是衡量一定質(zhì)量的車輛以一定的碰撞條件(碰撞速度和碰撞角度)越出路外和(或)碰撞路側(cè)危險物造成事故的后果或嚴(yán)重程度的指標(biāo)。它是對事故造成財產(chǎn)損失、傷亡程度的綜合評價值。 3、事故嚴(yán)重度 SI=（24h+6I+p）/N式中： h某條件下發(fā)生死亡的事故屬 I-某條件下受傷的事故樹 P-某條件下僅財產(chǎn)損失的事故數(shù) N-某一條件下事故的總數(shù)構(gòu)造物名稱SI構(gòu)造物名稱SI護(hù)欄3.9橋墩/橋臺4.6橋梁端頭5.3標(biāo)志柱3.8樹木4.8排水溝4.2電線桿4.5二、護(hù)欄的分類與代號1 護(hù)欄的種類按護(hù)欄構(gòu)造形式分類按護(hù)欄設(shè)置位置分類半剛性護(hù)欄剛性護(hù)欄柔性護(hù)欄路側(cè)護(hù)欄中央分隔帶護(hù)欄橋梁護(hù)欄按斷面的形式分類護(hù)欄標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)

3、欄過渡段護(hù)欄漸變段護(hù)欄端頭2、護(hù)欄的代號（1）、護(hù)欄構(gòu)造形式代號Gr波形梁護(hù)欄Grb有防阻塊的波形梁護(hù)欄Grd組合型波形護(hù)欄Gc纜索護(hù)欄Gw混凝土護(hù)欄Gwb基本型混凝土護(hù)欄Gwm改進(jìn)型混凝土護(hù)欄（2）、防撞等級代號A路側(cè)A級S路側(cè)S級Am中央分隔帶A級Sm中央分隔帶S級2、護(hù)欄的代號（3）、埋設(shè)條件代號E埋設(shè)于土中Em中央帶混凝土護(hù)欄，嵌鎖在基層中E1路側(cè)混凝土護(hù)欄，埋置在基層中E2路側(cè)混凝土護(hù)欄，與下部構(gòu)造物連接B埋設(shè)于混凝土基礎(chǔ)中R混凝土護(hù)欄通過傳力鋼筋與基礎(chǔ)連接埋設(shè)條件代號防撞等級代號構(gòu)造形式代號埋設(shè)于土中中央分隔帶A級組合型波形梁護(hù)欄（4）、標(biāo)注方法 通式： 示例：GrdAmEAAA2

4、、護(hù)欄的代號橋梁護(hù)欄的代號由構(gòu)造形式代號、防撞等級代號、埋設(shè)條件代號三部分組成。構(gòu)造形式代號：Bp梁柱式護(hù)欄Rcw鋼筋混凝土墻式護(hù)欄Cm組合式護(hù)欄防撞等級代號：PL1一級PL2二級PL3三級埋設(shè)條件代號：B埋設(shè)于混凝土中Fp橋梁護(hù)欄通過法蘭盤與橋面板連接R混凝土橋梁護(hù)欄通過傳力鋼筋與橋面板整體連接三、護(hù)欄的構(gòu)造1、波形梁 路側(cè)波形梁護(hù)欄的橫斷布設(shè)，不應(yīng)使護(hù)欄面侵入公路建筑限界以內(nèi)，并不得使護(hù)欄立柱外側(cè)的側(cè)向土壓力明顯減小。立柱外邊緣到路肩邊緣的最小距離規(guī)定為：當(dāng)土路肩寬度為75cm時，不應(yīng)小于25cm；當(dāng)土路肩寬度為50cm時，不應(yīng)小于14cm 。圓頭式端頭結(jié)構(gòu)圖（無防阻塊、圓形立柱）尺寸單位

5、：cm2、端頭圓頭式端頭，在護(hù)欄起點與標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄之間通過漸變段連接起來。漸變段一般設(shè)計成拋物線形，立柱位置逐漸外移，立柱高度不變，其間距在端頭附近加密為2m，采用混凝土基礎(chǔ)，加索端錨具，這種處理辦法稱為端部斜展，端梁為圓頭。 注意：種端頭國外使用較普遍，因為制造容易，安裝方便，在碰撞角度小的情況下有較好的導(dǎo)向功能。如果失控車輛與端頭正面相碰，有可能發(fā)生護(hù)欄板穿透車箱的事故。 圓頭式端頭結(jié)構(gòu)圖（有防阻塊、圓形立柱）尺寸單位：cm 圓頭式端頭結(jié)構(gòu)圖（無防阻塊、槽形立柱）尺寸單位：cm圓頭式端頭結(jié)構(gòu)圖（有防阻塊、槽形立柱）尺寸單位：cm地錨式端頭結(jié)構(gòu)圖（無防阻塊、槽形立柱）尺寸單位：cm這種端頭通過

6、斜角梁逐漸伸向地面，在端部用混凝土基礎(chǔ)錨固。地錨式端頭在失控車輛正面碰撞時，車輛會沿斜置波形梁爬上而吸能。側(cè)面碰撞時，同樣具有較好的導(dǎo)向功能。 地錨式端頭結(jié)構(gòu)圖（有防阻塊、槽形立柱）尺寸單位：cm地錨式端頭結(jié)構(gòu)圖（無防阻塊、槽形立柱）尺寸單位：cm 地錨式端頭結(jié)構(gòu)圖（有防阻塊、槽形立柱）尺寸單位：cm 護(hù)欄端頭，在迎行車方向的上游和順行車方向的下游有不同的處理方法。上面介紹的端頭處理方法均指迎行車方向的上游。致于下游方向的端頭，一般均按圓頭端梁處理。車輛行至下游端頭處，護(hù)欄設(shè)置已結(jié)束，應(yīng)該說路側(cè)的危險性已不大了。3、防阻塊1）防阻塊本身就是一個吸能機(jī)構(gòu)，因此，可以使護(hù)欄在受到碰撞后逐漸變形，有

7、利于能量吸收，減少乘員傷亡；2）防阻塊固定在立柱與波形梁之間，使波形梁從立柱上懸置出來。失控車輛一旦與護(hù)欄發(fā)生碰撞，不會因為波形梁緊靠立柱，而使前輪在立柱處絆阻；3）防阻塊參與護(hù)欄整體作用后，可以使碰撞力分配到更多跨結(jié)構(gòu)上，從而使護(hù)欄受力更加均勻，使護(hù)欄的碰撞軌跡比較圓滑，有利于車輛的導(dǎo)向和增加護(hù)欄的整體強(qiáng)度。4）有路緣石路段設(shè)置防阻塊護(hù)欄時，可使波形梁與緣石面的距離減小，減輕甚至消除由于失控車輛碰到緣石后跳起產(chǎn)生對護(hù)欄的不利影響。端頭的新發(fā)展 目前，國外在路側(cè)護(hù)欄端頭研究開發(fā)方面，又有不少新的成果，美國新研制的ET-2000端頭，有幾項比較特殊的設(shè)計，如：護(hù)欄端部擠壓器，端部是一平面，裝有兩

8、個橡膠緩沖器，這樣可以減輕車輛沖撞能量。在靠車道外側(cè)方向，開有護(hù)欄擠出槽，一旦車輛在端頭處發(fā)生碰撞，則護(hù)欄板就會在槽中被擠出，同時波形展開，卷曲，吸收能量。ET-2000端頭的8根立柱，均設(shè)計成解體消能柱，在碰撞荷載作用下，很容易被切斷。前端4根立柱設(shè)有鋼套管，很容易修復(fù)。第一根立柱與第二根立柱之間設(shè)有斜撐和端頭錨固索。路側(cè)護(hù)欄端頭的另一新發(fā)展是把端護(hù)欄板改用三波梁，這樣不但增加傾斜、防止護(hù)欄板插入車箱。護(hù)欄立柱設(shè)計成滑座式，塑料圓頭，以便更好地吸收能量。四、護(hù)欄的維護(hù) 一種可抽換式道路安全護(hù)欄裝置已在國內(nèi)獲得專利（專利號90207012.6）。該裝置適用于圓形立柱，用鑄鋼制造，外基座埋于混凝

9、土中，內(nèi)套管通過螺栓與外基礎(chǔ)連成一體，護(hù)欄立柱插入內(nèi)套管中，螺栓擰緊后，內(nèi)套管就會把立柱抱死。一旦發(fā)生碰撞，立柱彎曲變形，只要把螺栓擰松，即可輕易把立柱拔出、更換。 五、護(hù)欄的設(shè)計1、護(hù)欄的作用剛性護(hù)欄是一種基本不變形的護(hù)欄結(jié)構(gòu)?；炷磷o(hù)欄是剛性護(hù)欄的主要形式，它是一種以一定形狀的混凝土塊相互連接而組成的墻式結(jié)構(gòu)，它利用失控車輛碰撞其后爬高并轉(zhuǎn)向來吸收碰撞能量。半剛性護(hù)欄是一種連續(xù)的梁柱式護(hù)欄結(jié)構(gòu)，具有一定的剛度和柔性。波形梁護(hù)欄是半剛性護(hù)欄的主要代表形式，它是一種以波紋狀鋼護(hù)欄板相互拼接并由立柱支撐而組成的連續(xù)結(jié)構(gòu)，它利用土基、立柱、波形梁的變形來吸收碰撞能量，并迫使失控車輛改變方向。柔性護(hù)

10、欄是一種具有較大緩沖能力的韌性護(hù)欄結(jié)構(gòu)。纜索護(hù)欄是柔性護(hù)欄的主要代表形式，它是一種以數(shù)根施加初張力的纜索固定于立柱上而組成的結(jié)構(gòu)，它主要依靠纜索的拉應(yīng)力來抵抗車輛的碰撞，吸收碰撞能量。2、護(hù)欄的功能1）阻止車輛越出路外，對于中央分隔帶護(hù)欄而言，它阻止車輛穿越中央分隔帶闖入對向車道；同時，還要防止車輛從護(hù)欄板下鉆出，或?qū)⒆o(hù)欄板沖斷；2）護(hù)欄應(yīng)能使車輛回復(fù)到正常行駛方向；3）發(fā)生碰撞時，對乘客的損傷為最小程度；4）能誘導(dǎo)駕駛員的視線。 強(qiáng)度和剛度大剛度不要太大 安全護(hù)攔的設(shè)計要旨，可以說就在于找出這兩者間矛盾的調(diào)和點。 3、國外護(hù)欄的設(shè)計以日本的護(hù)欄為例，根據(jù)不同道路的設(shè)計條件可分為A、B、C、S

11、四類。A類適用于高速公路、汽車專用公路及特別重要的國道；B類適用于主要國道，重要的地方道路，及城市重要道路；C類適用于其它道路；S類適用于與鐵道或居民住宅靠近的區(qū)段（屬強(qiáng)化型）。車重按14t考慮，碰撞速度按設(shè)計速度60%考慮，碰撞角度采用15。 而美國和一些歐洲國家，考慮的車重雖比日本要小，但采用的碰撞速度和碰撞角度均比日本的要大，因此，從垂直作用于護(hù)欄的碰撞能量來看，日本和歐美國家大體上處于同一水平上。 3、國外護(hù)欄的設(shè)計碰撞能量E可按下式計算：一些國家的護(hù)欄設(shè)計條件國家碰撞車質(zhì)量(t)碰撞速度(km/h)碰撞角度()垂直作用于護(hù)欄的能量(J)日本146080151.31052.3105美國

12、296251.3105英國1.5113208.8104法國1.2580801002030203.61047.71045.71043.512.038.08070703020202.21052.71058.4105荷蘭0.52.03.510.0120856020203.21041.31051.11051.6105德國1.010.01007020204.51042.3105意大利1.5113208.8104瑞典2.096251.3105中國10608015159.31041.7105從保護(hù)乘客盡可能減少損傷的角度考慮，希望把護(hù)欄設(shè)計得不要太剛，護(hù)攔的剛?cè)岢潭仁且云嚺鲎沧o(hù)欄時產(chǎn)生的加速度來衡量的，一

13、旦汽車失控越出路外而被護(hù)欄阻擋時，不但對車體，而且對乘車人員均作用沖擊減速度。當(dāng)遭到某種減速度時，人體會受到某種程度的傷害。美國建議的最大加速度值如表乘員約束條件最大加速度側(cè)向行進(jìn)方向合成值無約束情況3g5g6g腰帶式安全帶5g10g12g三點式安全帶15g25g25g根據(jù)日本防護(hù)柵設(shè)置綱要中的規(guī)定，護(hù)欄設(shè)計應(yīng)達(dá)到防止被14t車輛的沖破，和3.5t車輛的加速度在4g以下的條件，但對于小于2t的小汽車，其最大加速度就會超過表3.1.1-2的建議值，而必須系安全帶才能承受。3.1、道路條件 第一、 我國公路的幾何線形，按公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ01-88）中對汽車專用公路的技術(shù)指標(biāo)衡量，應(yīng)該說與發(fā)

14、達(dá)國家的公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相差不多。問題在于我國的高速公路、汽車專用公路起步較晚，修筑的里程不多，經(jīng)驗較少，因此，在具體的線形設(shè)計技巧上難免有處理不當(dāng)?shù)牡胤健Ｌ貏e在高速行車的條件下，如何保證線形設(shè)計的高質(zhì)量，如何使平縱線形很好組合，并與周圍景觀能夠協(xié)調(diào)，使得駕駛?cè)藛T的視覺保持連續(xù)性，能使駕駛?cè)藛T的視覺與心理反應(yīng)保持均衡，確保行駛的舒適感和安全感。要想做到以上這些，除要求設(shè)計者具有豐富的經(jīng)驗外，還需要具有一定的技術(shù)手段加以保證，例如動態(tài)顯示的模擬駕駛器者具有豐富的經(jīng)驗外，還需要具有一定的技術(shù)手段加以保證，例如動態(tài)顯示的模擬駕駛器等。我國目前還不具備這樣的設(shè)計手段。 3、公路護(hù)欄設(shè)計考慮的因素3.1、道

15、路條件 第二、另外，在一些設(shè)計參數(shù)的取值方面也有我國的特點。由于我國人口眾多，土地寶貴，高等級公路的邊坡取值偏陡，也就是說，相對地增加了路側(cè)的危險性，在商品經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)，修建高速公路的呼聲很高，但往往會遇到沿線村鎮(zhèn)密集，下穿通道很多的問題。通道多，就意味著要抬高路堤高度，相對地增加了路側(cè)的危險性。除了路堤高度比較高，邊坡比較陡以外，中央分隔帶、路緣帶、路肩等的寬度，與國外標(biāo)準(zhǔn)相比也偏向下限值。特別是中央分隔帶的寬度，應(yīng)盡可能的寬一些，這對防止對向車燈眩目，防止越過中央分隔帶與對向車輛迎頭相撞的重大事故的發(fā)生是有利的。適當(dāng)增加路緣帶和硬路肩的寬度也是必要的，它可為臨時發(fā)生故障的車輛提供緊急

16、停車的場地；為駕駛者偶爾需要查閱路線圖、休息或其它目的停車而提供場地；為躲避潛在的事故，或減輕事故的嚴(yán)重性而提供必要的回旋余地；增加側(cè)向余寬可以改善視距，有助于行車的舒適性，避免駕駛緊張，提高公路的通行能力。從以上情況可以看出，我國高等級公路的總體設(shè)計控制指標(biāo)與國外的指標(biāo)相近，但在具體設(shè)計中充分考慮了我國的國情，突出了我國道路的特點。 3.2、車型構(gòu)成 按照全國交通量調(diào)查的統(tǒng)一做法，規(guī)定小貨車為載重量2.5t以下的貨運(yùn)汽車，中貨為載重量2.57.0t的貨運(yùn)汽車，大貨為載重量大于7t的貨運(yùn)汽車，小客車為16座以下的面包車、小轎車，大客車為16座以上的轎車 小型汽車占20%中型汽車占60%大型汽車

17、占10%拖掛車及其它占10%80%為中型汽車以下車輛我國公路上的交通組成情況表3.2.1路段小貨中貨大貨小客大客拖掛寧六公路6.4%40%8.7%11.6%20.1%13.5%102國道13%44%11%7%6%19%107國道15%52%7%11%3%12%106國道14%35%12%6%10%23%307國道13%43%10%9%10%15%杭肖路9.9%62.1%4%7.3%8.3%8.4%11.2%60.7%3.6%7.2%8.3%9.0%12.8%51%3.7%9.0%6.2%17.2%河北省14%53%5%14%4%10%杭州-紹興12.3%46.1%14.8%16.8%10%/紹

18、興-寧波12.3%50%18.2%11.2%8%/寧波-北侖5.1%56.1%23%9%6.8%/平均11.59%49.42%9.78%9.93%8.38%14.12%各型號車占汽車總數(shù)的百分率（%） 表3.2.2 車型沈撫南線溝北線京富線鳳華線昌老線營大線平均黃河5.26.96.42.04.72.64.6解放，東風(fēng)，遼寧一號、大客36.454.942.947.456.939.646.4解放掛車28.79.43.97.612.227.314.9北京吉普、轎車、小客、130等1816.022.929.811.616.019.0日野、五十鈴等外國貨車0.74.01.80.35.02.52.4嗄斯等

19、中型貨車118.822.112.99.612.012.7小型汽車占20%中型汽車占60%大型汽車占10%拖掛車及其它占10%80%為中型汽車以下車輛從表3.1.2可以看出，中型貨車（解放、東風(fēng)等）占46.4%，加上嘎斯等中型貨車12.7%，中型貨車占59.1%，其中解放車的比例最大，約占中型貨車的60%左右。黃河、日野、五十鈴等重型汽車約占7%左右，小型汽車約占19%，如果把表3.1.1和表3.1.2進(jìn)行對照，可以看出總的比例關(guān)系非常接近，我國公路上各種車輛的組成比例為： 從我國公路上各種車輛的組成比例可以看出，在公路上行駛的車輛有80%是中型汽車以下的車輛，包括：解放CA15、解放CA141

20、K3、東風(fēng)EQ140、躍進(jìn)NJ134A、NJD134、解放CA10B、北京越野車BJ212、北京小貨BJ130，其總質(zhì)量均在10t以下。大型汽車占10%。 因此，在我國高速公路要考慮的主要車型是解放車和東風(fēng)車。從國產(chǎn)車的行駛速度看，與進(jìn)口車相比也有很大的不同，解放CA15的最高車速為80km/h，東風(fēng)EQ140的最高車速為90km/h，黃河JN151的最高車速為67km/h。 因此，從我國公路上行駛車輛的組成情況來看，中型汽車以下的車輛約占80%，占主流的車型是解放、東風(fēng)等貨運(yùn)汽車。國產(chǎn)貨運(yùn)汽車的最高速度平均約為80km/h（國產(chǎn)車輛基本參數(shù)見表3.1.3）。這些條件將是護(hù)欄設(shè)計考慮的重要因素

21、。名稱型號空車重(kg)載重量(kg)總質(zhì)量(mm)前軸距(mm)總軸距(mm)前輪距(mm)后輪距(mm)車長(mm車寬(mm)車高(mm)最高車速(km/h)解放CA15392550009135417541751700174048552330231080解放越野CA30A534025007990422542251750174568802315236065解放CA141K34390500093904050405018001745720524762395解放CA10B400080254000400017001740667024602200東風(fēng)EQ104408050009290395039501

22、810180069102470245590黃河JN15080004000400019271744760024642600黃河JN1516600800014860400040001927174476002464260067黃河QD35170003250325019271744躍進(jìn)NJ134A300053603300330015891680583822802145躍進(jìn)NJD134A30003300330015891680583822802145紅旗旅游CA630300033003000626020702440國產(chǎn)車輛基本參數(shù)見表3.1.3東風(fēng)EQ24025003740484017441744653

23、024002996東風(fēng)EQ140A50003950395018101800691024702996東風(fēng)EQ14150003950395018101800691024702545東風(fēng)EQ141C50003950395018101800691024702565北京越野BJ21215304251955230023001440144038601750187098北京輕貨BJ130188020004075280028001480147047101850210085上海SH130200039502500250014401440463518002070上海SH140400080653500350017101

24、736645524002560天津大發(fā)11065018201820121511903.3、防撞等級公路碰撞能量E可按下式計算：式中：E垂直作用于護(hù)欄的碰撞能量（J）；g重力加速度（9.81m/s2）；W汽車重量（t）；V碰撞速度（m/s）；碰撞角度（）。3.3、防撞等級橋梁碰撞能量E可按下式計算：一般定義E與PL的關(guān)系如下（PL為防撞等級，橋梁護(hù)欄防撞等級分三級）：PL1：0E5.9104PL2：5.9104E1.4105PL3：1.4105E2.4105 橋梁護(hù)欄的設(shè)計車型為什么不和橋梁的設(shè)計荷載對應(yīng)起來呢，這主要有以下考慮：（1）確定橋梁護(hù)欄的設(shè)計條件既要考慮車輛發(fā)生事故的嚴(yán)重度，又要考慮

25、車輛發(fā)生事故的概率。由于駕駛大型車輛司機(jī)的職業(yè)化以及大型車輛行駛速度較小，司機(jī)有較多的時間采取緊急避讓措施防止車輛越出路外或減輕車輛越出路外的事故嚴(yán)重度；并且由于大型車輛所占比率很小，如果按大型車來設(shè)計顯得不很經(jīng)濟(jì)。（2）如果橋梁護(hù)欄的設(shè)計荷載按大型車輛考慮，那么，橋面板的設(shè)計強(qiáng)度也要相應(yīng)地提高，這不僅增加橋面板設(shè)計的難度，而且不經(jīng)濟(jì)。（3）如何評價橋梁護(hù)欄的防撞性能，最根本的，也是最可靠的方法是進(jìn)行實車碰撞試驗，國外安全設(shè)施都需經(jīng)過實車碰撞試驗后，才能在公路上使用。例如，美國AASHTO橋梁護(hù)欄指導(dǎo)規(guī)范規(guī)定所有橋梁護(hù)欄都應(yīng)進(jìn)行碰撞試驗。就需要有具體的車型。同時為了使每次碰撞試驗的結(jié)果能相互比較，其碰撞條件（車型、質(zhì)量、碰撞速度、碰撞角度）應(yīng)是統(tǒng)一的。 3.4 車輛的碰撞角度 碰撞角是指車輛沖擊方向與護(hù)欄縱面所成的夾角。它與道路等級、車輛的種類、行駛速度和車輛在車道上的位置有關(guān)。國外主要通過