贵州普通干线公路波形梁护栏再利用技术研究

杨清伟

贵州省公路勘察设计院有限公司

摘 要：根据贵州普通国省干线公路波形梁护栏现有情况，结合波形梁板受到锈蚀、路面加铺后原波形梁护栏由于高度不足，无法满足防护能力要求，进行旧波形梁护栏防腐翻新技术及接高再利用的调查及技术研究。

关键词：普通公路;护栏;再利用;创新性;

1 概述

为避免施工中断交通对通行的影响，国省道路面大修多采用在原有路面基础上加铺沥青层结构的方法，快速有效地对路面实施修复。路面加铺厚度20～30 cm, 路面标高的抬高相当于减小护栏的有效高度，护栏高度不足导致大型车辆碰撞后翻越或骑跨护栏驶出路外。波形梁护栏是目前我国公路使用最广泛的一种护栏型式，路面加铺后原波形梁护栏由于高度不足，无法满足护栏防护性能要求。

修订后的《公路交通安全设施设计规范》[1](JTG D81-2017),与旧版《公路交通安全设施设计规范》[2](JTG D81-2006)相比，提高了护栏防护能力要求。普通国省道改扩建时需要设置满足《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2017)要求的波形梁护栏，旧波形梁护栏因为不满足现行规范的要求，无法在改扩建国省道中直接应用，如果拆除后作为废旧钢材处理，也将造成极大的资源浪费。

2 现场调研及实验

2019年9月，课题组先后在贵州六广、牛关、关岭等地护栏堆放地进行调研。调研过程中详细记录了废旧波形梁板的板厚、锈蚀情况、原镀锌层厚度等资料，并根据锈蚀情况分类挑选了实车碰撞试验所需的部件。

2019年底，在高碑店试验场进行了波形梁护栏再利用和既有波形梁护栏接高再利用实车碰撞试验，试验所用波形梁板部件均取自贵州六广护栏堆放处。试验根据小轿车、中型客车和中型货车3种代表车型，和车辆不同的行驶速度分别进行，见图1。

3 研究目标、主要内容

3.1普通国省道和农村公路波形梁护栏使用情况调研

进行波形梁护栏使用情况调研，调查护栏设计遵循的规范，检测镀锌涂层厚度，通过镀锌涂层厚度以及外观检查波形梁护栏的锈蚀程度；了解国省道路面维修加铺厚度情况，选定路面加铺后波形梁护栏改造技术研究的典型护栏结构。

图1 不同车型碰撞试验

3.2锈蚀对波形梁护栏构件力学性能影响研究

结合旧波形梁护栏构件锈蚀情况的调研成果，采用涂层劣化和锈蚀等定性和定量指标进行构件锈蚀程度分级，见表1。

表1 涂层劣化和构件锈蚀定性和定量描述

旧波形梁护栏的立柱(含立柱、法兰盘、地脚螺栓、加劲肋)的涂层劣化和锈蚀程度达到第Ⅰ类，即涂层整体完好、未劣化、未锈蚀时，才能对立柱进行再利用；原波形梁护栏的护栏板的涂层劣化和锈蚀程度达到第Ⅰ类或第Ⅱ类时，才能进行再利用，典型的第Ⅰ类和第Ⅱ类的再利用旧护栏板见图2。

(1)针对不同等级的锈蚀程度，进行材料力学性能试验，明确不同锈蚀程度对旧波形梁护栏板的影响，力学性能试验结果见表2。

根据表2检测数据结果，可以得出以下结论。

①Ⅰ类护栏板抗拉强度平均值399.7 MPa, 均大于规范要求的375 MPa。断后伸长率平均值36.1%,仅有一个值(22.5%)小于规范要求的26%。屈服强度平均值313.6 MPa, 均大于规范要求的235 MPa; Ⅰ类护栏板的力学性能指标总体满足规范要求。

图2 典型的第Ⅰ类和第Ⅱ类可再利用的护栏板

表2 旧波形梁板材料力学性能试验结果

②Ⅱ类护栏板抗拉强度平均值355.2 MPa, 最大373 MPa, 最小339 MPa, 平均值与规范要求的375 MPa相比降低20 MPa。断后伸长率平均值29.3%,仅有两个值(23.5%、25.5%)小于规范要求的26%。屈服强度平均值258.4 MPa, 均大于规范要求的235 MPa。虽然Ⅱ类护栏板的力学性能指标与规范要求值有一定偏差，但偏差值不大，经过护栏实车碰撞试验验证，可以再利用。

③Ⅲ类护栏板由于锈蚀严重，材料力学性能衰减较为明显，平均抗拉强度小于规范要求的375 MPa、屈服强度检测值小于规范要求的235 MPa, 不宜重复利用。

(2) 接高再利用波形梁护栏(Ⅱ类护栏板)实车碰撞的各项安全性能指标见表3。

表3 二级(B级)接高再利用波形梁护栏(Ⅱ类护栏板)实车碰撞的各项安全性能指标