Methodology for the evaluation of safety appurtenances for bridges on low speed rural roads

Abstract

Bridges are vital elements of the transportation infrastructure. There are over 600,000 bridges in the United States and Puerto Rico, which are required to be inspected in accordance with the National Bridge Inspection Standards, and reported on the National Bridge Inventory. The inspection of bridges has concentrated primarily on the structural aspects of the bridge, leaving the traffic safety components on the bridge and its approaches as a secondary concern. This thesis presents a methodology for the inspection and evaluation of safety appurtenances on bridges located in low speed rural roads. The methodology consists of a detailed step by step process for the collection of field data, complemented with a series of inspection sheets. The data sheets are a reflection of the field inspection process, with the intent to ease and standardize the process. The information gathered in the data sheets is concentrated on three major areas: the safety appurtenances, the bridge, and the approach roadways. As part of the development of the inspection process, the elements that play a major role on the structural and functional adequacy of the safety appurtenances were identified, following an extensive review of the principal traffic safety and bridge inspection standards and guidelines developed by FHWA, AASHTO, and thirty three State DOTs. These factors are: the test level, the height, the post spacing, the lateral offset, the anchorage, the grading, and the length of need. Other criteria considered in the traffic safety evaluation of bridges are: the change in roadway width between the bridge and the approach road, the horizontal alignment, the bridge sight distance and the roadway clear zone. The product of the inspection process is a traffic safety feature rating for the safety inspection elements (bridge railing, transition, approach guardrail, and end treatment) and the identification of possible safety treatments for typical bridge safety related issues. A descriptive rating was developed to assess the compliance of the elements considered in the safety evaluation of the bridge with the established standards. A rating is assigned to each of the traffic safety features on the bridge and it consists of five categories: excellent, good, average, deficient, and not applicable. The safety rating is related to the bridge and the evaluation of the existing operational situation in the bridge, and serves as an indicator of the need to identify and implement potential safety treatments. The step by step inspection methodology developed in this thesis complements the process associated to Item 36 of the FHWA Recording and Coding Guide [1995], and can be used by transportation agencies in Puerto Rico and the United States to comply with the NBIS requirement that establishes the need for the proper safety evaluation and inspection of all highway bridges located on public roads.

Los puentes son elementos vitales de la infraestructura de transportación. Existen sobre 600,000 puentes en los Estados Unidos y Puerto Rico, los cuales se requieren sean inspeccionados de acuerdo con los Estándares Nacionales de Inspección de Puentes, NBIS, por sus siglas en inglés, para ser reportados en el Inventario Nacional de Puentes, NBI, por sus siglas en inglés. La inspección de puentes se ha concentrado principalmente en los elementos estructurales, dejando el componente de seguridad del tráfico del puente y sus carreteras de acceso en un segundo plano. Esta tesis presenta una metodología para la inspección y evaluación de dispositivos de seguridad en puentes localizados en carreteras rurales de baja velocidad. La metodología consiste en un proceso detallado paso a paso para la recopilación de datos en el campo, complementado con una serie de hojas de inspección. Las hojas de datos son un reflejo del proceso de inspección en el campo, con la intención de simplificar y estandarizar el proceso. La información recolectada en las hojas de campo se concentra en tres áreas principales: los dispositivos de seguridad, el puente, y las carreteras de acceso. Como parte del desarrollo del proceso de inspección, los elementos que tienen un rol importante en la funcionalidad y estructura de los dispositivos de seguridad fueron identificados, como resultado de un extenso repaso de los estándares principales de seguridad e inspección y las guías desarrolladas por FHWA, AASHTO y treinta y tres Departamentos de Transportación de diferentes estados. Estos factores son: el nivel de prueba, la altura, el espaciado de los postes, la distancia lateral, el anclaje, la pendiente del suelo, y la longitud de necesidad. Otros criterios a considerarse en la evaluación de seguridad de tráfico en puentes son: el cambio en el ancho de la carretera del puente y sus accesos, la alineación horizontal, la distancia de visibilidad del puente, y el área libre al borde de la carretera. El producto del proceso de inspección es la clasificación de los dispositivos de seguridad (barrera de puente, transición, barrera de la carretera de acceso, y el terminal), y la identificación de posibles tratamientos de seguridad para deficiencias típicas relacionadas con la seguridad en puentes. Se desarrolló una clasificación descriptiva para evaluar el cumplimiento de los elementos considerados en la evaluación de seguridad de tráfico en el puente con los estándares establecidos. Se asignará una clasificación a cada dispositivo de seguridad en el Puente; esta consiste de cinco categorías: excelente, bueno, promedio, deficiente y no aplica. La clasificación de seguridad esta relacionada con el Puente y la evaluación de la situación operacional existente en el mismo; sirve como un indicador de la necesidad de identificar e implementar tratamientos de seguridad potenciales. La metodología de inspección detallada desarrollada en esta tesis complementa el proceso asociado con el Artículo 36 de FHWA Recording and Coding Guide [1995], y puede ser utilizada por agencias de transportación en Puerto Rico y los Estados Unidos para cumplir con los requerimientos del NBIS, el cual establece la necesidad de una evaluación e inspección de seguridad adecuada de todos los puentes localizados en carreteras públicas.