隔離柵、防撞墊及緊急避險車道等安全設施設計標準(57頁).ppt
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2023-10-16
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1、其他安全設施設計,第一節 隔離柵第二節 防撞墊第三節 緊急避險車道第四節 減速設施的設計與應用第五節 解體消能設施的設計,第一節 隔離柵,隔離設施是對高等級公路進行隔離封閉的人工構造物的統稱。作用:阻止無關人員、牲畜以及野生動物進入、穿越高速公路,防止非法侵占公路用地現象的發生。可有效排除橫向干擾,避免產生交通延誤或交通事故。,一、隔離柵的分類,1.按構造形式的分類可分為金屬網、刺鋼絲網、常青綠籬和隔離墻等。2.按立柱斷面形式的分類直縫焊接鋼管立柱、型鋼立柱、Y型鋼立柱及混凝土立柱等。,3.按防腐形式的分類可分為熱浸鍍鋅、熱浸鍍鋁及浸(涂)塑隔離柵。4.按安裝方法的分類分整網連續安裝和分片式(2、組合式)安裝。,二、隔離柵的形式選擇,1.金屬網型靠近城鎮人煙稠密地區的路段;配合道路景觀,要求選擇美觀大方的隔離形式的風景區、旅游區、著名地點等路段;簡單立交、通道的兩側;電焊網和編織網型比較適合于地形起伏不平的路段,鋼板網型適合于地形平坦地段。,二、隔離柵的形式選擇,2.刺鋼絲網型人煙稀少的地帶、山嶺地區;郊外地區的公路保留地;郊外地區高架構造物的下面;跨越溝渠而需封閉的地方。3.其他根據需要和當地條件可采用常青綠籬和隔離墻等,三、隔離柵的設置原則,(1)除特殊路段外,高速公路需要控制出入的一級公路沿線兩側必須連續設置隔離柵,其他公路根據需要設置。(2)符合下列條件之一,可以不設隔離柵:高3、速公路、需要控制出入的一級公路的路側有水渠、池塘、湖泊等天然屏障的路段;高速公路、需要控制出入的一級公路的路側有高度大于1.5m的擋土墻或砌石等陡坎的路段;橋梁、隧道等構造物,除橋頭、洞口需與路基隔離柵連接以外的路段。,(3)隔離柵遇橋梁、通道時,應在橋頭錐坡或端墻處圍封。(4)隔離柵遇尺寸較小、流量不大的涵洞時可直接跨過;(5)隔離柵的中心線應公路用地范圍界限以內2050cm處設置。(6)由于地形的原因,隔離柵前后不能連續設置時,就以該處作為隔離柵的端部,并處理好端頭的圍封;,(7)在地形起伏較大,隔離柵不易施工的路段,可根據需要把隔離柵設計成階梯的形式;(8)隔離柵宜根據管理養護需要在適當4、地點開口,開口處均應設門,以便控制出入;(9)如有輔道時,可設置在輔道內側,為了方便維修邊溝,也可將隔離柵設在邊溝內側。,四、隔離柵結構參數,1.隔離柵的安裝高度隔離柵的安裝高度必須結合實際的地域地形、城鎮人口的稠密程度以及人流流動的分布情況等諸多因素確定。隔離柵的高度在一般城市道路上是以成人高度為參考標準,取值范圍在1.501.80m之間。,2.隔離柵截面尺寸,隔離柵的穩定性直接關系到使用效果和使用年限,其設計載荷主要考慮風力,同時也考慮人、畜的破壞作用。根據計算的風力,可進行穩定性驗算,由此確定支柱截面尺寸。,3.隔離柵網孔尺寸,隔離柵網孔尺寸的大小主要根據以下幾個因素選定:(1)不利于人5、攀越;(2)結構整體的配合要求;(3)網面的強度(繃緊程度)。(規格見表6-3、表6-4、表6-5),五、隔離柵的構件設計,隔離柵主要構件由立柱、網片、基礎、斜撐、連接件、門和張力鋼絲等構件組成。1.網片的構造及尺寸隔離柵的網片一般有鋼板網、電焊網、編織網和刺鋼絲網,其構造和尺寸要求不同。,2.立柱、斜撐的構造及尺寸,鋼板網、電焊網及編織網的立柱、斜撐,可采用直縫焊接鋼管、等邊內卷邊槽鋼、Y型鋼及其他斷面形狀鋼。刺鋼絲網立柱、斜撐,可采用Y型鋼及其他斷面形狀鋼筋混凝土柱、等邊槽鋼、等邊內卷邊槽鋼。(圖6-7、圖6-8、圖6-9),3.門的規格和尺寸,門的規格和尺寸應符合隔離柵技術條件的規定,可6、根據進出大門的設備、人員情況進行設計,形式應力求簡易、實用。大門的形式一般可分為單開門和雙開門兩種,單開門寬度設計尺寸應不大于1.5m,雙開門總寬不應超過3.2m。,4.連接件,隔離柵的連接件主要有掛鉤、螺母、墊片、抱箍、條形鋼片、上橫框、下橫框、豎框等。,5.張力鋼絲6.延伸臂7.基礎尺寸,六、隔離柵的材料及其表面處理,金屬網隔離柵,材料:優質低碳鋼絲、不銹鋼絲、鋁合金絲、PVC絲。編織及特點:鉤編而成,網孔均勻、網面平整、美觀大方、網幅寬,絲徑粗,不易腐蝕壽命長,編織簡潔、美觀實用。,刺鐵絲網,刺繩護欄主要分鍍鋅、浸塑兩種,是以立柱加剌繩制作而成,主要用于封山育林、植物園、區域分界、軍事管7、理區、高速公路、游覽區圍欄等。其產品主要優點是安裝簡易,施工速度快。,綠籬,綠籬指的是密植于路邊及各種用地邊界處的樹叢帶。綠籬因其隔離作用和裝飾美化作用,被廣泛應用于公共綠地中。綠籬可分為高籬、中籬、矮籬、綠墻等,多采用常綠樹種。綠籬也可采用花灌木、帶刺灌木等,做成花籬、果籬、刺籬。,第二節 防撞墊,防撞墊又叫安全緩沖設施,是通過能量守恒或動量守恒原理吸收或轉移車輛碰撞能量,使車輛安全停止或改變方向,駛離障礙物以避免直接撞擊障礙物,降低事故嚴重度,避免乘員受到嚴重傷害的設施。,一、防撞墊的原理和分類,1.防撞墊的原理(1)動能原理,(2)動量守恒原理,2.防撞墊的分類,一、概述 山區公路為克服8、道路高差,設置連續長坡難以避免。連續長下坡和重型車輛的結合存在著潛在的危險,超載超限又加劇了危險。,第三節緊急避險車道,近年,我國的事故統計表明,山區公路的事故主要集中在長陡下坡,而且事故后果嚴重。長下陡坡的事故原因:連續制動導致剎車轂溫度急劇上升,引發剎車系統出現功能性故障,發生車輛失控的現象。,一、概述,為了解決長大下坡路段因剎車失靈而引起的交通安全問題,避險車道應運而生,國內外工程經驗已經證實避險車道是減少連續下坡路段剎車失靈有效、主要的工程措施。,一、概述,避險車道為了剎車失靈車輛避險的一種工程措施。,20世紀中葉,人們發現失控車輛通常利用路側廢棄的集料沙堆,或沖到路側用于運送滾木的舊9、路上控制失控的車輛,工程人員據此受到了啟發。避險車道最早起源于美國的加利福尼亞,并且作為連續長大下坡的工程保護措施迅速推廣。我國第一條避險車道建于1998年的八達嶺高速公路。,一、概述,我國第一條避險車道建于1998年的八達嶺高速公路。八達嶺高速公路修建了四處險車道,開始采用細砂作為鋪裝材料,發現細砂遇水容易板結,于是換成了石礫。后發現如不常翻動,如經常有失控車輛碾壓,由于石頭有不同棱角,可相互填補縫隙,容易壓實,削弱避險車道的作用。經過幾次的應用,最終認為卵石效果最好,最終使用的是5cm左右的卵石。,一、概述,一、概述,國道050線廣西河池保平K3006+550避險車道,四川廣元市國道21210、線避險車道,一、概述,連霍高速河南段避險車道,連霍高速河南段避險車道,二、現有避險車道存在的問題,我國的避險車道起步較晚,相關的研究很少,國家對緊急避險道尚無統一標準。由于缺乏科學依據,規范或指南的引導,已建成的避險車道存在著一定的安全隱患。有些車輛沖入避險車道駕駛員仍然不能逃脫死亡或嚴重傷殘的厄運,避險車道沒有充分發揮真正的作用。,避險車道制動床長度不夠,車輛沖出避險車道,或懸掛在避險車道端部。,二、現有避險車道存在的問題,坡度太大,駕駛員心存恐懼,不敢進入;擔心使車輛倒回至主線,與主線偏角太大,同時又沒有足夠長度的引導,失控車輛進入困難,二、現有避險車道存在的問題,車道鋪裝材料阻力過大或過11、小,造成重大交通事故,二、現有避險車道存在的問題,未及時維護,殘存的車輪印跡威脅后入車輛的安全,救助不及時,導致連環事故的發生,二、現有避險車道存在的問題,避險車道的作用主要有:1.把失控車輛從主線分流,避免對主線車輛的干擾。2.失控車輛駛入避險車道后能夠安全平穩地停車,盡可能避免或減少人員傷亡、車輛損壞和貨物移位的情況。現有避險車道設置存在的問題:忽視了失控車輛進入避險車道后的安全問題。,二、現有避險車道存在的問題,三、避險車道設置方法及類型,避險車道設置的原則:避險車道應被設置在能夠截住最大數量失控車輛的地方。目前有三種方法:1.工程經驗法 2.事故頻率法 3.美國的坡度嚴重度分級系統,工12、程經驗法:一般用于規劃或設計道路避險車道位置的確定。工程經驗法確定的避險車道應設置在以下兩個位置。1.設置在長大下坡路段小半徑曲線前方,同時宜沿曲線切線方向設置避險車道。這是因為長大下坡路段與小半徑曲線相接處往往是事故多發點。在車輛駛入小半徑前,宜沿曲線切線設置避險車道。2.同時宜設置在長大下坡路段的下半段。這是因為從駕駛員行車心里角度出發,駕駛員更易接受在長大下坡路段下半段使用避險車道。,三、避險車道設置方法及類型,事故頻率法 以發生車輛失控事故數據為基礎,確定經常發生車輛失控事故的地點,并結合周圍的地形、地勢條件確定避險車道的設置位置。無論是工程經驗發還是事故頻率法都存在弊端。工程經驗法只13、能通過感性認識指出某一段道路為危險路段,而且不同的人有不同的看法。事故頻率法是在多起事故發生后,根據事故多發點確定避險車道的位置,其位置的確定是以生命和財產為代價換來的。,三、避險車道設置方法及類型,美國的坡度嚴重度分級系統 1989年美國聯邦公路部門的“坡度嚴重率分級系統”對評價長下坡安全性能是一個歷史性的突破,它對準確分析確定避開險要車道位置起重大作用。因為它利用汽車動力學原理結合道路的幾何線形定量地分析出危險路段的位置。這個系統的核心是計算出車輛載重時對應的最大安全速度。計算機計算出在選定坡長條件下車輛每行駛0.5英里距離時,用計算機程序計算出剎車片的溫度,根據汽車動力學反算車輛行駛速度14、,剎車片的極限溫度(260),那么與之相對應的速度即為安全速度。美國不僅將坡度嚴重度分級系統的研究成果用于避險車道的位置確定,而且也用于連續長下坡的安全評價及運營管理。,三、避險車道設置方法及類型,避險車道主要有三大類1.重力型:靠陡峭的坡度來使車輛減速。重力型避險車道不僅僅能使車輛停止,而且在停止以后會由于重力作用而返回主線,干擾主線上其他車輛的運行,所以重力型避險車道逐漸停止使用。2.沙堆型:將松散、干燥沙子堆積在上坡的匝道上,它也是靠重力及砂堆的阻力使車輛減速。沙堆容易受天氣影響,高數值的減速度容易使駕駛員及司機造成較大的傷害。3.制動床型:制動沙床是由光滑、粒徑均勻 的天然砂礫鋪設在匝15、道上。制動沙床主要通過砂礫滾動阻力使失控車輛停止。它通常建立在上坡,因為上坡重力分力可以增加它的減速效能。,三、避險車道設置方法及類型,重力型和沙堆型避險車道在美國早期較常見,但由于兩種避險車道存在較大弊端,在實際工程中漸漸停止了使用。制動砂床安全性高、不受坡度限制等優點,使得制動砂床已經成為美國最普遍的避險要車道型式。我國目前避險車道的避險車道以制動砂床為主。,三、避險車道設置方法及類型,四、避險車道組成及設計,一條完善的避險車道應當由引道、避險車道及其它附屬設施組成。,引道起著連接主線與避險車道的作用,引道可以給失控車輛駕駛員提供充分的反映時間、足夠的空間沿引道安全地駛入避險車道,減少因車16、輛失控給駕駛員帶來極度恐慌,而失去正常的判斷能力。引道的設置,應保證準備使用避險車道的駕駛員在引道起點清晰地看到避險車道的全部線形,時隱時現的避險車道會給駕駛員不安全的感覺,往往會使駕駛員避開避險車道,而遺憾地錯過一次救生機會。,四、避險車道組成及設計,引道終點與車道應呈垂直,可在減速前更有效地控制失控車輛,并使失控車輛前軸兩輪能夠同時進入避險車道,保持相同的減速度。否則會使車輛的前軸兩輪左右受力不均勻而導致車輛側翻,在避險車道入口發生事故。引道終點宜設置在避險車道的后方,使避險車道與主線分隔開并保證一段距離,保證車輛進入車道后,不會有石子蹦到主線上,影響正常車輛的行駛安全。,四、避險車道組成17、及設計,平面線形:避險車道是為失控車輛設計的,因此他的平面線形應該是直線,目前我國一些避險車道線形采用小半徑曲線,設計人員有可能是參照出口匝道的線形設計而失控車輛是不能適應曲線線形的,在這種情況下,失控車輛極有可能沿曲線切線方向沖出避險車道。縱面線形:避險車道的縱面線形也應為直線。豎曲線的避險車道對司機和車輛來說存在潛在的危險。從受力的角度來說,這是一種非常不合理的線形。失控車輛在豎曲線上高速行駛時,會產生時刻變化的向心力,和其他力合成可能產生很大的合力,即產生很大的減速度,有可能超過司機或車輛所能承受的范圍,避險車道的線形無論是平面還是縱面均應設置成直線,四、避險車道組成及設計,避險車道與主18、線交角:為了能夠使失控車輛較為容易地駛進避險車道,避險車道與主線的交角應盡可能小,以小于5為宜。避險車道的寬度:應保證一輛以上的車輛進入避險車道,理想的避險車道寬度9-12米之間。但在短時間內,兩輛或更多輛車使用同一條避險車道的幾率很小。在一些征地困難的地區,8米寬的避險車道可以滿足要求,在條件具備時應盡量提供更多的寬度。避險車道的長度:避險車道長度不足,車輛超越避險車道造成翻越落入山崖、或撞至避險車道端部,導致車毀人亡的事故是現有避險車道常見的問題。最常采用的措施是加長避險車道、增加避險車道坡度、更換砂床材料。,四、避險車道組成及設計,避險車道長度的計算:根據能量守恒,可以得出避險車道制動床19、的長度公式,其中V為失控車輛駛入制動床的入口速度,一般取145km/h。G為避險車道的坡度,R為滾動阻力系數。根據統計數據,失控車輛速度一般在80-90km/h,最高不超過120Km/h。經公式計算,一般避險車道長度應在120m以上。,四、避險車道組成及設計,根據公式計算出來的長度可能很長,實際的道路環境有時不可能提供這么大距離的場地。在制動床長度無法滿足計算要求的條件下,可在端部設置消能設施。主要有三類:集料堆、消能桶和廢舊輪胎,,四、避險車道組成及設計,特別注意:在末端設置防撞消能設施而減少避險車道的長度,從而達到節省造價的做法不值得提倡。在條件不允許,避險車道無足夠長度的條件下,集料堆和20、防撞桶才可使用。,四、避險車道組成及設計,設置消能設施存在著很大的弊端,存在著兩方面危險:1.產生嚴重的水平減速度,導致突然的垂直加速度,使駕駛員受傷、失控,可能造成更大的人員、財產損失;2.車輛主要是前軸受力,傳遞加速度不能和后輪匹配,這將使車失去平衡,導致貨物散落、后輪分離,車輛向前傾覆。由于地形地勢的原因不能夠提供足夠的長度和坡度,車輛越出避險車道也將造成一系列的嚴重后果,可采用防撞消能設施。防撞消能設施的設置對于有可能越出避險車道的失控車輛來說,是最后一次救生機會,因此防撞消能設置的合理設置是非常關鍵的,必須保證失控車輛與之碰撞時的速度40km/h。此外,集料堆和消能桶里的材料應和制動21、床一致,防止制動床集料的污染。,合適的制動砂床材料可有效地減少長度、坡度,目前避險車道材料有沙子、天然砂礫、碎石。根據美國資料研究,好的砂床材料應是圓形、在車輪的碾壓下上下砂礫通過相互的滾動、置換,能提供更有效的滾動阻力系數,使車輛更容易陷入。通過使用情況調查結果表明:卵石同級配碎石多級配碎石同級配碎石沙子。,四、避險車道組成及設計,制動砂床的深度:具有一定深度是保證材料完全發揮其滾動阻力的必要條件。制動砂床的材料深度不應小于46厘米,一般來說深度范圍在46厘米至76厘米,沿著避險車道入口至前方30米深度應由淺至深過渡,由710厘米過渡至正常深度(4676厘米)。制動砂床的排水系統:制動床集料22、被污染或板結的主要原因是缺乏適當的排水系統。對制動床造成污染的細料主要是通過水的漫流帶來的。這些細料充實在集料的孔隙中,使集料的密實度增加,導致其滾動阻力減小。因此,完備的排水系統是保證制動床充分發揮作用的重要保障。,四、避險車道組成及設計,四、避險車道組成及設計,相關安全設施的設置非常必需:1.避險車道的預告標志:至少在3處或3處以上設置預告標志,1公里、500米和引道入口前。2.為了能在夜間為失控車輛指明避險車道的方位,應在避險車道兩側設置輪廓標,地面施劃標線、導向箭頭等。,隔離設施的材料,1.網片材料鋼板網的材料,應采用普通低碳退火薄鋼板,2.立柱、斜撐材料隔離設施的立柱、斜撐,可采用冷彎等邊槽鋼和冷彎等邊內卷邊槽鋼。3.連接附件螺栓、螺母可采用常用普通緊固件4.表面處理隔離設計的所有金屬件,一般應用熱浸鍍鋅處理。其它表面處理方法,如油漆、涂塑、浸塑等,在對其耐久性、經濟性、美觀及施工條件的進行全面分析并經認可后,也可采用,