公路波形梁护栏抗撞安全性现场动载检测方法

摘要

本发明公开了一种公路波形梁护栏抗撞安全性现场动载检测方法，包括选择撞击点，安置钢制耦合块、高速摄像机、位移测量标尺，使重物撞击钢制耦合块，获得测量结果等步骤。本发明能够在工程现场对公路波形梁护栏的安全性能进行检测，不受地点、路况的限制，不仅实施成本低廉，而且检测操作方便快捷，检测效率高，检测结果准确、可靠。本发明可帮助公路运营管理单位掌握所辖路段交通安全设施的安全保障性能，也可作为质量监督单位对护栏工程质量进行监督抽查的一种手段。

说明书

技术领域

本发明属于公路交通技术领域，具体地说，特别涉及一种公路波形梁护栏 安全性能现场测量方法，主要用于公路波形梁护栏安全性能的现场测量。

背景技术

我国公路在促进国民经济快速发展的同时，较高的公路交通事故发生率和 死亡率也给经济的高速发展、社会的持续稳定和人民的生命财产安全带来了诸 多的不利影响。公路尤其是高速公路的护栏型式以波形梁钢护栏为主，不少严 重的交通事故都发生于车辆撞开护栏，冲出路外。所以护栏的安全性能对于保 护交通安全有着重要的意义。

国外公路交通较发达的国家在高速公路出现的初期就着手于护栏的研究。 这些国家主要有美国、法国、英国、德国、日本等。在护栏适用范围、结构设 计、功能要求、施工安装等方面积累了大量的资料和丰富的经验。

我国在“七五”期间开始针对高速公路护栏的设计、生产与施工等方面开 展研究。交通部公路科学研究所从1984年开始对波形梁护栏进行了系统研究。 1992年，拟定了“波形梁护栏实车碰撞试验方案”，随后一年多进行了第一次实 车足尺碰撞试验的研究任务，并建立了一整套实验方法和设施。到1994年初， 我国制定了行业标准(JTJ 074-94)《高速公路交通安全设施设计及施工技术规 范》。2000年交通部编写发布了《公路三波形梁钢护栏》行业标准并推广应用， 主要用于重型车、大型车比例高的路段和山区高速公路等地形不利之处。

近年来，国内在公路交通安全设施方面制定了许多新的行业规范、国家标 准，或者对原有标准进行了修订，如《公路交通安全设施设计细则》(JTG D81-2006)、《高速公路护栏安全性能评价标准》(JTG/TF83-01-2004)和《公路 交通安全设施施工技术规范》(JTG F71-2006)等。这些标准、规范自实施以来， 在建设单位、监理单位、施工单位和交通质量监督及检验机构的共同推动下， 在全国得到了普遍推广及广泛采用，成为公路护栏交(竣)工验收质量评定等 工作的主要技术依据，得到了行业的认可。

上述规范对公路护栏安全性能的评价是建立在理想环境中的，对于公路护 栏的设计施工具有总体上的指导意义。在实际工程中，护栏安装完毕后、甚至 使用一段时间后的安全性能还受到道路线型(平、纵)、基础稳定性、安装质量 等因素的影响，这个期间的安全性能评估方法与技术还属空白。几乎每年国内 都会发生多次车辆越过护栏造成重大交通事故的现实，也从另外一个角度给我 国公路护栏的安全性能检测与评估技术提出了更高的要求。

目前，对于公路护栏的安全性能检测，主要有全尺寸碰撞试验方法和计算 机仿真方法两类。全尺寸碰撞试验方法虽然被公认为是最直接和有效的方法， 但是只能在实验室进行，并且为破坏性试验，实验成本极高，实验的结果难以 对工程现场的护栏安全性能进行评估。计算机模拟仿真虽然具有较高的理论指 导意义，但是与实际道路安全系统的吻合性仍然必须得到实践的检验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种在工程现场对公路波形梁护栏安 全性能进行检测的方法。

本发明的技术方案如下：一种公路波形梁护栏抗撞安全性现场动载检测方 法，包括以下步骤：

1)选择波形梁护栏(1)位于两根立柱(2)之间的中点位置为撞击点，在 撞击点处安装钢制耦合块(3)，该钢制耦合块(3)位于波形梁护栏(1)内侧 的侧面上；

2)在钢制耦合块(3)上方设置高速摄像机(8)，该高速摄像机(8)的镜 头对准波形梁护栏(1)的受撞击位置；

3)在波形梁护栏(1)上的撞击点旁边安装位移测量标尺(9)，并使位移 测量标尺(9)与波形梁护栏(1)相垂直；

4)用重物撞击到钢制耦合块(3)上；

5)根据高速摄像机(8)拍摄的动态图像和位移测量标尺(9)所测量的波 形梁护栏(1)的位移情况，可得知波形梁护栏(1)的变形程度和位移，将所 获的变形程度及位移与标准参考值比较，即可判断该波形梁护栏(1)的抗撞安 全性能。

采用以上技术方案，重物通过钢制耦合块撞击波形梁护栏，高速摄像机对 准波形梁护栏的撞击位置进行拍摄，作用是帮助判断波形梁护栏受撞击时的程 度和位移，具体位移量可通过位移测量标尺测得。撞击位置设置钢制耦合块， 使得撞击力量均匀分布到整个波形梁护栏的断面，这样检测的结果更真实、准 确。本发明实施成本低廉，检测操作既方便又快捷，并且检测所花费的时间短， 能够满足不同地点、不同路况的波形梁护栏安全性能现场实时检测的需要，可 帮助公路运营管理单位掌握所辖路段交通安全设施的安全保障性能，也可作为 质量监督单位对护栏工程质量进行监督抽查的一种手段。

所述钢制耦合块(3)为方块结构，在钢制耦合块(3)朝向波形梁护栏(1) 的表面上开有波浪形凹槽，该波浪形凹槽与波形梁护栏(1)的形状相适应。以 上结构一方面钢制耦合块加工制作容易，成本低；另一方面，能够确保波形梁 护栏受撞击处的各部分受力均匀，以进一步提高检测结果的准确性及可靠性。

所述钢制耦合块(3)通过挂接或卡接的方式固定安装在波形梁护栏(1) 上，这样钢制耦合块拆装均很方便，并且能够确保钢制耦合块与波形梁护栏连 接牢靠。

所述重物为钢球(6)，该钢球(6)吊装在波形梁护栏(1)的内侧，并靠 近钢制耦合块(3)；初始时钢球(6)自由下垂，钢球(6)与钢制耦合块(3) 在同一水平高度上。采用钢球作为撞击物，选材方便，加工制作容易；以上结 构钢球撞击在钢制耦合块上的力量集中，使钢制耦合块均匀地将撞击力传递给 波形梁护栏，从而确保检测结果的准确性。

在所述波形梁护栏(1)内侧的公路上安装第一立柱(4)，该第一立柱(4) 的上端固定有与之垂直的第一横梁(5)，在第一横梁(5)的下方设置钢球(6)， 钢球(6)与摆臂(7)的下端相固定，摆臂(7)的上端铰接在第一横梁(5) 的悬臂端。以上方案一方面钢球的安装结构简单，有利于在现场快速进行组装， 在降低试验成本的同时，能提高检测的效率；另一方面，通过摆动方式能够确 保钢球运动灵活、可靠。

所述高速摄像机(8)安装于第二横梁(10)的一端，第二横梁(10)的另 一端与第二立柱(11)的上端相固定，第二立柱(11)与第二横梁(10)相垂 直，第二立柱(11)下端固定在公路上。高速摄像机通过另外的横梁和立柱进 行安装，这样在重物撞击钢制耦合块的过程中，高速摄像机保持静止，不会因 抖动而影响拍摄效果。

所述位移测量标尺(9)安装在第三立柱(12)的上端，该第三立柱(12) 与位移测量标尺(9)相垂直，第三立柱(12)的下端固定在公路上。位移测量 标尺不与波形梁护栏相接触，能够准确测量波形梁护栏受撞击的变形量。

有益效果：本发明能够在工程现场对公路波形梁护栏的安全性能进行检测， 不受地点、路况的限制，不仅实施成本低廉，而且检测操作方便快捷，检测效 率高，检测结果准确、可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的撞击原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2所示，公路波形梁护栏抗撞安全性现场动载检测方法，包括以 下步骤：

实施例1

1)选择波形梁护栏1位于两根相邻立柱2之间的中点位置为撞击点，在撞 击点处安装钢制耦合块3，该钢制耦合块3位于波形梁护栏1内侧(朝向公路的 一侧)的侧面上。钢制耦合块3为方块结构，在钢制耦合块3朝向波形梁护栏1 的表面上开有波浪形凹槽，该波浪形凹槽的形状大小与波形梁护栏1的断面相 适应，波浪形凹槽与钢制耦合块3的内侧面完全贴合。钢制耦合块3可通过其 上端设置的挂钩挂接在波形梁护栏1上，钢制耦合块3也可以通过其上下端设 置的卡扣卡接在波形梁护栏1上。当然，作为等同的替换，钢制耦合块3也可 以采用其它方式与波形梁护栏1进行连接，只要能够将钢制耦合块3固定在波 形梁护栏1上即可。

2)在第一横梁5的旁边设置高速摄像机8，该高速摄像机8的镜头对准波 形梁护栏1的受撞击位置。所述高速摄像机8安装于第二横梁10的一端，第二 横梁10的另一端与第二立柱11的上端相固定，第二立柱11与第二横梁10相 垂直，第二立柱11下端固定在公路上。

3)在波形梁护栏1上的撞击点旁边安装位移测量标尺9，位移测量标尺9 可以在波形梁护栏1的上方，也可以在波形梁护栏1的下方。位移测量标尺9 的一端固定在第三立柱12的上端，该第三立柱12与位移测量标尺9相垂直， 第三立柱12的下端固定在公路上，并且位移测量标尺9与波形梁护栏1相垂直。

4)用重物撞击到钢制耦合块3上。所述重物为钢球6，该钢球6与摆臂7 的下端相固定，摆臂7的上端铰接在第一横梁5的悬臂端，第一横梁5的的另 一端与第一立柱4的上端固定，且第一横梁5与第一立柱4相垂直，而第一立 柱4固定于波形梁护栏1内侧的公路上，第一立柱4与护栏的立柱2相平行。 所述摆臂7与第一横梁5之间可通过轴承或万向节或销子等结构进行连接，只 要确保摆臂7能够相对第一横梁5在垂直于波形梁护栏1的竖直平面内自由摆 动即可。初始时，钢球6自由下垂，使钢球6靠近钢制耦合块3，靠近的距离根 据实际需要确定，并且钢球6与钢制耦合块3在同一水平高度上，钢球6正对 钢制耦合块3；进行检测的时候，通过提升装置将钢球6升起(提升过程钢球6 和摆臂7绕摆臂7上端的铰接点如图1顺时针摆动)，使钢球6与摆臂7在同一 水平面上，且摆臂7与波形梁护栏1垂直。提升装置可以是电机+拉索结构，也 可以是其它类似的结构，只要能够将钢球6和摆臂7提升到规定位置并稳定住 即可；释放钢球6，钢球6自然下落(钢球6和摆臂7绕摆臂7上端的铰接点如 图1逆时针摆动)，钢球6即可撞击到钢制耦合块3上。

5)高速摄像机8对钢制耦合块3和波形梁护栏1受撞击的过程进行拍摄， 移测量标尺9能够测量波形梁护栏1受撞击的位移量。根据高速摄像机8拍摄 的动态图像和位移测量标尺9所测量的波形梁护栏1的位移情况，可得知波形 梁护栏1的变形程度和位移，将所获的变形程度及位移与标准参考值比较，即 可判断该波形梁护栏1的抗撞安全性能：如果所获的变形程度及位移在标准参 考值的范围内，则所检测的波形梁护栏1的抗撞安全性符合要求；反之则不符 合。标准参考值是在标准试验场内严格按照规范制作安装波形梁护栏后，根据 上述步骤测量得出的值。

实施例2

本实施例的步骤4)中，重物选用铸铁块，该铸铁块在弹射装置弹力的作用 下撞击到钢制耦合块3上。本实施例的其余步骤与实施例1相同，在此不作赘 述。所述弹射装置的具体构造可根据实际需要选择现有结构，只要能够向重物 提供弹力即可。

实施例3

本实施例的步骤4)中，重物选用钢柱，该钢柱在牵引装置牵引力的作用下 撞击到钢制耦合块3上。本实施例的其余步骤与实施例1相同，在此不作赘述。 所述牵引装置的具体构造可根据实际需要选择现有结构，只要能够向重物提供 牵引力即可。

尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上 述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域 的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下， 可以作出多种类似的表示，如更改重物的结构，或者改变驱动重物撞击钢制耦 合块的方式，或者将高速摄像机换成一般的摄像机等，这样的变换均落入本发 明的保护范围之内。