交通工程设施设计第三章.pptx

1交通工程设施设计交通工程设施设计第三章第三章 交通安全设施设计交通安全设施设计2第三章第三章 交通安全设施设计交通安全设施设计教学内容1）安全护栏）安全护栏2）防眩设施）防眩设施3）隔离封闭设施）隔离封闭设施4）视线诱导设施）视线诱导设施33 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）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）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）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）诱导驾驶员视线，增加行车安全5）制造、安装、维修的经济性）制造、安装、维修的经济性43 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，护栏是公路重要的安全设施，涉及到安全、实用、经济、美涉及到安全、实用、经济、美观等方面因素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件下事故严重度指数差异很大5汽车撞上护拦后反应IIIIIIII拦挡、导向、消能拦挡、导向、消能护栏的合理设计护栏的合理设计IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII护栏护栏公路界公路界公路界公路界中心线中心线越界车辆越界车辆6 发生意外后，半刚性护栏改变发生意外后，半刚性护栏改变了车辆运动轨迹，可避免或减少了车辆运动轨迹，可避免或减少冲冲向对面车道、翻下深沟向对面车道、翻下深沟等悲剧。等悲剧。碰撞改变惯性轨迹7半刚性护栏的细部结构金属、木材金属、木材防阻块防阻块防阻、缓冲、消能防阻、缓冲、消能槽槽形形立立柱柱圆圆形形立立柱柱波波形形护护栏栏8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波形护栏局部加强为为减减轻轻碰碰撞撞后后对对车车辆辆损损害害设设计计的的端端部部构构造造93 护栏的设计条件3.2护栏设计条件车型车型车辆质量车辆质量速度速度角度角度道路条件道路条件交通特性交通特性事故成本事故成本经济实力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析获得护栏设计应考虑的因素护栏设计应考虑的因素103.2 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护栏设计应考虑的因素 日本：取刚性偏大的设计日本：取刚性偏大的设计欧美：取刚性偏小的设计欧美：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路网大规模建设中存在较大的经济缺口113.2 护栏的设计条件我国公路设计遵循我国公路设计遵循公路工程技术标准公路工程技术标准。由于道。由于道路建设发展迅速、途径区域人口密集、设计建造缺路建设发展迅速、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少经验等，以致存在较多的安全隐患1）道路条件）道路条件许多参数不合理，大部分偏下极限许多参数不合理，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线自然环境、企业村镇、其他道路交叉状况等123.2 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要条件之一2）车辆质量）车辆质量2.59吨占吨占97.21 2.512吨占吨占98.74未来趋势：小汽车微型化；大货车重型化未来趋势：小汽车微型化；大货车重型化我国目前汽车保有量构成我国目前汽车保有量构成133.2 护栏的设计条件设计标准：标准车型占行车群体设计标准：标准车型占行车群体852）车辆质量）车辆质量BJ2120（BJ2020,北京北京2吨越野吨越野）EQ140（EQ1090,二汽二汽9吨货车）吨货车）我国现行护栏设计标准车型我国现行护栏设计标准车型EQ1090EQ1090BJ212BJ212143.2 护栏的设计条件车辆冲击方向与护栏纵面的夹角车辆冲击方向与护栏纵面的夹角3）碰撞角度）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：小汽车设计规定碰撞角：小汽车20；大汽车；大汽车1520153.2 护栏的设计条件3）碰撞角度）碰撞角度根据国外统计资料，结合我国具体情况，护栏根据国外统计资料，结合我国具体情况，护栏设计规定碰撞角：小汽车设计规定碰撞角：小汽车20；大汽车；大汽车1520弯道护栏弯道护栏纵面切线纵面切线163.2 护栏的设计条件发生碰撞时出事车辆的速度发生碰撞时出事车辆的速度4）碰撞速度）碰撞速度 碰撞速度设计车速碰撞速度设计车速80我国目前取值标准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对具体交通环境的统计数据173.2 护栏的设计条件4）碰撞速度）碰撞速度 碰撞速度设计车速碰撞速度设计车速80我国目前取值标准我国目前取值标准 高速公路：（高速公路：（12060）809648km/h 一级公路：（一级公路：（10060）808048km/h 二级公路：（二级公路：（8040）806432km/h183.2 护栏的设计条件5）防撞等级计算）防撞等级计算 E=m（vsin)2/2防撞等级以行驶车辆碰撞动能来衡量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防撞性能的重要指标式中：式中：E车辆碰撞动能车辆碰撞动能 m车辆质量车辆质量 v车辆碰撞速度车辆碰撞速度 碰撞角度碰撞角度有关参数按规定有关参数按规定范围根据道路实范围根据道路实际情况选取际情况选取193.2 护栏的设计条件6）相关防撞等级规范及等级确定）相关防撞等级规范及等级确定 PL1：0E60kJ桥梁护栏设计分三级（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。例：计算平原上高速公路桥梁护栏防撞等级。分析分析:基本条件（大车）车速基本条件（大车）车速120km/h碰撞速度碰撞速度96km/h 标准计算质量标准计算质量10吨吨 碰撞角度碰撞角度15 E0.5104（26.7sin15）2238.7kJ 对照上规范，应取对照上规范，应取PL3级级 PL2：60kJE140kJ PL3：140kJE240kJ203.2 护栏的设计条件一般一般护栏设计采用两个防撞等级护栏设计采用两个防撞等级用于高等级公路、一般公路两侧用于高等级公路、一般公路两侧一般级一般级A一般护栏按其设置的位置又分路侧护栏和中央一般护栏按其设置的位置又分路侧护栏和中央护栏两类，中央护栏加脚标护栏两类，中央护栏加脚标m用于中央隔离护栏，代号用于中央隔离护栏，代号Am用于上述特别危险路段用于上述特别危险路段加强加强S级级用于需要加强中央隔离护栏，代号用于需要加强中央隔离护栏，代号Am213.2 护栏的设计条件公路护栏设计条件相关参数表公路护栏设计条件相关参数表规定了规定了A、Am碰撞条件。其中护栏设计最大冲入距离表碰撞条件。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形量在特别危险路段（如城市在特别危险路段（如城市高架路、铁道交叉口、居高架路、铁道交叉口、居民集中的范围等）应采用民集中的范围等）应采用加强型，加强型，S级，其中级，其中Sm为为相应中央隔离护栏相应中央隔离护栏世界各国路基、桥梁世界各国路基、桥梁护栏设计碰撞条件，护栏设计碰撞条件，因国情而异，各国设因国情而异，各国设计侧重点不同计侧重点不同224 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、美观大方合理、美观大方1）基本条件：保证使用性能）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装形式等有关内容，最后作出符合实际的选择2）性能因素）性能因素4.1路基护栏形式选择234.1路基护栏形式选择设计目标设计目标降低交通事故的严重度。交通事故的结果千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，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。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）安全性因素4）美观因素）美观因素244.1路基护栏形式选择5）气象条件因素）气象条件因素6）经济性因素）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栏结构的影响设计建设必须少花钱、多办事。设计建设必须少花钱、多办事。经济因素基本原则：经济因素基本原则：合理的性能、价格比合理的性能、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。经济条件的可行性。25常用护栏综合性能一览表护栏名称护栏名称性质性质性能及施工特点性能及施工特点波形横梁波形横梁半刚性半刚性塑性大、易更换修复、诱导性好、线形协调美塑性大、易更换修复、诱导性好、线形协调美观、转弯半径小、成本较高观、转弯半径小、成本较高管横梁管横梁半刚性半刚性塑性较大、诱导性好、线形协调美观、接头施塑性较大、诱导性好、线形协调美观、接头施工复杂、转弯半径较大工复杂、转弯半径较大箱横梁箱横梁半刚性半刚性塑性较大、诱导性好、美观、两面同性、接头塑性较大、诱导性好、美观、两面同性、接头施工困难、成本较高施工困难、成本较高柔索柔索柔性柔性弹性大、美观、可重复使用、诱导性差、转弯弹性大、美观、可重复使用、诱导性差、转弯半径大半径大混凝土混凝土刚性刚性防越出好、强度大、成本低、凝重、对人车保防越出好、强度大、成本低、凝重、对人车保护差护差26 不同道路地理环境的选用参考不同道路地理环境的选用参考小半径小半径弯道弯道视线诱视线诱导好导好美观协美观协调调冰雪冰雪环境环境隔离隔离带窄带窄不均匀不均匀沉降沉降耐腐耐腐蚀蚀直线直线性好性好波形梁波形梁管梁管梁箱梁箱梁柔索柔索混凝土混凝土 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。等方面的资料，是设计、选择护栏的基础。274 护栏形式选择1）等级选择）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，再选择结桥梁护栏选择应首先确定护栏防撞等级，再选择结构形式构形式不设人行道不设人行道 PL3级：特大桥梁，可能引发二次事故级：特大桥梁，可能引发二次事故 PL2级：一般桥梁，可能引发二次事故级：一般桥梁，可能引发二次事故284 护栏形式选择1）等级选择）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，再选择结桥梁护栏选择应首先确定护栏防撞等级，再选择结构形式构形式设置人行道设置人行道 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。央隔离的情况与道路相同。常用组合形式：常用组合形式：PL2（或（或S）PL1294.2桥梁护栏形式选择1）等级选择）等级选择美观、协调美观、协调确定护栏等级之后，具体结构形式选择也是影响确定护栏等级之后，具体结构形式选择也是影响护栏功能的重要因素护栏功能的重要因素宽阔水域、高净空宽阔水域、高净空钢制桥梁（只允许用金属护栏）钢制桥梁（只允许用金属护栏）积雪严重地区积雪严重地区护栏自重与冲击荷载传递护栏自重与冲击荷载传递全线桥梁护栏结构尽可能统一全线桥梁护栏结构尽可能统一305 护栏的设置原则1）情形一（必须设置）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）道路边坡度、路堤高度过大（见图示阴影）与铁道、公路立体相交处与铁道、公路立体相交处高等级公路路基坡角高等级公路路基坡角1米范围内存在水域米范围内存在水域立交互通进出口匝道三角地立交互通进出口匝道三角地带、匝道转弯小半径一侧带、匝道转弯小半径一侧必须设置必须设置应该设置应该设置31高等级公路匝道高等级公路匝道三角地带三角地带高等级公路匝道高等级公路匝道弯道小半径外侧弯道小半径外侧三角地带32上图：道路合分流三角上图：道路合分流三角地带的护栏形式地带的护栏形式下图：下图：相邻公路、铁道，由于相对相邻公路、铁道，由于相对标高差距大，一旦超越路面将导致标高差距大，一旦超越路面将导致严重后果严重后果设置护栏设置护栏33大、中、小桥梁；立交桥；高架路等两端大、中、小桥梁；立交桥；高架路等两端应设置合适的路侧护栏应设置合适的路侧护栏345.1路侧护栏设置2）情形二（应该设置）情形二（应该设置）与情形一相比较小的路边坡、路堤高度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高等级公路路肩边缘1米内米内存在构筑物存在构筑物可能驾入相邻道路的路段可能驾入相邻道路的路段路基宽度渐变路段路基宽度渐变路段平曲线半径小于标准规定最小值平曲线半径小于标准规定最小值变速车道路段、车道合分流路段变速车道路段、车道合分流路段桥梁、高架路两桥梁、高架路两端与路基相连处端与路基相连处355.1路侧护栏设置3）情形三（可以设置）情形三（可以设置）高等级公路路肩边缘高等级公路路肩边缘1米内存在障碍物米内存在障碍物护栏长度小于护栏长度小于70米，同侧相米，同侧相邻护栏小于邻护栏小于100米米 应连续设应连续设置护栏置护栏纵曲线坡度大于纵曲线坡度大于4；结冰、多雾、隧道入口路段结冰、多雾、隧道入口路段道路填挖方区（填挖填）相邻小于道路填挖方区（填挖填）相邻小于100米，应连续设置米，应连续设置护栏护栏