第2章 交通安全设施设计.ppt

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1、第二章 交通安全设施设计第一节 安全护栏概述第二节 波形梁护栏第三节 缆索护栏第四节 混凝土护栏第五节 桥梁护栏第六节 防眩设施第七节 隔离封闭设施第八节 视线诱导设施第一节 安全护栏概述一、基本概念1、路侧安全距离：从行车道硬路肩外边缘至车辆回复轨迹横向最远点的距离称为路侧安全距离。2、路上危险物：在路侧安全距离之内的障碍物称为危险物。3、事故严重度：是衡量一定质量的车辆以一定的碰撞条件越出路外和碰撞路侧危险物造成事故的后果或严重程度的指标。第一节 安全护栏概述二、安全护栏的定义及分类 护栏定义：是防止车辆驶出路外，或闯入对向车道，而沿道路边缘或在分隔带上设置的一种安全防护设施。第一节 安全

2、护栏概述护栏的分类：1、按设置的位置分类路侧护栏分隔带护栏又叫中央分隔带护栏人行道护栏桥梁护栏第一节 安全护栏概述（1）路侧护栏：是指设置于道路横断面两边土路肩上的护栏，用来防止失控车辆越出路外，保护路边构造物和其它设施。注：分离式断面的高速公路，其两边均按路侧护栏处理。第一节 安全护栏概述（2）分隔带护栏又叫中央分隔带护栏：是指设置于公路中间带内的护栏，用来防止失控车辆穿越中间带闯入对向车道，保护中央分隔带内的构造物和其它设施。第一节 安全护栏概述（3）人行道护栏：设置在行人比较集中的地方，保护行人，防止行人进入机动车道。（4）桥梁护栏：凡设置于桥梁上的护栏称为桥梁护栏，即使是采用与路段相同

3、形式的护栏，也称为桥梁护栏。其主要性能应是车辆不能突破、下穿、翻越桥梁。第一节 安全护栏概述2、按力学强度分类柔性护栏半刚性护栏刚性护栏第一节 安全护栏概述（1）柔性护栏：是一种具有较大缓冲能量的韧性护栏结构。缆索护栏是柔性护栏的主要代表形式，它是一种以数根施加初张力的缆索固定于立柱上而组成的结构，它主要依靠缆索的拉应力来抵抗车辆的碰撞，吸收碰撞能量。这种护栏形式美观，车辆行驶时没有压迫感，但视线诱导效果差。缆索护栏第一节 安全护栏概述（2）半刚性护栏：是一种连续的梁柱式护栏结构，具有一定的刚性和柔性。波形梁护栏是半刚性护栏的主要代表形式，它是一种以波纹状钢护栏板相互拼接并由立柱支撑而组成的连

4、续结构，它利用土基、立柱、波形梁的变形来吸收碰撞能量，并迫使失控车辆改变方向。这种护栏损坏部件容易更换，具有一定的视线诱导作用，外形美观。波形梁护栏的应用最广泛。波形梁护栏第一节 安全护栏概述（3）刚性护栏：是一种基本不变形的护栏结构。混凝土护栏是刚性护栏的主要形式，它是一种以一定形状的混凝土块相互连接而组成的墙式结构，它利用失控车辆碰撞其后爬升并转向来吸收碰撞能量。刚性护栏在碰撞时不变形，几乎不会被损坏，维修费用很低，但对车辆行驶有压迫感，在寒冷地区使用容易积雪。混凝土护栏第一节 安全护栏概述三、安全护栏的功能1、防止车辆驶出路外。2、使车辆在碰撞护栏之后，很快回复原来的方向。3、缓冲功能，

5、减少对乘客的伤害。4、诱导驾驶员视线。5、防止车辆与构造物碰撞。6、限制行人横穿第一节 安全护栏概述四、护栏的设计条件 护栏设计条件的确定主要考虑标准车型、车辆质量、碰撞速度、碰撞角度、道路条件、交通特性、事故成本和国家经济发展水平等因素。第一节 安全护栏概述 我国在确定护栏设计条件时考虑以下几方面因素：1、道路条件2、标准车型与车辆的质量3、车辆的碰撞角度4、碰撞速度5、防撞等级第一节 安全护栏概述1、道路条件 我国人口众多，土地宝贵。因此，一般边坡偏陡，路堤较高，中央分隔带、路侧带、路肩等的宽度取值较标准偏低。第一节 安全护栏概述2、标准车型与车辆的质量 据调查得知，在我国公路上行驶的车辆

6、中有80%是中型以下的车辆，总质量均在10t以下，大型车占10%，因此，在我国高速公路上要考虑的主要车型是解放车和东风车。总质量为10吨。第一节 安全护栏概述3、车辆的碰撞角度 碰撞角是车辆冲击方向与护栏纵面所成的夹角。它与道路等级、车辆的类型、行驶速度和车辆在车道上的位置有关。我国规定小汽车的碰撞角为20，卡车的碰撞角为15 20。第一节 安全护栏概述4、碰撞速度 在一般情况下，公路上的车辆以平均运行速度行驶，平均运行速度可以按计算行车速度的80%计算。规定：碰撞速度为60km/h，按照加强型设置的危险路段，碰撞速度设为80km/h第一节 安全护栏概述5、防撞等级 防撞等级表示护栏阻挡车辆碰

7、撞的能力，它是衡量护栏防撞性能的重要指针，一般用车辆的碰撞能量来表示。E碰撞动能（J）m碰撞车辆的质量（kg）V车辆的碰撞速度（m/s）车辆的碰撞角（）第一节 安全护栏概述（1）桥梁护栏 一般定义E与PL的关系如下（PL为防撞等级，桥梁护栏防撞等级分为三级）：PL1:0E60kJPL2:60kJE140kJPL3:140kJE240kJ（2）路基护栏：A级适用于高速公路等特别重要的国道；S级适用于与铁道或居民住宅靠近的区段（属强化型）。A级：0E93kJS级：93kJE170kJ第一节 安全护栏概述五、护栏的设置原则（一）路侧护栏的设置原则1、下列情况之一者，必须设置路侧护栏：（1）道路边坡坡

8、度i和路堤高度h在图的阴影范围之内的路段第一节 安全护栏概述（2）与铁路、公路相交，车辆有可能跌落到相交铁道或其它公路上的路段。（3）高速公路、一级公路在距路基坡脚1.0m范围内有江、河、湖、海、沼泽等水域，车辆掉入会有极大危险的路段。（4）高速公路互通式立交交叉进、出口匝道的三角地带及匝道的小半径弯道外侧。第一节 安全护栏概述2、凡符合下列情况之一者，应设置路侧护栏（1）道路边坡坡度i和路堤高度h在图的虚线以上区域内的路段。第一节 安全护栏概述（2）高速公路、一级公路在距土路肩边缘1.0m范围内，有门架结构、紧急电话、上跨桥的桥墩或桥台等构造物时。（3）与铁路、公路平行，车辆有可能闯入相邻铁

9、路或其它公路的路段。（4）路基宽度发生变化的渐变段。（5）曲线半径小于一般最小半径的路段。第一节 安全护栏概述（6）服务区、停车区或公共汽车路侧停车处的变速车道区段，交通分、合流的三角地带所包括区段。（7)大、中、小桥两端或高架构造物两端与路基连接部分。（8）导流岛、分隔岛处认为需要设置护栏的地方。第一节 安全护栏概述3、凡符合下列情况之一者，可设置路侧护栏（1）高速公路、一级公路在距土路肩边缘1.0m范围内存在下列危险或障碍物时：q粗糙的石方开挖断面q大孤石q重要标志柱、信号灯柱、可变标志柱、照明灯柱或路堑支撑壁、隔音墙等设施q高出路面30cm以上的混凝土基础、挡土墙（2）道路纵坡大于4%的

10、下坡路段（3）路面结冰、积雪严重的路段（4）多雾地区（5）隧道入口的附近及隧道内需保障养护人员安全的路段第一节 安全护栏概述4、路侧护栏最小设置长度为70m。两段路侧护栏之间相距不到100m时，宜在该两路段之间连续设置。5、夹在两填方区段之间长度小于100m的挖方区段，应和两端填方区段的护栏相连。第一节 安全护栏概述（二）中央分隔带护栏1、高速公路、一级公路均应设置中央分隔带护栏。当中央分隔带宽度大于10m时，可不设中央分隔带护栏。2、高速公路、一级公路采用分离式断面时，靠中央带一侧按路侧护栏设置。上、下行路基高差大于2m时，可只在路基较高一侧设置。3、高速公路、一级公路的中央分隔带开口处，原

11、则上应设置活动护栏。第一节 安全护栏概述（三）桥梁护栏1、高速公路、一级公路上的特大桥，大、中桥均应设置桥梁护栏。2、高速公路、一级公路上的小桥、通道应设置与路基上相同形式的护栏。3、一般公路的特大桥、大桥应设置桥梁护栏。第二节 波形梁护栏定义：波形梁护栏是半刚性护栏的主要形式，它是一种以波纹状钢护栏板相互拼接并由立柱支撑的连续结构。一、分类n按设置地点：路侧护栏和中央分隔带护栏，n路侧护栏又分为：有防阻块和无防阻块，n中央分隔带护栏分为：有防阻块和无防阻块；组合型和分设型。n按防撞等级：路侧护栏分为，A级和S级；n中央分隔带护栏分为，Am、Sm。（A级适用于高速公路和一级公路，S级适用于特别

12、危险、需要加强保护的路段。A级立柱间距为4m，S级立柱间距为2m。）第二节 波形梁护栏二、构件1、波形梁 波形梁是与失控车辆首先接触的构件，通过波形梁的传递，把碰撞力分散给多根立柱，通过立柱把力传递给地基土。波形梁主要承受的是拉伸力，在碰撞车辆冲击作用下，波纹被展开，吸收能量。现在国内采用的波形梁从断面形状看主要有日本型和欧美型两种，断面如图：第二节 波形梁护栏2、立柱 波形梁主要承受拉力，立柱主要承受弯矩。在碰撞过程中，立柱起着非常重要的支撑作用。要想提高立柱强度，可以通过增大惯性矩的办法实现，惯性矩受立柱截面形状和面积的影响。在我国高速公路上，护栏立柱基本上是两种形式，一种是圆形立柱，一种

13、是槽形立柱。圆形立柱 槽形立柱第二节 波形梁护栏3、防阻块波形梁与立柱之间加防阻块后，有很多好处：（1）防阻块在碰撞后变形，吸收能量，减少乘员伤亡。（2）防阻块固定在立柱与波形梁之间，使波形梁从立柱上悬置出来，避免汽车前轮在立柱处绊阻。（3）防阻块使碰撞力分配到更多跨结构上，使护栏受力更加均匀，碰撞轨迹比较圆滑，有利于车辆的导向和增加护栏的整体强度。（4）有路缘石路段设置防阻块护栏时，可使波形梁与缘石面的距离减少，减轻甚至消除由于失控车辆碰到缘石后跳起产生对护栏的不利影响。第二节 波形梁护栏 我国采用A型、B型两种防阻块，A型为六角形，适用于圆形立柱，B型参照法国标准设计，与槽形立柱配套。A型

14、防阻块B型防阻块第二节 波形梁护栏三、纵断面上的布设护栏纵断面可以分成四部分：1.护栏标准段2.护栏过渡段3.护栏渐变段4.护栏端头 第二节 波形梁护栏1.护栏标准段：是指护栏断面结构形式保持不变并正常设置的结构段。2.护栏过渡段：是指不同结构形式护栏之间平滑连接并进行刚度过渡的专门结构段。3.护栏渐变段：是指设置于外移端头与标准段之间进行连接并使外展线形平滑过渡的护栏结构段。4.护栏端头：是指在护栏开始端或结束端所设置的专门结构，护栏端头可分为路侧护栏端头、中央分隔带端头和进出口匝道三角地带端头等。第二节 波形梁护栏n护栏端头：1、路侧护栏端头路侧波形梁护栏的端头有两种形式：一种叫地锚式，另

15、一种叫圆头式。圆头式地锚式第二节 波形梁护栏2、中央分隔带护栏端头分设型组合型第二节 波形梁护栏四、安装高度第三节 缆索护栏定义：缆索护栏是柔性护栏的主要代表形式，它是一种以数根施加初张力的缆索及固定缆索的立柱所组成的结构。一、分类按设置位置分为：路侧和中央分隔带；按防撞等级分：路侧分为A级和S级（属于加强级），中央分隔带为Am级；从埋置条件分为埋置于土中和混凝土中。第三节 缆索护栏二、构造缆索护栏从构造上可分为缆索、立柱和托架。第三节 缆索护栏1、缆索缆索的直径直的是切断面的外接圆直径。一根缆索是有3股，每股又有7根单丝组成，用37表示，材料是镀锌的钢丝绳。一般把缆索的安装长度定为20030

16、0m，当安装长度超过200300m时，在设计上应采用中间端部结构。第三节 缆索护栏2、立柱缆索护栏的立柱包括：端部立柱、中间端部立柱和中间立柱，立柱是主要的受力构件，采用普通碳素结构钢。3、托架托架：安装于立柱上支撑并固定缆索的装置。通过托架支撑，把缆索从立柱面悬置出来，以防止车辆在立柱处绊阻，并使缆索固定在一定的位置上。第四节 混凝土护栏定义：混凝土护栏是刚性护栏的主要形式，它是一种以一定形状的混凝土块相互连接而组成的墙式结构，它利用失控车辆碰撞其后爬高并转向来吸收碰撞能量。第四节 混凝土护栏一、分类按安装位置分为：中央分隔带和路侧两种；按防撞等级分为：中央分隔带为Am级，路侧为A级；按构造

17、特征分为：中央分隔带分为基本型和改进型，路侧为基本型。第四节 混凝土护栏基本型和改进型混凝土护栏，适合于中央分隔带较窄的路段，在一般情况下应优先考虑采用改进型。改进型混凝土护栏较适合交通量大，重车比例高的路段。中央分隔带内布设通信、供电管线时，可考虑采用分离式混凝土护栏。第四节 混凝土护栏二、构造1、混凝土护栏的高度为81cm2、纵向长度：可分为预制和就地浇注两种方式。对于预制件，一般为26m，对于就地浇筑的护栏，纵向长度一般采用45m，最大不超过6m。3、配筋：预制混凝土护栏块施工是通过吊装就位的，起吊过程中，考虑自重的作用，配制一定数量的结构钢筋是十分必要的。就地浇筑混凝土护栏不存在吊装问

18、题，一般可以不配筋。4、纵向连接预制混凝土护栏采用两种纵向连接方法：（1）纵向企口连接法。（2）纵向传力钢筋连接。第四节 混凝土护栏5、端头处理护拦端头有两种形式是目前世界上使用较多：（1）斜坡式，正面碰撞车可以爬高吸能。（2）尖头式，正面碰撞不能爬高吸能，但侧撞会有较好的导向效果。第五节 桥梁护拦 桥梁护拦是指设置于桥梁上的护拦。目的是防止失控车辆越出桥外。一、分类1、按设置位置可分为桥梁护拦、桥梁中央分隔带护拦和人行、车道分界处护拦；2、按构造物特征可分为梁柱式（金属制和混凝土）护拦、钢筋混凝土墙式护拦和组合式护拦；3、按其埋置方式可分为立柱直接埋入式、法兰盘连接式和通过传力钢筋把桥梁护拦

19、和桥面板浇注成一体的整体式等三种方式。4、按防撞等级分为：桥侧，PL1、PL2、PL3；中央分隔带，PL1、PL2、PL3，Sm；人行道与行车道分界处，PL1、PL2、S、Am。第五节 桥梁护拦二、功能1、阻挡车辆、行人、非机动车掉下桥，为道路使用者提高安全保障。2、美化桥梁建筑。第六节 防眩设施定义：防眩设施是指防止对向车辆前照灯眩目的构造物，它包括防眩板、防眩网等，设置于中央分隔带上。眩目是指在驾驶员视野范围内对向出现极高的强光，而使驾驶员视觉机能或视力降低，产生烦恼和不舒适的光照。第六节 防眩设施就防眩板设置来说主要有三种情况：1、防眩板单独设置；2、防眩板设置在波形梁护栏的横梁上；3、

20、防眩板设置在混凝土护栏上。防眩板的结构设计要素有：遮光角、防眩高度、板宽、板的间距等。（其中遮光角和防眩高度最重要）第六节 防眩设施一、防眩设施设置原则1、设置依据：1）夜间相对白天事故率较高的路段 2）夜间交通量较大，特别是大型车占比例较大的路段 3）中央分隔带宽度小于3m的路段 4）平曲线半径小于一般最小半径的路段 5）夜间事故较集中的凹形竖曲线路段第六节 防眩设施2、一般原则 1）设置的路段 高速公路、一级公路在下列路段可考虑设置防眩设施：（1）服务区、停车区和互通立交前后各2km的路段；（2）无照明的大桥、特大桥、高架桥及其连接线上；（3）长直线路段；（4）道路线形变化频繁的路段；（5

21、）驾驶员普遍认为需要设置的路段。第六节 防眩设施2）可不设置的路段 具备下列条件之一的路段，可不设置防眩设施：（1）中央分隔带宽度大于9m；（2）上下行车道路面高差大于2m；（3）配有连续照明。第六节 防眩设施二、防眩设施高度 假设道路是平坦，没有横坡的直线段，防眩设施的最小高度可按驾驶员刚好看不到对向车前照灯这一几何关系进行计算。下图为计算图式。第六节 防眩设施图中，B为两车相会的横向间距，B1、B2分别为相会两车距道路中央分隔带中心线的间距，L为汽车前照灯的远光照距，h1为前照灯顶缘距路面的高度，h2为驾驶员视线高度，当防眩设施设置在中央分隔带的中心线时，防眩设施最小高度H在h1和h2范围

22、内变化。第六节 防眩设施 H=h1+(h2-h1)*B1/B （1）或 H=h2-(h2-h1)*B1/B （2）根据式（1）或（2）得到的H值为高速公路平原微丘区路段设置防眩设施的最小高度理论值。第六节 防眩设施 防眩设施的高度由驾驶员的视线高度和车辆前照灯的高度决定。交通部确定防眩设施高度的视线高度值和前照灯的高度值如表。驾驶员视线高度和前照灯的高度值车 种视线高度h2(m)前照灯高度h1(m)大型车2.01.0小型车1.30.8第七节 隔离封闭设施一、定义和分类 隔离设施是为了对高速公路、一级公路进行隔离封闭的人工构造物的统称。目的：在于防止无关人员及牲畜进入、穿越高速公路、一级公路，防

23、止非法侵入公路用地的情况发生。分类：按结构形式可分为金属网、刺铁丝和常青绿篱几大类。按埋设条件可分为设置于土中和混凝土中两类。第七节 隔离封闭设施二、形式的选择1）金属隔离栅是一种结构合理、美观大方的结构形式，但单位造价较高，主要适用于：（1）城镇及其郊区人烟稠密的路段；（2）风景区、旅游区、名胜古迹等美观性要求较高的路段；（3）互通立交、服务区、管理区和收费所等重要设施的两侧。2）刺铁丝隔离栅是一种比较经济简单的结构形式，但美观性、耐久性较差，常用于：（1）人烟稀少的路段，山岭重丘地区公路；（2）郊外的公路保留用地；（3）郊外高架构造物下面；（4）路线跨越沟渠而需封闭的地段。第七节 隔离封闭

24、设施三、结构设计1、结构高度 隔离栅的高度主要以成人高度为参考，一般在1.502.10m之间。在人口稠密区，隔离栅高度取上限。而在人迹稀少的路段隔离栅的高度值取下限。2、网孔尺寸 主要考虑下面几个因素：n不利于人攀援；n结构整体的配合要求；n网面的强度。第八节 视线诱导设施一、定义和分类 视线诱导标是一种沿车道两侧设置，用以指示道路方向、车行道边界及危险路段位置等的设施的总称。按功能可分为：轮廓标、路钮、线形诱导标。按设置方式可分为直埋式和附着式两种。第八节 视线诱导设施二、功能 轮廓标以指示道路线形轮廓为主要目标；路钮以警告、诱导或告知道路轮廓或道路前进方向为主要目的；线形诱导标以指示或警告

25、改变行驶方向为主要目标。第八节 视线诱导设施三、结构形式1、轮廓标 轮廓标可分为柱式轮廓标和附着式轮廓标。柱式轮廓标由柱体、反射器和基础组成。附着式轮廓标由反射器、支架和连接件组成。可根据建筑物的种类及设置部位采用不同形状的轮廓标和不同的连接方式。第八节 视线诱导设施2、路钮 可分为反光路钮和不反光路钮。路钮一般配合路面油漆、热塑标线使用或以模拟路面标线的形式独立使用。主要缺点：由于其突出路面对骑自行车和摩托车者构成潜在的危险。第八节 视线诱导设施3、线形诱导标 由反射器、底板、立柱、连接件和基础等组成。线形诱导标的基本单元可以单独使用，也可将几个基本单元组合在一起。颜色为：指示性线形诱导标为白底蓝图案；警告性线形诱导标为白底红图案。