摘要：面对当前路侧交通事故频发的状态，要重点关注和研究公路桥梁护栏安全结构的设计、验证和评价，提出金属梁柱式护栏的安全结构设计方法，体现金属梁柱式护栏自重轻、结构型式灵活、通透性好的特点，较好地提高公路桥梁护栏的安全指数，减少和规避路侧交通事故。
关键词：公路桥梁；下部结构；环保设计
引言
在桥梁结构要按照适用性、安全性、经济性的原则进行设计。传统的桥梁结构设计，是通过定值设计的手段，属于低层次设计，不能描述桥梁结构中存在的不确定因素，难以对各项指标进行分析，难以协调其中的矛盾，无法实现科学平衡。本文就结构可靠性理论下的公路桥梁设计展开具体分析。
一、公路桥梁护栏结构设计分析
公路桥梁护栏根据材料的不同分为PVC护栏、PP护栏和PE护栏，根据其受力的特性分为刚性护栏、半刚性护栏和柔性护栏，根据不同的型式可以分为缆索护栏、波形梁护栏、内嵌钢板的木质梁护栏、混凝土护栏。钢筋混凝土墙式护栏是一种基本不变形的刚性护栏结构，选取HRB335钢筋，使其抗拉、抗压强度均为280N/mm2，护栏的碰撞荷载作用点位于护栏顶面以下5cm处，护栏结构配筋验算包括有：抗弯纵筋验算、抗剪箍筋验算、最小配筋率验算等。板内垂直于主钢筋的分布钢筋直径要大于8mm，间距要小于200mm，并在主钢筋的弯折处分布钢筋[1]。金属梁柱式护栏以钢材为主要受力构料，拼接套管的截面抵抗矩要高于0.75倍的横梁截面抵抗矩，并采用螺栓进行连接。地脚螺栓式连接结构设计：可以采用地脚螺栓连接方式的桥梁护栏立柱，进行地脚螺栓结构安全验算，主要包括：法兰盘下基础混凝土强度验算.主要有偏心类型判别、法兰盘下基础混凝土受压区长度、局部承压时的抗压强度验算等内容；地脚螺栓的强度及锚固长度验算。主要是指：地脚螺栓的强度验算、锚固长度验算、连接焊缝强度验算等内容。直接埋入式连接结构设计：在混凝土桥面板浇筑之前，先安装套筒并配置加强钢筋，立柱直接置于套筒中，采用干硬性砂浆或素混凝土进行填筑，并对加强钢筋的强度进行验算。金属梁柱式护栏与钢桥面板连接构造设计：通常采用地脚螺栓的方式连接金属梁柱式护栏立柱和钢桥面板，立柱柱底焊接法兰盘，并通过螺栓与钢桥桥面板相连接。然后，还要进行柱底连接螺栓的抗拉、抗剪强度验算，最终确定螺栓的直径和数量。
二、结构可靠度理论下公路桥梁结构设计要求
（一）结构可靠度理论
目标可靠指标可以为结构设计提供重要的理论参考，在结构设计过程中实现预期安全目标。可靠度是对结构的可靠性进行测评。主要目的是测评其可靠指标和失效概率，其存在相互对应的关系。因此在公路桥梁设计过程中，要应用概率极限状态设计法，制定重要的设计目标，对可靠性指标的失效后果、经济指标进行确定。桥梁设计的结构构件失效率较小，说明可考性指标较大，可靠度会得到显著提高，使工程造价升高，减少相关维护费用。相反，失效概率越大，就说明可靠性指标比较小，结构的可靠性随之降低，后期维护费用升高，投资风险也随之提高。利用时变可靠度的理论，考虑桥梁设计施工中各种随机因素，分析桥梁运营期开始后的可靠度。随着时间的增加，考虑桥梁劣化与交通量变化，可靠度指标逐渐降低；在达到临界值时进行维修更新，提高可靠度指标；如此循环，直至设计寿命结束。也有一些公路桥梁钢结构采用塑性设计，但通常不会应用在规范的应力过程中。这不是由于使用容许应力法实施弹性设计，也不是在极限状态法实施塑性设计。而是看构件在使用过程中，是否会进入塑性状态。如果对钢结构的设计有一定的了解，我们会发现，钢结构设计控制的是疲劳、稳定与构造细节，而非单纯的强度问题。控制钢结构构件的应力水平是为了满足稳定与抗疲劳的要求，而不是因为强度的要求。
在钢结构进入所谓强度塑性前，很可能已经出现稳定与疲劳问题。如今，按照我国现行公路桥梁设计的相关规范，对其可靠性指标进行科学分析，对其提出重要的理论参考值。
（二）公路桥梁结构设计要求
可靠度理论下公路桥梁结构设计的要求是：结构的抗力R要大于结构的综合荷载效应S。在公路桥梁结构可靠性的设计过程中，要严格根据相关要求施工，其可靠性指标是截面承载力β和结构的失效概率。但是在实际施工过程中，荷载效应、抗力被认为是随机量，也就是P{RS}=Pr。其中，Pr是结构概率可靠度。所以在可靠度Pr或失效概率Pj作用下，对其进行科学的结构设计，结构的抗力要大于结构的综合荷载效应。在公路的桥梁结构设计中，要制定合理的失效标准，对失效模型进行科学构建，明确可靠性指标，对表达方程式进行科学设计。2.2.1中心点法中心点法的最大特点是计算简便，不需进行过多的数值计算。但也存在明显的缺陷，不能考虑随机变量的分布概型；将非线性功能函数在随机变量的平均值处展开不合理，随机变量的平均值不一定在极限状态曲面上；对有相同力学含义但不同数学表达式的极限状态方程求得的结构可靠度不同。因此中心点法常用于结构可靠度计算精度要求不高的情况。2.2.2验算点法验算点法的特点是能够考虑非正态的随机变量，可对可靠度β进行精度较高的近似计算，求得满足极限状态方程的“验算点”设计值，因此是结构可靠度计算中采用最为广泛的方法。2.2.3界限估计法界限估计法的特点是利用概率论的基本原理，划定结构体系失效概率的上、下限，是一种近似计算结构体系可靠度的方法。
（三）桥梁的主要震害形式
高速公路桥梁主要的震害形式包括上部结构破坏、墩柱破坏、支座破坏等。上部结构破坏形式主要包括位移震害、上部结构自身的震害、结构构件间碰撞震害等。上部结构的位移震害在山区高速公路桥梁震害体系中占比较高，危害较为严重。高墩桥梁在山区公路桥梁震害中表现较为严重，墩柱是承担整座桥梁抗侧向力的重要结构之一，一旦出现地震灾害，容易导致地震引起上部结构位移而出现地震力，容易出现桥墩弯曲破坏或者剪切破坏，导致出现支座破坏桥墩混凝土压碎、钢筋屈服现象[1]。支座破坏是山区高墩桥梁地震灾害中的普遍问题，桥梁上部结构具有较大的重量，一旦出现较大的梁体位移现象，容易产生巨大的惯性力并出现不均匀的集中力，主要集中在支座上，一旦超过支座承载能力，则支座容易出现位移、支座局部锚固破坏等问题。
结束语
公梁护栏能够有效保障车辆的行车安全，减少公路中的事故率，要加强对公路桥梁护栏的结构设计，包括公路桥梁护栏材料、碰撞荷载作用点、护栏结构配筋验算、护栏结构的构造要求等，主要进行金属梁柱式护栏和钢桥面板连接构造设计，可以采用地脚螺栓连接的方式和直接埋入的连接方式，并进行桥梁护栏与桥面板间连接强度的验算，进行公路桥梁护栏安全性能试验和评价。后续还要全面分析其他形式的护栏结构设计，并采用实地设置桥梁的方式进行实车碰撞试验，考虑其他因素对公路桥梁护栏行车结构设计的影响，更好地提升公路桥梁护栏安全结构设计的实效性。
参考文献
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