弹性波法在公路护拦检侧中的应用及护栏立柱设置现状与发展趋势

<一>、弹性波法在公路铆护拦检侧中的应用

现以漂马高速公路为例，描述弹性波法在公路护钢护栏立柱埋深检测中应用。澡马高速公路全线长约37.5公里，护栏立柱安装数f庞大，土质条件复杂，立柱埋入检测难度大，而无损检测操作简便，可以减少大量人力、物力。

1现场检测

(1)现场测试准备工作

1)检测前进行现场，搜集横断布设图以及竣工资料，记录立柱的外形、尺寸；

2)施工、监理日志，了解成柱出现的异常情况；

3)摘下立柱柱帽，避免选择焊接有钢板等结构的立柱。

(2)测试工作遵守下列规定

1)测试信号波形以采集的良好波形为目的；

2)立柱测点测试的数据，重复测试次数不少于10次，且采集波形一致性良；

3)对未达到设计长度要求的立柱，应改变检测条件重新检测，相互验证。

通过现场无损检测后采取拔桩手段来验证检测结果，分析误差原因，提高反射信号的识别和运用能力。

2室内分析难点

(1)激振信号

对于断面密实的现地浇筑桩，激振产生的波形衰减较快，而对于立柱这样的中空圆柱，振动残留时间长且声响会与空腔产生共鸣，使得激振信号衰减慢。

(2)反射信号的识别

1)在铸钢立柱中传播的能量衰减。由于激振能量主要是通过立柱与周围土体的接触而逸散到土体中的，因此结构的比表面积直接影响到能量逸散的快慢。显然，薄壁中空的立柱显然要比实心的桩的比表面积要大得多；

2)立柱一般不长，在激振信号尚未收敛之前，反射信号既已经到来。在理想的脉冲发振信号中，反射信号容易被识别。但对于残留振动时间长，受噪声信号源千扰的信号中，要想准确地识别反射信号则是非常困难的。

所以通常采用的残留振动的方法如提高激振信号的角频率或提高阻尼的方法都难以取得明显的效果。但通过激振控制器与激振装皿组成可以实现对激振力度、激振过程的控制，从而达到对测试信号波长、信号残留振动等参数的调节。

立柱的埋设的测试精度很大程度取决于对柱底反射信号的抽取精度。为了提高抽取能力和精度，在弹性波检测系统中植入了对测试信号进行分析的频谱分析技术与信号匹配分析技术来对信号进行处理。其中频谱分析的为立柱长度约为0.95m~1.65m的较短立柱，而信号匹配技术则主要是针对长度为1.65m以上的立柱。

<二>、护栏立柱设置现状与发展趋势

1桥梁护栏立柱

护栏立柱主要作用是支撑护栏横梁，连接桥(路)面，使护栏与桥(路)面成为一整体，从而可传递并消减碰撞能量。车辆碰撞护栏时，立柱要具有足够的抗弯和抗剪能力，不但能够阻挡车辆的冲击，而且还要具有的缓冲性能，保护司乘人员。从护栏立柱设置情况来看，桥侧护栏立柱结构以钢板焊接的“H字型截面”立柱，(如图1所示)和圆形钢管立柱为主要形式，H字型立柱较为典型。国内，2007年7月通车的深圳湾跨海大桥，2008年5月通车的杭州湾跨海大桥，2008年6月通车的苏通大桥，2010年12月通车的荆岳长江大桥防撞护栏设计采用H字型截面立柱。法赫德国王大桥、厄勒海峡大桥、明石海峡大桥等均采用H字型截面立柱。

传统的H字型铸钢护栏支架，用钢材数量较高，制作工艺上要求较高，而且刚度较大，当车辆碰撞时易发生绊阻，缓冲性能不好。护栏由横梁、立柱、连接件和基础组成，是变形结构，如何设计一种缓冲性好，节约钢材，景观效果好的立柱是护栏结构设计中的。

2路用护栏立柱

我国针对护栏的研究起步晚，有关报道很少见。

交通部公路研究院从1984年开始对波形梁护栏进行了系统研究。根据我国的护栏设计条件，提出了适合我国国情的护栏结构形式。该护栏结构采用厚度3mm的深波纹横梁，Z形开口型钢立柱形式，从1989年起在推广应用。但根据随后几年在高速公路、公路的工程实践得出，Z形柱强度太低，损坏严重，不利于行车。故交通部于1994年5月下令停止使用波形梁护栏Z形柱。

1994年初，我国制定了行业标准《高速公路交通设施设计及施工技术规范JTJ074-94))，规定了圆形立柱和槽型立柱的形式。2007年4月，发布了《公路波形梁钢护栏》标准(JT/T281-2007)，删去了槽钢立柱的规定。近年来随着经济建设的发展，重型车和大型车比例陡增，高速公路上使用的波形梁护栏立柱大多为圆形立柱，其破坏形态多为根部一次破坏性倒伏，有使用局限性，但至今尚未有创新设计与应用。