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護欄板產品詳解（四）

波形護欄的結構機理
纜索護欄和混凝土護欄的結構機理**的認識比較統一，因而相應的結構形式也較一致.而波形梁護欄板卻因機理的不同.各國的結構形式也各異，其中主要有以美國為代表的歐美式和以日本為代表的日式兩種護欄結構機理。
1護欄受力分析
    車輛與護欄碰撞的瞬間車輛作用力可分解為橫向力和縱向力。橫向力垂直于護欄縱平面.由護欄反作用力平衡.在車輛運動方向因護欄變形波的擴散則對車輛產生運動阻力。縱向力順護欄縱平面作用，并取決于車輛與護欄間的摩擦力的大小。在此兩方向的阻力作用下，車輛運動速度減慢，并以某一角速度轉向。角速度的大小與相對于車輛質心的上達力的力矩差成正比.與車輛的慣性矩成反比。如橫向力引起的力矩大于縱向力產生的力矩，車輛將側靠護欄，產生車輛運動軌跡的校正;反之產生車輛橫向打轉或翻滾等不良后果。良好的護欄結構應具有較好的消減碰撞能量的功能。并能校正車輛的運動軌跡.以保護失控車輛和乘員的安全.減輕事故的嚴重程度.
    在車輛與波形梁護欄板的碰撞過程中，波形梁護欄的橫梁、立柱和地基土等作為一個整體，共同抵抗車輛的沖撞力，并通過橫梁、立柱和地基土的變形來吸收絕大部分的碰撞能量.其中橫梁是護欄結構較重要的組成部分，它除了應具有較高的強度以抵抗車輛的沖撞外，還應以合理的斷面形狀吸收碰撞能量和改變碰撞車輛的運動方向。波形斷面橫梁具備良好的上述特性，碰撞時通過波紋的逐步展開而吸收能量。橫梁的波紋越深，斷面的塑性變形就越大，吸收的能量也就越多，越有利于車輛運動軌跡的校正.
2日式護欄結構機理
    日式護欄的設計指導思想是從保護路側建筑物或沿線設施不遭破壞的觀點出發，要求護欄的橫向變形量小.進而滿足護欄的功能要求。日式護欄的橫梁為厚4mm的淺波紋折線斷面，立柱為閉合圓形斷面。橫梁和立柱的強度都比較高，相互間的連接及在土4中的埋設也較牢固，從而**橫梁、立柱及地基土能共同抵抗碰撞車輛的沖撞力，進而使護欄橫向變形保持在允許范圍內。日本從其國土狹小，大部分建筑物離路側較近，沿線道路設施密度大.高速公路上大型車輛占60%以上，經濟承受能力比較強及鋼材充足。價格低廉等因素考慮.采用了強調橫梁、立柱和地基土共同抵抗車輛沖撞的護欄設計機理，并據此推出了一系列的波形梁護欄結構形式。其特點為:整體剛度大，護欄參與作用的范圍及橫向變形小，但鋼材用量較多。
3美式護欄結構機理及其設計要點
    美國及西歐一些國家的道路交通情況與日本不同，其道路的設計標準較高，邊坡平緩，小汽車占總交通量的85%左右，事故成本較高(主要指人員傷亡賠償).因而其設計的指導思想是盡量減輕碰撞時車上乘員的傷亡程度。在幾十年研究實踐的基礎上，歐美一些國家提出了在保持橫梁、立柱、地基土共同作用的前提下，重點**橫梁設計強度及其設置高度的結構設計機理，共主要構思為:
    ①**橫梁的強度.尤其是橫梁間的連接強度.使其在沖撞過程中保持設置高度不變，不產生斷裂，以有效地防止車輛越出路外;
    ②適當降低立柱的強度.在橫梁為較強的連續梁時，增加能同時承受沖撞的立柱數，**護欄的整體效能。立柱主要起保持橫梁設置高度的支撐作用;
    ③橫梁和立柱間增加吸能效果良好的防阻塊，從而消除了車輛與護欄的絆阻現象，改善護欄的碰撞性能，使車輛運動軌跡能得到良好的校正.
    為達到上述目的，美式護欄結構設計的要點為:
    ①采用深波紋圓弧形斷面橫梁，以增強橫梁的截面慣性矩，提高橫梁的剛度和吸能效果;
    ②橫梁間采用高強螺栓固定，使橫梁在碰撞時不發生斷裂，從而**其連續梁的作用;
    ③防阻塊與支柱的連接較弱，**在護欄受沖撞變形時防阻塊與支柱可靠地分離.支柱產生塑性變形也不致使橫梁倒下。
    深波紋圓弧斷面橫梁與淺波紋折線斷面橫梁相比，具有如下特點：
    ①減少了車輛與行列的接觸面，降低了車輛與護欄間的摩擦力，即相應減小了作用與車輛的縱向力，有利于車輛運動的軌跡的校正。
    ②在橫梁橫截面不變的情況下，增大波紋深度并使用成弧線形，可使橫梁抵抗橫向反作用力的截面慣性矩大大增加，即提高了護欄橫梁的強度。反之，如果持橫梁的強度不變，采用深波紋橫梁可減少其橫截面積，即可減少剛才用量以降低成本。
4根據我國的道路交通情況宜采用美式護欄結構機理，其主要理由如下：
  1、我國的國民經濟近年來雖有了突飛猛進的發展，但仍屬于發展中國家，人均資源在世界平均線之下，油漆是在開展大規模基本建設時期，鋼鐵資源更是短缺。
  2、我過多數公路的技術等級低，質量差，通車里程少，路網密度低，系統功能不夠完善，運輸效率低下，這些都需要國家的政策扶持和大量資金的投入。因此，合理地使用有限的建設經費顯得尤為重要。
  3、我國現在及以后一段時期內，主要修建省際間及主要城市郊區的高等級公路，路側重要建筑物及沿線設施不會太密集。
  4、1992年我國交通事故的統計資料表明，我過特大傷亡事故的直接損失平均每起42247元，而重大交通事故的直接損失平均每起2119元，兩者之比為20:1，這主要是由于車上乘員絲網賠償造成的，且由此而引起的社會和經濟生活的間接損失更難以計量。
  5、我國護欄的加工制造和施工安裝技術水平較低，設備缺乏。
  綜合上述，我國波形護欄采用美式結構機理作為設計指導原則是比較適宜的。

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