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波形梁护栏作为公路沿线广泛使用的安全防护设施，其核心功能是防止车辆越出路外并吸收碰撞能量。然而，在特定环境下，例如车辆起火或沿线植被火灾，护栏结构是否会受到影响，其防火性能如何，是一个值得探讨的工程安全问题。本文旨在探讨波形梁护栏的防火性能测试的相关内容。
需要明确的是，波形梁护栏并非专门的防火构造物，其设计初衷并非为了阻隔或承受长时间的火烧。因此，对其防火性能的测试，主要侧重于评估在遭遇火情时，其结构完整性、安全性能的保持程度，以及是否会产生次生危害。
一、测试的必要性与目的
对波形梁护栏进行防火性能测试，主要基于以下几个方面的考虑：
1.安全性评估：当车辆撞击护栏后发生火灾，火焰可能直接作用于护栏结构。测试旨在了解护栏钢材在火焰灼烧下，其强度下降的速度和程度，判断其是否能在一定时间内保持支撑，避免因过早软化变形而导致二次事故或阻碍救援通道。
展开剩余82%2.材料行为研究：了解护栏所用钢材（通常为普通碳素结构钢）在高温下的力学性能变化规律，包括屈服强度、抗拉强度的衰减，以及变形特性。
3.评估次生风险：检查护栏表面的防腐涂层（如镀锌层）在高温下的表现，是否会释放大量有害烟雾或发生剧烈变化，从而对环境和人员造成额外风险。
4.为特殊路段设计提供参考：对于穿越林区、易燃物堆放区附近等有特殊防火要求的路段，通过测试积累的数据，可以为护栏的选型或是否需要附加防火措施提供依据。
二、测试涉及的主要方面与指标
波形梁护栏的防火性能测试通常不是单一指标的考核，而是一个综合评估过程，主要涉及以下几个方面：
1.耐火稳定性：指护栏构件在标准火焰条件下，抵抗承载能力失效的能力。虽然护栏主要承受横向冲击而非垂直荷载，但此指标可类比为评估其主体结构在火烧下抵抗坍塌或严重变形的能力。测试关注的是构件失去稳定性的时间。
2.耐火完整性：这一概念更多用于防火墙，但可以借鉴来评估护栏板在火灾中是否会出现孔洞或裂缝，导致火焰穿透。对于连续设置的护栏，其完整性在一定程度上可以影响火势沿路线的蔓延。
3.材料高温性能：这是测试的核心基础。主要通过实验室测定护栏钢材在不同温度（例如300℃、500℃、700℃）下的剩余强度。通常，普通钢材在温度达到约500℃时，其屈服强度会下降至室温下的一半左右，力学性能显著劣化。
4.防腐涂层耐高温性能：观察镀锌层在高温下的变化，如是否氧化、剥落，以及可能产生的烟雾特性。
5.受热变形特性：测量护栏板、立柱在受热不均匀或整体受热时产生的变形量、变形方向，评估变形后是否侵入道路建筑限界或形成安全隐患。
三、常见的测试方法与场景模拟
目前，针对波形梁护栏并没有统一的、强制性的防火测试标准。相关的测试多基于研究目的，参考建筑构件耐火试验方法或其他材料高温性能测试方法进行。
1.实验室炉内测试：将护栏的典型节段（包括护栏板、立柱、连接件）置于标准耐火试验炉中，按照预定的时间-温度曲线（如ISO834或类似曲线）进行加热。通过热电偶监测不同部位的温升，同时观察和记录构件的变形、开裂情况。测试后可对试件进行冷却并检测其残余力学性能。
2.高温力学性能试验：从护栏板上取样，制作成标准拉伸试样。在材料试验机上配备高温环境箱，测试试样在不同恒定高温下的屈服强度、抗拉强度和伸长率，绘制性能-温度关系曲线。
3.现场模拟火灾测试：在可控的安全场地，搭建一段真实的护栏，利用燃油火盆或燃气喷枪模拟车辆火灾对局部护栏的冲击。这种测试更贴近真实场景，可以直观观察火焰对护栏及其涂层的影响，以及热辐射对邻近构件的影响。但测试条件控制不如实验室精确，重复性较差。
4.数值模拟分析：利用有限元分析软件，建立护栏的热-结构耦合模型。输入钢材的热物理参数（导热系数、比热容等）和高温力学参数，模拟在特定火源功率和作用时间下，护栏的温度场分布、应力场分布和变形情况。数值模拟可以作为物理试验的有效补充，降低成本，并分析多种变量下的情况。
四、测试结果的一般性分析
基于已有的材料学知识和部分测试研究，可以对波形梁护栏的防火性能做出一些普遍性分析：
1.材料性能方面：波形梁护栏所使用的Q235等钢材，属于不燃材料，但其力学性能对温度敏感。在300℃以下，性能下降尚不显著；超过400℃后，强度下降加速；达到600℃以上时，钢材已基本失去大部分承载能力，在自重或轻微外力下即可能产生显著塑性变形。
2.结构响应方面：在局部火焰作用下，受热部分的护栏板会首先软化、下垂。如果火势持续且强烈，受热的立柱也可能弯曲。整体结构的失稳风险与火源的规模、位置、持续时间直接相关。短时间、小范围的火焰接触可能只造成局部涂层损坏和轻微变形。
3.涂层方面：热浸镀锌层在约420℃以上会开始明显氧化，表面颜色发生变化并可能产生白色氧化锌粉末。在火焰直接灼烧下，锌层会挥发，产生白色烟雾。这属于材料在高温下的正常物理化学变化。
4.与混凝土护栏的对比：相比于波形梁钢护栏，钢筋混凝土护栏在防火方面具有一定优势。混凝土作为惰性材料，导热性差，能够对内部钢筋提供较长时间的保护，使其在火灾中强度衰减更慢，整体结构耐火时间更长。
五、结论与工程意义
综合来看，波形梁护栏具备一定的抵御短暂、小型火情的能力，但其并非设计用于耐火的结构。在遭遇持续或猛烈的火灾时，其钢结构会因高温而快速软化、失去强度，可能导致防护功能失效。
因此，对其进行防火性能测试的主要工程意义在于：
1.认知与预警：通过测试量化其高温下的性能衰减规律，使道路设计、管理和应急救援部门了解其火灾下的行为特点，为事故应急预案的制定提供参考。例如，在涉及护栏的火灾现场，救援人员需意识到护栏结构可能已变得脆弱。
2.指导特殊应用：在火灾风险较高的特定路段，如果对安全有更高要求，测试数据可以支持决策者考虑采用耐火性能更好的护栏形式（如混凝土护栏），或在钢护栏表面探索添加耐高温防护涂层等可能性。
3.促进材料与设计发展：测试研究可以推动适用于户外交通设施的新型耐候钢、耐火钢或防护涂层材料的应用研究，从材料层面提升基础设施的综合安全性能。
总之，波形梁护栏的防火性能测试是一个侧重于安全评估与认知的研究领域。它帮助我们更优秀地理解这一广泛使用的安全设施在极端火情下的表现，从而在整体道路安全体系中纳入更优秀的考量，提升应对复杂事故的综合能力。
发布于：山东省