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鑄鋼立柱改造方案及加高方法存在的缺陷[一]、鑄鋼護欄立柱改造方案
在對2006年以前修建的高速公路進(jìn)行改擴建或大修養(yǎng)護時，需要對鑄鋼護欄立柱進(jìn)行重新設(shè)置或者對原有鑄鋼護欄立柱進(jìn)行改造才能達(dá)到新規(guī)范的要求。如果拆除原有舊鑄鋼護欄立柱，全部設(shè)置成符合新規(guī)范的鑄鋼護欄立柱，不僅提高了工程造價，還造成了極大的浪費。
目前國內(nèi)外對公路改擴建或大修養(yǎng)護過程中鑄鋼護欄立柱高度不足的問題有的研究基礎(chǔ)，例如加長鑄鋼護欄立柱、增加鑄鋼防撞護欄立柱等。
如何合理再利用原有的舊鑄鋼護欄立柱并將其升級改造成符合新規(guī)范要求的鑄鋼護欄立柱呢?在著手進(jìn)行改造方案設(shè)計之前，先明確幾個改造原則：①防撞等級一位；②節(jié)約成本，充分利用原有鑄鋼護欄立柱構(gòu)件；③構(gòu)件加工方便，施工簡單易操作。
綜合考慮鑄鋼護欄立柱防撞性能、改造成本、施工難易程度以及社會經(jīng)濟效益等多方面因素，采用在原鑄鋼護欄立柱基礎(chǔ)上加密鑄鋼護欄立柱并在原有鑄鋼護欄立柱板上層增加一層鑄鋼護欄立柱板，將原來的鑄鋼護欄立柱改造成鑄鋼護欄立柱。鑄鋼護欄立柱改造方案的要點是加密鑄鋼護欄立柱后在原有鑄鋼護欄立柱板上層增加一層鑄鋼護欄立柱板，改造完成后形成鑄鋼護欄立柱，鑄鋼護欄立柱改造的主要內(nèi)容如下：①保留原有鑄鋼護欄立柱板、鑄鋼護欄立柱、防阻塊及螺栓；②增加新鑄鋼護欄立柱、防阻塊及鑄鋼護欄立柱板，其中防阻塊和鑄鋼護欄立柱板使用路側(cè)拆除鑄鋼護欄立柱構(gòu)件。鑄鋼護欄立柱設(shè)計理念是較大限度地利用原有高速公路鑄鋼護欄立柱構(gòu)件，保留所有原有的中央分隔帶鑄鋼護欄立柱設(shè)施，同時充分利用拓寬工程拆除的路側(cè)鑄鋼護欄立柱構(gòu)件，使改造后的鑄鋼護欄立柱具有較高的防撞性能。改造后的鑄鋼護欄立柱具體參數(shù)如下：①鑄鋼護欄立柱間距由4m改為2m；②雙層鑄鋼護欄立柱下層鑄鋼護欄立柱中心距離路緣石頂面高度為60cm，上層鑄鋼護欄立柱中心距離路緣石頂面高度為100cm；③新增鑄鋼護欄立柱規(guī)格為φ114mmX4.5mmX2550mm，在原有鑄鋼護欄立柱之間打入，鑄鋼護欄立柱上安裝上下2個防阻塊分別與兩層鑄鋼護欄立柱板進(jìn)行連接；①增加的防阻塊和鑄鋼護欄立柱板與拓寬工程拆除的路側(cè)防阻塊和鑄鋼護欄立柱板規(guī)格相同，即防阻塊196mmX178mmX200mmX3mm，鑄鋼護欄立柱板4320mmX310mmX85mmX3mm。鑄鋼護欄立柱的優(yōu)點是改造后鑄鋼護欄立柱整體防撞性能較高，相同防撞等級內(nèi)對于大型貨車和客車的防護具有較高的性，并充分利用了原鑄鋼護欄立柱，對原有鑄鋼護欄立柱損壞少。鑄鋼護欄立柱的缺點是需要新增長度為2550mm的鑄鋼護欄立柱，需要對其進(jìn)行打入施工；需對原有鑄鋼護欄立柱板中心進(jìn)行打孔。
改造后的鑄鋼護欄立柱能否達(dá)到新規(guī)定的要求，按照J(rèn)TU/TF83-1-2004規(guī)定，需要對其性能進(jìn)行驗證。鑄鋼護欄立柱性能評價包括計算機有限元仿真模擬試驗和實車碰撞試驗兩部分，有限元仿真的評價方法是通過建立多種車輛和鑄鋼護欄立柱有限元仿真模型，運用多次碰撞試驗數(shù)據(jù)對仿真模型計算結(jié)果進(jìn)行比對，對采用有限元仿真方法評價鑄鋼護欄立柱性能的可行性進(jìn)行分析，大量的對比分析結(jié)果表明：仿真計算可以得到車輛行駛軌跡、結(jié)構(gòu)防護導(dǎo)向、乘員風(fēng)險和動態(tài)變形等鑄鋼護欄立柱評價的各項指標(biāo)，仿真結(jié)果與試驗結(jié)果一致，誤差在10%以內(nèi)。
[二]、傳統(tǒng)防撞橋梁立柱加高方法存在的缺陷
我國高速公路建設(shè)經(jīng)歷了一個建設(shè)高潮期，先期建設(shè)的高速公路今后一段時間內(nèi)逐步進(jìn)入維修期，在路面大中修過程中，當(dāng)在原有路面進(jìn)行加鋪面層或增加路面厚度時，會增加路面高程，致使原有的防撞橋梁立柱的防撞高度不能滿足規(guī)范要求。針對這一問題，結(jié)合京滬高速公路臨沂段大修工程的實踐，設(shè)計了如下兩種防撞橋梁立柱加高方法供以后大中修工程中參考。
京滬高速公路臨沂段大修過程中，部分路段因路面結(jié)構(gòu)變化造成路面高程增加，路面高程增加后相應(yīng)中央分隔帶及路側(cè)防撞橋梁立柱的防撞高度不能滿足《公路交通設(shè)施設(shè)計規(guī)范》(JTGD081-2006)的要求，需要進(jìn)行加高處理。如果將原有防撞橋梁立柱全部換新防撞橋梁立柱，造價太高，亦造成很大的浪費。在以往大修過程主要采用拔除鑄鋼防撞橋梁立柱重新打入的方法，該方法的施工流程為：先把防撞橋梁立柱板、防阻塊、防撞橋梁立柱帽拆除，然后用拔樁機將防撞橋梁立柱拔出，統(tǒng)一向前或向后移動lm的距離重新打入后，重新安裝防撞橋梁立柱板、防阻塊、防撞橋梁立柱帽。但在實施過程中發(fā)現(xiàn)該方法存在以下缺點：a)防撞橋梁立柱在拔除和重新打入時部分防撞橋梁立柱受損；b)在石質(zhì)挖方路段及填石路基段，原防撞橋梁立柱為水泥混凝土基礎(chǔ)無法拔出；c)防撞橋梁立柱撥出后，在中央分隔帶或土路肩形成路基空洞，雨水滲入路基容易破壞路基穩(wěn)定；d)防撞橋梁立柱重新打入過程容易破壞原來通信管道，特別在上跨天橋和中央分隔帶開口處；e)防撞橋梁立柱需全部換。經(jīng)過認(rèn)真分析和現(xiàn)場試驗，總結(jié)出了防撞橋梁立柱套管接高法和偏心防阻塊加高法。防撞橋梁立柱套管接高法
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