在上个世纪60年代,钢缆索柔性护栏与新泽西式水泥混凝土刚性护栏、W波型梁半刚性护栏等护栏产品同时出现。然而,由于安装复杂、力学性能不过关、更换繁琐等原因,钢缆索柔性护栏并没有像水泥混凝土和W波型梁半刚性护栏那样,在全世界高速公路建设中得到广泛应用。如今,经过业界30多年来持续完善和改进,钢缆索柔性护栏已经克服了最初的种种缺点,解决了低张力(2kN)、大偏移(3.66m)等问题后,又开始大规模应用在国外的高速公路建设中。
目前,钢缆索护栏已经在美、英等西方30多个发达国家得到广泛应用,短短十几年的时间,其所占市场份额在所有护栏产品中已经攀升至10%。是什么原因使得钢缆索柔性护栏在经过30多年的蛰伏后又“卷土重来”,看完笔者下面的介绍,你也许就能明白。
最大限度地保护司乘人员
能最大限度地保护司乘人员,这是钢缆索柔性护栏与其他刚性、半刚性护栏的最大差别,也是其最人性化的表现之一。众所周知,当车辆撞击上钢缆索护栏后,其接触是柔性的,钢缆索通过较大的偏离变形(最大达2.44m,即国内厂家所说的“口袋现象”),碰撞能量被相对柔软的护栏完全吸收,因此,无论是车内的司机,还是乘客,都不会受到大的伤害,即便没有系安全带,也无大碍。
英国hill-smith公司在一次交通安全技术交流会上放映的一段实验录像,也可以从侧面说明了这个问题:一辆大巴士撞上水泥护栏,车内乘客因为没有系安全带,全部从车窗飞了出去!虽然车上的乘客都是假人模型,但其场面仍让人触目惊心。由于车辆撞击水泥混凝土护栏是瞬间刚性接触,作用时间极短,和撞到大石壁上一样,反冲力特别大,对司乘人员的伤害也特别大。
虽然水泥混凝土护栏属于免维护型护栏,可以降低了公路部门的生产和维修成本,但其对乘客生命的保护却考虑得比较少。笔者原来在工作中也曾大力推荐这种护栏,但看过hill-smith公司的录像后,再也不敢宣传和推广水泥混凝土刚性护栏了。另外,车辆在与W波型梁半刚性护栏发生碰撞时,其情景也好不了多少。无数事故记录都可证明,车辆在与W波型梁半刚性护栏碰撞时,其乘员的伤亡比例也很大。
网和墙的区别
国内某厂家在宣传其生产的柔性护栏时,也提供了宣传用的碰撞试验资料。从其提供的资料可明显看到,10吨卡车撞上其所谓的柔性护栏后,只有1、2根立柱稍稍发生了倾斜变形,这种变形比卡车撞到W波型梁半刚性护栏产生的变形还小。为什么会出现这种情况?是因为他们所用的立柱都是按规范规定的尺寸(外径140mm,壁厚4.5mm)制作的。这种立柱坚不可摧,再加上5~6根密集、平行的钢缆,这种护栏几乎就是一堵近乎刚性的墙。
一个简单的例子可以说明问题:中、美钢缆护栏与汽车的关系,就好像网球比赛中的球拍、球网和球。中国钢缆护栏像球拍、美国钢缆护栏像球网、汽车像球:运动员挥拍击球时,就像汽车撞到中国护栏,立刻被弹回;而撞到美国的钢缆护栏上,就像球撞到球网上,既不可能被击穿,也不可能被弹回,而是立刻被兜住,顺网而下。国内厂家诟病的国外产品钢缆索护栏产生的“口袋现象”和“阻拌效应”现象,恰恰是人家最大限度地考虑司乘人员安全的优点。按我国《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》所生产的柔性护栏,实际上是接近刚性的半刚性产品,因此,如何在设计、生产和安装中,真正让钢缆索护栏“柔”起来,我们的认知还有一个艰难的转弯过程。
安装、维修简便
国外钢缆索护栏基本上是采用预埋套筒法进行安装的,其预埋套筒也多基本采用现浇或预制二种方法进行。施工时,工作人员分别在直径为30cm麻花钻打的孔内,灌入混凝土,埋入长方形套筒,或埋入提前预制好、已有定位长方形套筒的混凝土圆柱(美国厂家更推崇现浇法,因为其与四周土壤结合更紧密)。然后再插入立柱。立柱也是采用小型轻薄工字或C型钢制成,其以支撑作用为主,阻拌作用为副。这种受力方式,在立柱被撞弯后,钢缆在剩余立柱的支撑下,仍可保持悬空状态,仍能对车辆起到一定的拦截作用,以防二次事故。
如果立柱被撞击变形,可及时将变形后立柱从套筒里拔出来,再插入新的,然后将垂落的钢缆重新挂好,再插入黑色塑料隔离片和套上不锈钢金属箍,即可完成定位,重新投入使用。这种维修工艺非常简单、快捷,一、二个工人,30分钟左右即可轻松完成所有事故立柱的更换,比W波型梁半刚性护栏的维修方便多了。另外,这种钢缆索护栏易损件的品种少,成本也很便宜,更换时不用机械设备拔桩、打桩,只需人工就能轻松完成。
便于车流管理
当钢缆索护栏用于高速公路的中间分隔带时,如遇路面维修或养护等特殊情况,需要调整车流方向时,只需将中间分隔带上的护栏钢缆摘下30米,垂到地面,然后拔除立柱,车辆即可从此开口绕开养护施工路段,由逆行方向前进。待施工结束,重新插入立柱,挂上钢缆,无需再调整张力,又可恢复正常通车。这种对车辆分流管理的方法,比我国现行高速公路中间分隔带使用的各种车流方向管理手段要方便、快捷得多。
不过,应该提醒的是,因为钢缆索护栏发生碰撞时的偏离度比较大(最大可达2.44米),因此,作为中间分隔带护栏时,分隔带的占地宽度应尽可能地大一些,以防发生碰撞时,影响正常逆行车的安全。如果中央分隔带宽度不够,无法设置钢缆索护栏,就只能将钢缆索护栏设置在道路两侧,这种设置对高速公路高填方和高挡土墙路段尤其需要:即便发生碰撞的汽车外侧车轮都已悬空,钢缆也可把车拽回。
科学确定张力
我国《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》中规定,钢缆索护栏的安装张力应为衡定20kN。笔者以为,这种一刀切、不分青红皂白的规定,没有考虑温度对钢缆索护栏的影响,不符合实际情况。因为即便在中国,钢缆索护栏生产厂家也经常提醒用户,必须根据热胀冷缩原理,按季节变化去及时调整钢缆张力。然而,美国Trinity公司钢缆索护栏产品不仅采用不生锈的镀锌钢丝绳,而且其在安装手册中提供有一张“温度---张力关系表”。从该表中,可根据安装时的温度查出相应的钢缆索护栏张力,然后根据卡在钢缆上的专用张力仪表,将张力调整到规定的大小即可,其后的四季即使温度变化,都不必再作任何调整,使用成本比中国产品大大降低。国外钢缆索护栏张力调整区间范围为:摄氏-24~+40度;张力15.7~32.6kN,而不是如国内仅仅简单规定为20kN。
国外钢缆索柔性护栏产品具有很多优点,尤其是其人性化设计理念,更值得我们学习和借鉴。另外,英美钢缆索护栏基本上都符合美国NCHRP350标准和欧盟EN1317标准。鉴于我国的国家和行业标准长期滞后的实际情况,国家质量监督部门(原标准计量部门)多年来倡导各行各业积极“双采”(即积极直接采用国际标准、国外先进标准,不必非等中国标准修订、承认不可),我国用户完全可以根据这个规定,理直气壮、放心大胆地将符合“双采”精神的国外产品直接拿过来应用。 |