时间:2023-03-28 15:08:13
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇公路设计论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
近几年来,随着公路建设的发展,公路交通安全问题越来越受到人们的关注。交通部《公路勘察设计典型示范工程咨询示范要点》明确提出了“安全、环保、舒适、和谐”的设计理念。交通部副部长冯正霖强调,在交通发展的新理念上,勘察设计工作必须做到“六个坚持,六个树立”,第一个即是“坚持以人为本,树立安全至上的理念”,可见安全问题已经被提到首要重要地位了。因此,在大力发展交通事业的同时,必须将“安全意识”引入道路的设计中,通过完善的道路设计,来有效地控制交通安全,减少交通事故,减少经济损失。
2.公路几何设计对交通安全的重要性
公路几何线形设计要考虑公路平面线形、纵断面线形两种线形以及横断面的组成相协调,还要注意视距的畅通等等。确定公路几何线形时,在考虑地形、地物、土地的合理利用及环境保护因素时,要充分利用公路几何组成部分的合理尺寸和线形组合,从施工、养护、经济、交通运行等角度出发,保证平面、纵断面、横断面的组成相协调。线形的好坏,对交通流的安全具有极其重要的作用,如果公路线形不合理,则会降低公路通行能力,造成运输者时间和经济上的损失,而且更不能容忍的是会诱发大大小小、各种各样的交通事故。
合理、优质的公路设计,可以提供清晰醍目的行车方向,提供足够的视距及其他信息,能够符合驾驶人员普遍期望的设计效果。在公路设计中,影响交通安全的因素虽然是多方面的(主要包括公路几何线形、路面设计、安全设施、构造物位置及形状设计),而公路几何设计对公路的安全性则起到先决的作用,一旦通过选线确定公路走向并由此确定几何线形,则其他项目几乎都已经随选定的几何线形得以确定,其他如桥涵构造物的位置、安全设施等几乎只是成了更趋于合理的问题了。
我们作为勘察设计工作者,在工程设计中,一定要综合考虑公路功能、行车安全、自然环境等因素,既要坚持地形选线、地质选线,更要做到安全选线;既要充分考虑公路设施的自身安全和运营安全,又要消除公路事故多发点和安全隐患;要尽量采用改善平纵线形的措施,从根本上解决行车安全问题,尤其是对长陡纵坡行车安全问题要给予足够的重视。
总之,在公路几何设计等各种方案中要将安全放在首位,采取一切有效措施,为公路使用者提供安全保障和人性化的服务,切实提高公路交通的安全水平和服务水准。
二、平面设计与交通安全
在平面线形设计中,直线是最常用的线形,其优点是勘测、设计简单,方向明确,距离短捷,但直线单调,对驾驶人员易产生乏味感,降低集中力,不利于行车安全。在选用直线线形时,一定要十分慎重。我国规定最小直线长度为:当设计速度为60Km/h,同向曲线间最小直线长度(以米计)以不小于行车速度(以km/h计)的6倍为宜;反向曲线间最小直线长度(以米计)以不小于行车速度(以km/h计)的2倍为宜
在实际设计中,要充分利用地形,尽量采用直线,特别在平原地区,不能过多的人为改变直线线形,但也要注意适当引入曲线,以便吸引驾驶员的注意力,一般直线最大长度为20(V+ΔV),其中V为设计行车速度,ΔV为通常在直线段的实际行驶速度与设计行车速度的差值,一般取ΔV=15~20km/h.
曲线线形要适合地形的变化,并能圆滑的将前后线形连接以保持线形的连续性。圆曲线的曲率半径尽可能大些,一般避免采用极限最小半径。缓和曲线通常采用回旋线,对于设计车速较高的公路,在计算缓和曲线时,横向加速度变化率宜采用0.45m/S3,并相应增加缓和曲线的长度。
在较小半径弯道上,应该设置超高,超高不能太小,也不能太大,应该根据弯道半径以及道路等级、所在地区的寒冷积雪程度、地形状况等综合考虑。对超高、加宽值的计算,必须有足够的满足,超高、加宽不足往往是引发交通事故的直接原因。
曲线转角对公路交通安全也有影响。大量资料统计,小偏角曲线容易导致驾驶员产生急弯错觉,不利于行车安全。因此,在公路设计中合理确定路线转角十分重要。
三、纵面设计与交通安全
纵面线形应注意纵向坡度和变坡点处的竖曲线两类。道路原则上按在同一设计车速路段保持同一行驶状态来进行设计,纵向坡度和别的线形因素不同,受车辆和行驶性能的影响较大。爬坡能力明显不同的车辆混在一起,不采用适当纵向坡度和在路段设置爬坡车道,就会成为道路通行能力低和发生交通事故的主要原因。纵向坡度的标准值,要在经济容许范围内按尽可能较少的降低车辆速度的原则来确定。在连续下坡时,车速越来越快,不安全,因此必须控制坡长。高速公路、一级公路应对纵坡长度受限路段采用平均坡度法进行验算。
一般,凸曲线段事故率要比水平段高,小半径凸曲线往往成为事故的诱因。竖曲线频繁变换会影响行车视距,严重降低公路安全性。在夜间没有照明的公路,凹曲线必须考虑视距问题。
四、横断面设计与交通安全
公路的路面横向分布即路幅宽的布置方式对交通安全也有一定的影响,车行道、路缘带、路肩以及中央分隔带的形状和尺寸,都应根据使用功能、交通量大小、交通流的组成以及安全行车要求进行合理设计,做到连续性和一
致性。交通事故数的相对值与车行道宽度有直接关系,一般随车行道宽度的变窄而增加,但如果车行道过宽,易形成一个车道两列车并行行驶,因此,一般车行道的宽度控制在3.5~4.0m之间。车行道宽度的有效利用,在很大程度上取决于路缘带和路肩的状况,高速公路设置规定宽度的路缘带能起到分隔车行道和路肩、车行道和分隔带的作用,并诱导驾驶员,有利于安全行驶。桥面宽度与路基宽度不一致时,或者桥上的人行道与护拦引起路面、路肩宽度发生变化时,或者跨线桥下车行道侧面的桥墩、桥台过近,侧向余宽不够时,都会引起驾驶员心理作用发生变化,导致不应有的事故发生,因此,在设计过程中,对此类问题要高度重视。
五、平纵横组合设计与交通安全
平纵线形的组合,对视觉诱导起重要作用,在视觉上违背自然诱导的线形组合是导致事故多发的主要原因。在平纵线形设计中,要避免竖曲线与回旋曲线重合,特别是凹形竖曲线与平面上两反向回旋线的拐点重合;避免竖曲线顶部有急弯,以免驾驶员靠近顶部来不及判断,从而造成速度过高引发交通事故。在平曲线的组合中,尽量避免或少采用反向曲线、断背曲线和复曲线。
看起来扭曲的路段,破坏了线形的一致性(美国工程师认为线形一致,是公路设计中一条最重要的原则),造成驾驶员心理、视觉不舒服,对线形变化不适应,使视觉诱导紊乱,往往是行驶上危险的路段。特别是行车速度较高时,公路粗线条的轮廓成了驾驶员判断方向的重要因素,因此特别应该注意线形的配合与视觉效果。
六、视距设计与交通安全
视距是驾驶员在公路上能够清楚看到前方道路某处的距离,是公路几何设计的重要因素。足够的视距对保证行车安全,提高通行能力将起到重要作用。在行驶过程中,路况信息要有足够的时间来处理,就要选择足够的行驶距离来完成。在视距设计过程中,反应时间的取值要大于所有驾驶员的正常平均值,特别在复杂情况下,如交叉口、立交匝道处、车道变化处、交通标志等设施处,在取反应时间时,应增加判断时间,该值应大于2.5S.
美国事故率与行车视距的关系调查统计表明,事故率随视距的增加而降低。设计中应该注意停车视距、会车视距、错车视距、超车视距的设计与计算。
结构层路面设计理念的改进问题
因汽车工业的技术发展与进步使轴载不断增大,而不应以大型车辆的诞生而扼杀运输能力,更说明我国路面结构层的设计的确存在理论缺陷,包括对建筑材料的质量品质以及计算理论存在不切合实际的问题,合理的建筑材料及路面结构层厚度满足路用功能是检验设计理论的标准。基层结构组合问题:尤其高速公路路面结构比较厚,一般厚度在80cm左右,基于路面结构层的低温抗裂性核高温稳定性的使用功能,设计时应该尽量将半刚性基层用做底基层,基层采用柔性基层的设计。柔性基层一般采用乳化沥青稳定大粒径碎石混合料或设计为ATB25~30做基层更为理想。柔性基层的结构特性和强度机理分析;通常采用大沥青碎石混合料做基层,使面层抵抗车辙、防止温差变形有显著作用,与传统的沥青混合料一样,其组成结构为骨架空隙结构、悬浮密实结构及骨架密实结构。骨架空隙结构属于开级配;骨架密实结构属于密级配,一般采用骨架密实结构为多,主要考虑了抗裂性能及坚固抗车辙能力。该结构特点是粗骨料充分形成石子与石子接触的骨架特征,剩余的空隙由少量的细集料、矿粉和沥青填充,因此;具备了良好的骨架稳定度,骨架稳定度指压实成型后的沥青混合料粗集料的体积密度Pcm与松堆密度Pna之比即为骨架密实度S=Pcm/Pna,骨架特性具有较大的内摩阻力和嵌挤力、骨架稳定性及强度衰减慢等特点,很好的抗高温变形能力,该结构更适用于高温或温差大以及重交通地区的基层。柔性基层的力学特点:因组成材料以粒料为主,具有较大的孔隙率,其主要特点不会因温度、湿度的变化引起收缩裂缝,相邻层次产生的裂缝也不会通过柔性基层反射到面层,具有良好的抗裂、防裂、和阻止裂缝扩展的能力。况且由于孔隙率大可及时、迅速的排除进入路面结构内的雨水,减轻沥青面层的水害影响。柔性基层的刚度小于刚性和半刚性基层,一般沥青稳定碎石的回弹模量约为1000Mpa,级配碎石的回弹模量约为500Mpa,因此,在沥青路面结构中沥青面层与柔性基层共同成为承重结构层。
结构层的路面设计原理与数学参数分析
沥青路面结构层的厚度计算公式原理与步骤:根据汽车轴载、轮胎直径与气压,采用双层体系的当量圆计算模式图1。按图解法包括路基在内将路面结构的多层体系换算成为三层体系,采用双层体系的当量圆计算模式,确定轮胎直径与气压,此次分别推算结构层厚度。以双轮组单轴载100KN为标准轴载,对不同车型轴载进行标准的轴载换算,N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)4.35;累计当量轴次:Ne=[(1+γ)t-1×365].N.η/γ;轴载换算:N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)8;设计弯沉值:Ld=600Ne-0.2.Ac.AS?Ab路面结构层的优化设计的宗旨是:实际弯沉值小于允许弯沉值Ls<Ld,实际弯拉应力小于允许弯拉应力σm<σR,实际剪应力小于允许剪应力τа<τR,合理造价小于最大值及大于最小值;hmin<h<hmax,路面总厚度大于冰冻厚度,H>Ht,根据不同地区气候条件分别设计。高速公路沥青混合料面层一般设计为三层结构,然而考虑到防水必须做封层,根据工程实践,将封层设计在上面层和中面层之间更为合理,一般使用1.5L/m2的改性沥青和铺撒2~3m3/Km2的碎石,粒径在5~10mm之间,通过脚轮压路机稳定后防水效果更好。有关沥青混合料的最大粒径D同路面厚度h的关系,经过大量的工程实践研究表明;随着h/D的增大路面的疲劳耐久性提高,但车辙量增大;反之h/D的减小而车辙量也减小,但耐久性降低,特别是h/D<2时;疲劳耐久性急剧下降,因此;结构层厚度与矿料最大粒径的比值应控制在h/D≥2为宜。<<公路沥青路面施工技术规范>>(JTJF40-2004)规定,对热拌热铺密级配沥青混合料;一层压实厚度不宜小于公称最大粒径的2.5倍,对于高速公路、一级公路不宜小于公称最大粒径的3倍,对于SMA和OGFC等沥青混合料则不应小于公称最大粒径的2.5倍。同时矿料的最大粒径宜从上而下逐渐增大,与结构层的设计厚度相匹配,以保证沥青路面的压实厚度、减少矿料离析。特别提倡沥青混合料实验采用的是GTM法成型试件;提倡同时以米歇尔理论加以验证,最大限度的提高了很合理的密度及相对减少了沥青含量,对路面低温抗裂性核高温稳定性有显著技术改进。
2重点高边坡稳定性评价及支护优化设计
2.1基于过程模拟与控制的高边坡稳定性评价及灾害控制方法研究
高边坡岩土体具有地质体所具备的地质过程特性,对岩石进行的高边坡稳定性评价的主要目的就是对边坡变形破坏的过程以及机制进行阐述,并且基于地心力学来对问题进行刻画,实际上这种对岩石高边坡进行的稳定性评价更具体说来应该是一个变形稳定性的问题。对变形稳定性的分析是指对高边坡的变形以及相关的破坏情况、破坏机制进行研究,并且结合数学、力学以及计算机技术,利用数值模拟的方法来对边坡变形的过程进行模拟演示,并且对变形过程进行控制,基于这种模拟研究的结果对边坡的稳定性进行相关评价。变形稳定性分析的过程是在对应力环境、变形特征、破坏模式、潜在滑面位置进行模拟分析的基础上进行的,但目前对于稳定性系数以及推力值的估计还缺乏足够的理论支持,没有形成一个成熟、准确的计算方法。
2.2重点高边坡稳定性评价
对需要重点进行研究的边坡要随时进行施工跟踪,要注意对实际施工中遇到的岩体结构以及边坡变形的情况进行足够精确、细致的描述,并且要积极收集边坡以及施工过程中的反馈信息,对具体的坡体情况进行分析,根据上述资料以及研究分析,来建立相应的地质模型来反映控制性结构面空间展布特征,并且要根据具体边坡结构的实际特征来进行计算方法的选择,用来研究边坡变形的破坏模式以及稳定性情况。土质边坡、散体结构以及破裂结构边坡的稳定性大多都会受到最大剪应力面的控制,因此,对这类边坡的边坡开挖过程进行研究分析,就要在对潜在滑动面的位置的判断基础之上进行,并且根据强度稳定性分析来对相应的边坡稳定性进行评价,为支护设计的优化提高有效的参数。
2.3重点高边坡支护优化设计
在对边坡支护进行优化中,要由对变形破坏的过程进行模拟来研究边坡开挖过程的不同变形阶段,由地质体所处的演化阶段以及变形破坏机制来对支护方案进行筛选,要按照具体的规范标准来进行静力学设计,要按照数值模拟的结果来研究地质体以及治理工程结构之间的相互作用,并由此来进行方案的优化设计。高边坡优化设计要建立在精准的地质模型的基础上,利用控制过程技术来完成,而且还需要特别关注边坡的稳定性评价,根据原有的设计方案进行改进。边坡优化要注意变形控制以及灾害控制,要将采用适宜的支护措施来是变形控制在允许范围之内,要结合反馈信息以及稳定性分析结果来进行有针对性的优化。
1.1公路实际使用寿命不能满足规定要求,在使用年限之前很早就发生各类损坏现象,影响使用。
根据我国现行公路标准,公路使用年限要在15年以上,而实际大多数的公路的使用寿命仅有10年。之所以发生这种情况,离不开公路设计时按照较低标准选取技术参数的原因。这样虽然能够在一定程度上降低施工成本,增加经济效益,但也使公路的性能极限大幅下降。公路投入使用后,一旦遭遇较大强度的负荷就容易发生质量问题,导致公路的提前报废,从长远角度看,反而增加了经济成本。
1.2坡长设计不当
我国国土面积广大,地形种类复杂,很多公路路段要在陡坡上修建。坡长设计不仅影响汽车的通行能力,还容易引发安全事故。
1.3平、纵坡的控制指标设置不当
随着地形的变化,公路往往会遇到平坡、纵坡,如果平、纵坡的控制指标没有掌握好,极易引发车辆超载、超速问题。近年来超速交通事故频发,具体原因很多,但平、纵坡的控制指标设置不当,是其中一个重要因素。除此之外,公路设计中还存在诸如前期调研不足、排水不利、变更过多等问题。
2提高公路工程设计质量工作要点
2.1实施公路设计全过程质量控制
按照传统是设计工作方式,在所有设计工作完成后进行设计审查,评价设计方案的质量水平。这种方式仅仅是对设计图纸和方案本身进行质量检查,而忽略了对设计过程的管理。由于工程设计文件篇幅很大,而审查时间往往只有几天,使得审查工作难以深入开展,对设计中存在的不足和缺陷也很难进行彻底清查并修正。因此,加强设计工作全过程的质量控制对于改正缺陷,提高设计方案质量是非常必要的。目前,我国设计过程质量控制工作刚刚起步,实行难度也比较大,对于工作人员的要求也非常高,需要工作人员具备相应水准的技术背景。实施公路设计质量控制要抓好设计工作各个阶段的质量控制,主要要做好以下几项工作。
2.1.1实施设计调查。
精确的设计条件是保障设计工作顺利开展的重要基础要件。在外业工作完成后,建设单位和设计单位要开展一次中间调查,对于施工标准、规模等问题进行研究,拿出方案办法。
2.1.2实施优化设计。
设计方案初步拟制后,由项目建设单位连同设计单位组织专业技术人员,深入全面地研究方案各个细节,查找不足,修正缺陷,进行设计优化,不断提高设计水平。
2.1.3实施施工图会审。
在图纸设计过程中要组织第三方召开专家评审会,对施工图纸进行阶段性会审,确保数据计算无误,图纸质量可靠。
2.1.4实施重点审查。
在工程设计方案完成后,邀请级别更高的设计单位对工程中重要部位或特殊结构进行重点审查,重新验算,将审查结果以书面形式如实传递给设计单位及建设单位,确保设计质量。
2.2切实做好公路线形设计工作
公路线形的选择对于道路施工条件、施工难度、工程质量以及道路投入使用后的服务水平有直接影响。正确合适的线形设计能够大幅降低施工难度,缩短工期,提高工程质量,对于日后道路维护保养工作也有很大帮助。在平面线形设计方面,一要尽可能减少征地拆迁工作量,特别是路线不要途径密集人口居住区。公路建设,不仅仅要占用路面本身对应的地面,对道路两侧的土地也有一定幅度的占用。如果道路经过居民区就会导致大规模的民房拆迁工作量。民房拆迁需要大量的资金和时间,从而导致工程成本大幅上升,甚至影响工程工期;二要尽量避开超高地区域。如果公路途经超高地区域,不仅会提高施工难度,增加施工成本,建成后的道路还可能产生跳车现象;三要加强横坡施陡坡区域的地基质量。在陡峭的地方施工,容易产生地基不均匀沉降和滑坡现象,损坏工程质量和使用寿命,甚至引发安全事故,所以要特别注意。在纵断面线形设计方面,一要正确选取人行通道桥涵或天桥。桥涵和天桥都能够提供人行通道的作用,又各有特点。天桥有利于降低车祸发生的概率,桥涵则节省通行时间,在设计时要根据现场具体情况进行选择;二要减少明涵结构,降低施工及维护成本,防止发生跳车现象;三要尽量减少高填方设计。高填方设计对于施工技术水平要求很高,特别是在土质松软地区,极易发生大面积不均匀沉降,影响道路运行。
2.3重视路基工程设计
一要做好挖方填方相临交界位置的设计。我国国土广袤,公路里程动则数百公里或上千公里,穿山越岭途径不同地质地形区域,不论使用沥青或混凝土何种形式的路面,总会发生裂缝、断板、拱起、接缝破损等质量问题。而挖方填方交界处往往是裂缝现象发生的多发区域。其原因就是没有处理好填方和挖方交界处的垂直变形问题。因此,在设计时就要加强对于填方挖方交界处的处理,制定相应措施,加强过渡部分的缓冲作用,减少裂缝发生。二要做好路堤边坡设计。近两年来,我国某些地区多次发生地震、洪涝等自然灾害,导致山地公路边坡塌陷和路堤损坏事故多发,严重影响道路的正常通行。产生这个的问题的主要原因就是边坡对于意外导致的负荷承受力不足。因此,在设计时必须要注重对边坡的防护,设置护坡道来防御洪水冲击,降低边坡路堤负荷。
1.1使用年限
桥梁主要受力构件必须在正常设计、正常施工、正常使用养护的条件下,其使用年限为100年。
1.2设计洪水频率
二级公路上的大、中桥,设计洪水频率为1/100;二级公路上的小桥和三、四级公路上的大、中桥,设计洪水频率为1/50;三、四级公路上的小桥,设计洪水频率为1/25。设计洪水频率内的历史最高洪水位可通过现场调查踏勘、向附近当地村民询问了解、向相关水利部门发函等方式获得。
1.3桥下被交河流的航道等级和净空标准
应与相关航道主管部门联系,获得桥下河流的航道等级、最高通航水位、净空标准及规划等资料,如桥梁下部结构和基础在通航水域中,需设置必要的船舶航行标志、标识。
1.4桥下被交道路的等级和净空标准
应与相关道路主管部门联系,获得桥下道路的等级、净空标准及规划等资料,并设置必要的防车辆撞击设施。3.5道路等级一般来讲,农村公路的道路等级可采用二、三、四级公路标准。具体取用时,不仅要与现状相吻合,还要与规划相协调。
1.6设计荷载
一般来讲,二、三、四级公路,汽车荷载等级为公路Ⅱ级,如二级公路为干线公路且重型车辆多时,可采用公路Ⅰ级汽车荷载。
1.7设计速度和桥梁宽度
二级公路设计速度为80km/h,60km/h,其相应的桥梁宽度分别为12m,10m;三级公路设计速度为40km/h,30km/h,其相应的桥梁宽度分别为8.5m,7.5m;四级公路设计速度为20km/h,其相应的桥梁宽度为6.5m(双车道)、4.5m(单车道)。桥面宽度的具体取值不仅要与现状相吻合,还要与规划相协调。
1.8桥上及桥头引道线形
桥上及桥头引道的线形应与路线布设相协调,各项技术指标应符合路线布设的规定。桥上纵坡不宜大于4%,桥头引道纵坡不宜大于5%;位于市镇混合交通繁忙处的桥上和桥头引道纵坡均不得大于3%。桥头两端引道线形应与桥上线形相配合。
2桥梁的建设规模
在桥梁的建设标准明确后,桥梁的建设规模主要涉及桥梁的立面设计。桥梁立面设计的三要素为桥高、桥长、基础入土深度。
2.1桥高(指最低梁底高程)
桥高通常在做以下三项对比后确定。
(1)设计洪水频率内的历史最高洪水位加安全高度后的高程;
(2)与航道等级相对应的最高通航水位加净空高度后的高程;
(3)与道路等级相对应的最高路面高程(考虑路面加铺因素)加净空高度后的高程。
2.2桥长
梁底高程确定后再确定主孔跨径。一般来讲,在满足桥下净空宽度和泄洪要求的条件下,应尽可能采用较小的经济性跨径,降低上部结构建筑高度,减少投资。确定上部结构建筑高度后进行桥长设计时,为缩短桥长,减少投资,可按以下原则控制:
(1)可能采用较大桥梁纵坡;
(2)平原软土地基台后填土高度不宜大于4.0米,一般地基台后填土高度不宜大于6.0m,城镇人口稠密区,台后填土高度不宜大于3.0米;
(3)桥下净空断面须满足泄洪要求;
(4)桥梁基础宜尽可能避开老桥基础。
2.3基础入土深度
(1)如地基土质承载力较高且具备开挖条件时,应首选扩大基础,否则宜采用桩基础。
(2)基础入土深度须考虑河道的一般冲刷、局部冲刷以及规划河床断面的开挖情形。
3桥梁的施工图设计
在桥梁的建设标准、建设规模初步确认后,由建设单位组织召开设计方案论证会,以会议纪要方式最终确认或直接由建设单位下达设计委托函予以明确。设计单位据此与建设单位签订委托设计合同,安排桥位处地质勘探,每座桥梁布置不少于2个地质钻孔,并由设计单位提供地基承载力要求。此后,设计工作进入施工图设计阶段。为做好施工图设计,应高度重视以下设计细节。
3.1桥梁抗震设防
镇江地区抗震设防烈度为7度,设计基本地震动加速度峰值为0.l0g或0.15g,除二级公路上的大桥采用8度区的抗震措施外,其余桥梁均采用7度区的抗震措施。
3.2桥面铺装
鉴于桥梁规模较小,宜采用防水险铺装。如铺装厚度计入结构计算高度,需设置不小于3cm的磨耗层。
3.3桥面护栏
桥面设置人行道时,应设置人行道栏杆扶手;桥面不设置人行道时,宜设置险墙式护栏,以减少后期养护工作量。由于农村公路为混合交通,为确保行人安全,护杆高度不应小于1.1m。
3.4桥头接线
桥头接线原则上要求与老桥两头道路衔接,平纵线形顺适,设置必要的波形防撞护栏与桥上护栏相衔接。
3.5管线事宜
原则上原有老桥上的管线在新桥设计时应予以保留,并预留未来管线位置,但须遵循下列要求:
(1)禁止天然气输送管道、输油管道利用公路桥梁跨越河流;
(2)高压线跨河塔架的轴线与桥梁的最小间距,不得小于一倍塔高。高压线与公路桥涵的交叉应符合现行《公路路线设计规范》的规定。
为行驶中车辆的驾驶人所能清楚见到其前方的直线距离。视距长短影响公路的行车安全至巨,安全性高的公路须有足够的视距,使驾驶人能够从容控制其车速,完成其所需的安全措施。
(2)纵坡度设计所包含的内容
为公路纵向的坡度,亦即沿公路中心线路面的倾斜度,以两点间高程差与两点间水平距离的比值表示的,如2.4%,或-3.6%,正值表上坡道,负值表下坡道。
(3)竖曲线设计所包含的内容
为纵坡度变化时,两坡度间将形成一转角,车辆通过该转角处应有相对应的考虑,以促进行车安全、舒适以及视觉美观,故应于纵坡度变化处设置一段曲线,使纵坡度逐渐变化,使路线平滑通顺,此曲线称的为竖曲线。
(4)是否采桥梁或隧道减少纵坡度所包含的内容
为若遇无法克服的地形障碍,为减少施工对当地自然环境的改变量,考虑土方开40挖等安全问题,建议可采用桥梁或隧道型式,于后续行车阶段也可减少用路车辆爬坡所造成的二氧化碳排放。
2平面线形设计
(1)缓和曲线所包含的内容
为当车辆由直线路段进入某曲线半径值以下的曲线路段,或由此曲线路段进入直线路时,为了行驶轨迹发生变化所插入的曲线称为缓和曲线。
(2)复曲线与反向曲线所包含的内容
为复曲线为同方向两个或两个以上不同大小曲线半径的圆曲线连接,中间未设缓和曲线者。反向曲线为两组同向曲线的反向组合。同向曲线为单曲线或同向曲线间设有缓和曲线者。
(3)平曲线最小半径限制所包含的内容
为公路的平曲线半径愈小,则曲率愈大,亦即表示公路转弯程度愈大,除产生较大离心力外,并因车辆转弯时所占公路面积较大,故有效路宽将相对减小,致降低视距,对行车安全及舒适性影响甚大,故曲线半径的最小值应加以限制。
(4)平曲线最短长度限制所包含的内容
为车辆沿曲线行驶时,若曲线长度太短,驾驶人即需将刚转弯不久的方向盘立刻转回,除离心力变化太大,乘客感觉不舒服外,驾驶人操作方向盘的困难度亦较高,41故平曲线的长度,亦有其最小限制的必要。
3公路交叉设计
公路交叉设计是为了有效率地发挥公路设施的交通功能。公路与其他公路或轨道系统相交者称为公路交叉。而公路交叉的型式可分为平面交叉与立体交叉。以下分别就公路交叉设计面向下的次因素及其内容作说明。
(1)是否采槽化设计所包含的内
为交叉路口槽化设计时,可利用标线或路面标记绘成槽化岛图型,用以区隔直通与转向的车道。槽化线线型分为单实线、Y型线与斜纹线三种,其颜色应与其连接的行车分向线、分向限制线或车道线相同。交叉路口使用实体阻拦物做成不同的槽化岛,将更能有效管制及保护车辆与行人。此指驶入或驶出交流道时的槽化设计。
(2)是否设置转向弯道所包含的内容
为转向弯道系于公路交叉处因实际需要设置槽化路口供转向且与主线分离的车道,可提高路口车流的纾解效率。此指驶入或驶出交流道时的转向弯道设计。
(3)是否采感应式号志所包含的内容
为交通感应式号志,用于交通量变化显著且无规律,或交通量悬殊的地点,由设于公路上的传感器侦测车辆到达状况,以号志控制器默认的程序,实时变换灯号。此指设置于进入交流道时的号志。
2)收集交通事故数据。调查走访当地民众及交警部门了解实施路段交通事故发生情况及位置。
3)自然特征。搜集自然气象资料,为做好安保设计提供基础资料。揭西县属亚热带季风气候,北回归线横贯境内,夏季长,秋季短,日照充足,雨量充沛。春季低温阴雨,雾气大,能见度低。
4)现场踏勘。现场踏勘路线两侧的地势,附近的建筑物、村庄,两侧交叉口等。揭西县大北山森林公园连接路在路线前约4km,地势陡峭,一侧坡陡谷深,弯道急,视线不良,后约2km路段地势较平坦,但局部线形较差。
5)确定诱发事故的原因。通过基础资料的收集分析,初步确定诱发事故的原因。揭西县大北山森林公园连接路发生交通事故的诱因为:a.肇事车辆的超速行驶,超出了设计允许的安全范围;b.路线急弯,连续弯道多;c.弯道平曲线半径过小;d.部分路段通视条件不良,视距不足;e.驾驶员违章行驶。
2设计内容的确定
按一般规定,安保工程设计包括:交通标志、标线设计,护栏设置,减速、视线诱导设施,避险车道,小型停车场及观景台,路面防滑,其他交通工程设施。项目的实施应坚持“经济、有效、因地制宜”的原则,从而达到完善安全防护设计,最大限度地降低交通事故死亡率和特大交通事故的发生率,为保障行车安全提供良好的公路环境。揭西县大北山森林公园连接路根据事故诱发原因分析、基础资料及资金状况等情况,依国家现行标准规范,确定该路段设计的内容:交通标志、标线,交通安全附属设施,防撞护栏。
2.1交通标志部分
1)布设原则。a.实施路段为通往旅游区,很多驾驶员初次行驶该线路,交通标志的设计以完全不熟悉本路段的司机为使用对象,通过交通标志的指示和引导,能够及时、准确的了解前方路况,可以顺利、安全地抵达目的地;b.标志板面设计以司机20km/h的速度行驶时,能及时辨认标志内容为基本原则,同时应使板面布设美观、醒目;c.标志信息以GB5768—2009道路交通标志和标线根据本路的特点及需要,尽量做到各类标志完善、齐全;d.全线交通标志在不影响其功能的情况下,尽可能均衡布设,避免信息过载或信息不全的现象;板面设计在满足规范要求的前提下,掌握“充分满足功能要求,尽量降低造价并适当考虑美观”。交通标志结合总体布设原则,根据道路线形、交通状况、周边环境及配套设施等情况,按不同种类来设置。主要有警告标志、禁令标志、指示标志、指路标志等几种。在穿越村庄的交叉口,明确道路的路权,行驶优先权,并增设“让、停”标志。2)交通标志结构支撑形式。交通标志的支撑形式有单柱式、双柱式、单悬臂式等几种。标志的结构设计以在安全、实用及结合当地台风季节影响的基础上适当考虑经济为原则。确定单块标志采用单柱结构,多块标志组合时采用单悬臂结构。标志牌在同一支柱上并设时,按警告、禁令、指示的顺序,先上后下,先左后右的排列。
2.2交通标线部分
道路交通标线是管制和引导交通的重要设施,是保证车辆行驶畅通有序、司机行车舒适的有效手段。
1)布设原则。按GB5768—2009道路交通标志和标线等规范标准设置,使之与交通标志相结合,合理诱导交通流。在标线布设中,主要遵循以下几条原则:a.车行道分界线。一般路段对向车道分界线为黄色虚线,用来分隔对向行驶的车道。急弯及视距不良路段,设置中心实黄线。b.车行道边缘线。车行道边缘线为白色实线,用来表示车行道的边线。为降低造价,只在小半径弯道、连续弯道等路段设置车道边缘线。c.标线材料。为增加使用寿命,路面标线采用热熔型的反光涂料,并掺有玻璃珠,以增强夜间的识别性。
2)各种标线的设置。a.车行道分界线。实施项目路面宽度为6.5m,故施划车行道分界线。施划时应根据道路现场,在急弯内侧视距不良或者小半径竖曲线视距不良等不具备超车条件的路段应施划中心黄色实线,否则施划中心黄色虚线。b.车行道边缘线。在小半径弯道、连续弯道等需要加强路线走向诱导的路段,有选择性地施划车行道边缘线。在一些特别危险的急弯路段,在车行道边缘线内侧施划白色实折线,以诱导驾驶员选择合理的车速通过弯道,如图6所示。
3)路面标记。路面标记是利用路面文字、符号等,指示或者限制车辆行驶的标记。山区公路路面文字标记的高度应根据设计速度确定。设置路面文字标记路段的运行车速如果高于设计速度,可以采用更大一些的字高。路面图形标记宽度应为设置路段车道宽度的一半,并四舍五入取10cm的整倍数。路面文字标记可设置于凸曲线、弯道内侧视距不良等路段,标记内容可选择“慢”和转向箭头等。
2.3交通安全附属设施
实施路段前4km,急弯、陡坡较多,实施路段后2km,地势平坦,但穿越村庄、交叉口,局部线形差。这些路段容易引发事故,需合理设置交通安全附属设施,减少交通事故的发生。
1)线形诱导标。在急弯路段设置线形诱导标,线形诱导标的设置根据曲线半径、曲线长度、偏角大小确定。偏角较小(≤7°)的曲线路段,在曲线中点位置设一块诱导标;偏角较大(>7°),曲线较长的弯道,设置若干块诱导标,并保证驾驶人员在曲线范围内连续看到不少于三块诱导标。
2)道路广角镜。在视距不良的弯道路段,最佳的处置措施为清理弯道内侧树木、山体、墙体等遮挡物,在无条件清除时,设置道路反光镜,以扩大驾驶员视野,及早发现弯道对向来车,减少对撞交通事故的发生。
3)强制减速设施。在沿线村庄、出入口、主要支路设置强制减速震动带,以预警司机减速。4)示警柱的设置。在沿线较小平面交叉两侧,在路口两侧各设置示警柱,以防范小支路车辆的突然出现而发生意外。
2.4防撞护栏设计部分
防撞护栏设计需从适用条件选择护栏等级,通过使用性能对比分析选择护栏形式,确定护栏的设置位置。
1)确定护栏防撞等级。根据公路等级、设计速度,控制车辆驶出路外或进入对向车道有可能造成的交通事故等级,从而确定护栏防撞等级。揭西县大北山森林公园连接路等级为四级,旅游大巴、中小型车占绝大多数,车速一般在20km/h,且护栏主要用于路侧陡坡危险路段,为防止发生二次重大交通事故,参照JTGD81—2006公路交通安全设施设计规范路基护栏防撞等级的适用条件,选用等级为B的防撞护栏。
2)护栏的形式选择。当前公路行业普遍使用混凝土护栏、波形梁护栏、缆索护栏等三种形式。监于实施路段属于山区低等级公路,多处位于急弯陡坡危险路段,通过综合比选后选用维修、养护费用较低,坚固、耐碰撞的混凝土护栏,混凝土护栏适合设置在急弯路段外侧、路侧为深沟、陡崖,车辆冲出将导致严重伤亡事故的部分路段。其缺点是碰撞角度较大时,对车辆和乘员的伤害大。
3)护栏设置范围。根据路侧危险程度、事故概率、车辆驶出路外的可能性等条件,确定护栏设置位置,避免盲目设防、过度设防,最大限度减少工程对环境和景观的破坏。结合揭西县大北山森林公园连接路的具体情况,主要设置的范围为:陡崖、沟深、填方边坡高度或路肩挡墙高度h≥4m的路段,或毗邻河沟(路肩边缘不足3m)的险要路段。急弯或连续急弯的曲线外侧,发生过车辆驶出路外事故的路段优先考虑。陡坡路段平曲线外侧,尤其是长下坡直线路段接急弯路段的外侧。
4)在混凝土护栏上刻划立面标记,立面标记为黄黑相间的倾斜线条,倾斜为45°,设置时向下倾斜的一边朝行车方向,以起到警示作用。
以目前青藏公路二级公路(路基宽度为10.0m)为研究对象,进行数值模拟计算(见表1),结果表明:路基基底吸热/放热比为3.71[20],当路面宽度增加1倍后,路基基底热流量将增加60%;而这部分“有害”能量的过多导入,导致下伏多年冻土地基退化过程加快0.6倍[21],引起冻土地基承载力下降,变形过大,严重影响上部结构的稳定性.除此之外,公路工程的建设还会引发公路基底热流分布的不均匀,使得下伏多年冻土退化差异较大.例如,公路路基下形成的融化盘;由于路基阴阳坡效应引发的融化盘偏移;由于桥涵通风作用使小桥涵中部多年冻土上限上升,而桥梁后台及涵洞进出口端部上限下移等.反映到公路工程的稳定性,都将会诱发公路不均匀变形、差异沉降、路基边坡滑塌、桥梁两端和涵洞洞口产生开裂下沉等病害.图2为青藏公路波浪病害和涵洞地基退化差异引发冻胀病害.因此,阐述公路工程引发的外界能量导入和分布,及与工程稳定性的相互关系是该设计理念的首要问题.
1.2工程措施对于冻土地基能量状态的调节程度
这部分内容主要是从冻土地基能量收支角度,研究工程措施对于打破平衡后的冻土地基能量状态的调节修复程度.为了保证公路工程的稳定性,必须改善工程活动影响下冻土地基的能量状态,使其维持相对稳定的状态,延缓或弱化多年冻土的退化过程.在工程中,常采用各种被动或主动冷却措施(图3,4)保障冻土地基的稳定性[22].青藏公路整治改建工程中在纵向裂缝较为发育的楚玛尔河平原设计了热棒路基,用以确保路基工程的稳定性.2004-2011年的监测资料表明,热棒路基年度传输能量在1400~1900MJ[23],有效的导出冻土地基内的“有害”能量,路基下人为上限在运营期内保持在天然上限水平,保证了路基工程的稳定性.片块石路基、通风管路基等多年冻土区广泛应用的特殊结构措施的作用本质都是对冻土地基中“有害”能量的导出.除此之外,工程措施对冻土地基能量的调节还包括对公路基底不均匀热流的调整.如针对阴阳坡效应路基设置的阳坡侧遮阳板、碎石护坡、单侧热棒路基等,在涵洞基础洞口设置的热棒等,见图5.此类调整可以有效改善基底多年冻土发育的不均匀性,改善公路工程的局部稳定性.
1.3多年冻土公路工程设计的目标和影响因素
多年冻土公路工程的设计目标是根据公路工程的稳定性与能量变化过程的相互关系,通过工程措施对冻土路基能量的调节作用,阻止“有害”能量的导入或者将其导出,维持冻土地基能量的相对稳定状态,从而确保公路工程的稳定性.其设计目标主要通过时间和空间两个维度实现.1.3.1时间维度主要有短期、中期和长期目标,时间维度的不同,对稳定性的要求也有所差异.短期目标主要通过合理选择(换)填筑材料、控制路基开挖断面、规范路基施工工艺以及选择轻便快速施工的桥梁结构和涵洞形式等技术手段,确保公路工程施工期的稳定性,对冻土地基能量的平衡状态要求相对较低.中期目标为确保采用常规维护即可达到公路工程设计年限内的使用要求,一般为20a,对于冻土地基能量平衡即依此选择有针对性的强化路基、主动降温或被动保温的工程措施.长期目标即是通过冻土病害的预警预报,加强道路的预防性养护,保证公路在50a以上全球升温背景下的全寿命周期的使用要求.冻土地基的能量状态调整也应充分考虑气候变化的影响,综合选择合适的工程措施或规避多年冻土的影响.1.3.2空间维度主要通过路基高度、宽度等路基尺度的变化,全幅和分幅等修建方式的异同,以及路基与桥涵、隧道等构造物等建设形式的不同调节冻土地基的能量状态,使其维持相对稳定.需要指出的是,时间维度和空间维度的需求通常不是孤立的,二者是互相联系的,也经常与受到其他因素的影响(工程的投资、工程等级、冻土地质条件等).如对于埋藏较浅、厚度较薄的多年冻土,若在短期和中期对公路的通行要求不高,则可以主要在时间维度进行处理,如铺设简易路面通行,待3~5a后多年冻土融化,再进行处理建设.若在时间纬度上要求较高,则主要在空间纬度上处理,如设置架空桥梁或挖除换填等.因此,在具体的设计中,需要综合考虑当地的实际情况,分析各种因素,在时间和空间两个维度中寻找一个平衡点,以最优的设计方案确保冻土-公路工程体系的能量平衡,满足设计要求.
2空间维度能量平衡过程
作为线性工程,构筑于冻土层之上的道路工程必然改变一定面积原天然地表的性状,有时甚至深入到一定深度的地基.这些地表和地基在空间上的人为变化都会引起下部冻土吸热特征的变化.以路基工程为例阐述路基尺度对冻土能量平衡特征的影响,模型见图6.影响冻土能量平衡特征的路基尺度因素包括路基高度、路基宽度、路基坡度以及保温护道等,选取路基高度和路基宽度作为代表,采用数值分析的方法分析路基尺度对冻土能量平衡特征的调节作用[24].路基高度的变化直接影响着路基顶面所吸收热量的传递过程.数值计算结果,下部冻土吸热量随填土路基高度的变化曲线如图7所示.图7显示,路基越高,热阻越大,通过其进入地基的“有害”能量就越少.可见,加高路基能够延缓地基冻土吸热,延缓和阻止地基冻土吸收的“有害”能量.冻土工程中常用的保温板路基就是以导热系数远小于路基填料的保温材料来等效一定厚度的填料.以XPS保温板为例,其导热系数为0.0258W·m-2,按照热阻等效原则,取路基填料导热系数为1.8W·m-2,则10cm厚的XPS保温板大约相当于6.9m高的路基填料[7].XPS保温板对下部地基平衡能量的调整能力与6.9m厚的路基填土相当,其原理就是增加路基高度,阻止外界“有害”能量的进入.因此,加高路基和采用保温板都是有效的在空间维度上减少“有害”能量吸入的方式.路基宽度对冻土能量平衡特征的影响主要体现在路基加宽后,沥青路面吸热面增大,通过路基基底进入地基的“有害”能量增大,路基中心区域的聚热效应加剧,基底能量分布不均匀,造成冻土地基形成融化盘等不均匀退化现象.图8所示下部冻土吸热量随填土路基宽度的变化曲线说明,路基宽度对冻土吸热量的影响小于路基高度的影响.基于这一规律,对于工程应用中的宽幅路基,可以将全幅修建转化为分幅修建方式.在多年冻土区分幅建设高速公路现已应用于共和至玉树高等级公路,见图9,相对于全幅修建形式,分幅修建形式的本质是减小了路基宽度,削弱了路基中心区域的聚热效应,不仅减小了“有害”能量总量,而且减小了融化盘的深度.数值模拟结果发现,将23m宽的全幅路基改为间距为2m,幅宽均为10m的分幅路基形式后,下部冻土吸热量减少了15.8%.在极不稳定的高温高含冰量冻土地区,冻土地基对吸热量极为敏感,工程活动极易破坏冻土地基的能量平衡状态,而增高路基、减小幅宽和特殊处置措施等路基措施难以维持冻土地基的稳定性.在这种情况下可以考虑“以桥代路”的旱桥方案,图10为青藏铁路通过高温多年冻土区的旱桥.以桥梁工程通过多年冻土区,桩基对冻土地基的扰动明显减小,且无黑色路面的吸热作用,冻土地基回冻过程明显缩短,这也是典型的在空间维度上实现冻土地基的能量平衡过程[25-27].
3时间维度能量平衡过程
在时间维度上,依据工程建设的需求目标,主要有短期目标、中期目标和长期目标.时间维度的不同,对稳定性的要求也有所差异.短期内的外界热量来源主要是施工扰动,能量平衡目标主要为确保施工期的稳定性,只要确保施工期内公路工程建设顺利完成即可,对冻土地基能量的平衡状态要求相对较小.因此,对该阶段消除“有害”能量的特殊处置措施的要求是适应性强、降温迅速,能够在较短的冻融循环周期内有效平衡“有害”能量.例如,在隧道施工中,洞口开挖后,冻土直接暴露于空气中,极易受热融化而造成边坡热融滑塌,为了维持短期的施工安全、稳定性,就需要利用热棒的快速制冷作用在短期内解决能量平衡问题[16,22-23,28].中期的吸热来源为工程构筑物上边界的吸热以及气候变暖的影响,能量平衡目标为确保公路运营期内的稳定性,保证在公路运营期内,日常维护即可满足使用要求,对于冻土地基能量的平衡也以此确定.该阶段吸热过程一般较为缓慢和稳定,且对冻土环境、水文环境和地质环境等依赖性较强.因此,该阶段的能量平衡目标是尽量减少“有害”能量的进入.该阶段的特殊处置措施应该易于养护、具有较好的长效降温能力、适应性强、能够一定程度适应气候变暖和可靠性高等特点.工程中常用到的通风管、块石层等路基形式由于其结构简单、对气温条件的适应性强、长期降温效能良好等特点,适用于中期阶段的能量平衡[29-32].对于块碎石层路基,基于实测数据的推算表明,高度为3m,宽度为10m的路基在采用厚度为1.5m的块碎石层后,考虑外界气温升高的影响,其结构损坏程度低,降温效能较为稳定,每年消除路基吸入的“有害”能量约为200MJ,运营20a后的片块石路基下冻土上限基本维持在天然上限附近,中长期降温效果明显,块石层路基以其在气温升高的条件仍能有效消除“有害”能量而适用于中期阶段.长期的吸热来源则主要考虑气候变暖的影响,能量平衡目标为保证在公路远景设计年限外,通过正常的升级改造,就可以满足新的运营要求,冻土地基的能量状态调整也以远景升级改造需求确定.对该阶段平衡能量的特殊处置措施的要求是可靠性高、易于维修和升级改造、能够抵抗气候变暖.
1线形设计中的安全问题
1.1直线。过长的直线段,易使驾驶员因景观单调而产生疲劳,一旦有突显信息出现,就会因措手不及而肇事。另外,驾驶员在长直路段爱开快车,致使车辆进入直线路段末段后的曲线部分速度仍较高,若遇到弯道超高不足,往往导致倾覆或其它类型的事故。
1.2平曲线。平曲线即弯道,平曲线与交通事故的关系很大。在圆曲线上,由于横向力的存在,对汽车的安全行驶会产生不利影响。大半径曲线比小半径曲线的事故率低;连续曲线当半径协调时,事故率比不协调时低。
1.3纵坡度。调查表明,在平原地区、丘陵地区和山区高速道路上,发生于坡道部分的交通事故分别占17%、18%和25%。分析山区高速公路坡道上交通事故率高的原因,主要是下坡时,驾驶员为节油常采取熄火滑行的操作方法,一旦遇到紧急情况来不及采取应急措施。
1.4线形组合。行车安全性的大小与不同线形之间的组合是否协调有密切的关系不良的线形组合往往是诱发安全隐患的重要原因。如线形的骤变,在直线路段的凹形纵断面上,在凸形竖曲线与凹形竖曲线的顶部或底部插入急转弯的平曲线,在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部设置断背曲线,纵坡长度过短,出现锯齿形纵断面等等。
2线形设计中的其他问题
2.1公路选线与公路平面、纵断面、横断面等线形设计密切相关,山区高速公路的线形设计往往忽视了与选线工作的重要性,线形和选线之间缺乏联系。
2.2山区高速公路线形设计的各个阶段,忽视运用先进的手段对线形设计方案做深入细致地研究,没有经过充分论证和比选就确定设计的最优方案。
2.3山区高速公路线形设计时缺乏与农业基本建设的配合,出现了占多农田,占多高产田的现象。
2.4山区高速公路线形设计忽视环境保护,忽视对工程地质、水文地质进行勘测,没有查清其对高速公路的影响,缺少采取相应的措施。
3线形设计问题的对策
3.1安全问题的对策。在平曲线上应该保持期望车速的连续性,如果由于经济和环境的原因在某一地点标准降低,就应通过清晰的标志、标线和其他警告设施提前告之驾驶员前方潜在的危险,并引导他们安全通过危险位置。曲线的偏角不能太小。曲线偏角过小时,曲线长度看起来将会比实际的短,使驾驶员对公路产生急转弯的错觉,这种错觉偏角越小越显著。尽可能使用缓和曲线,使用道路曲线能自由流畅。缓和曲线是从安全角度出发设计的一条驾驶员易于遵循的路线,能使车辆在进入或离开圆曲线时不致侵入邻近的车道。慎用直线,直线长度的长短直接影响车辆的行车安全。直线过长时,在长直线上行车过于单调乏味,容易造成驾驶人员的疲乏和放松警惕。与地形相适应的路线不仅能诱导驾驶员的视线,而且能使司乘人员心情舒畅,提高驾驶的安全性。在纵断面设计中,影响交通安全的因素有纵坡、坡长和竖曲线半径,采用较小的纵坡和大半径的竖曲线,能同时为驾驶员提供良好的视距及超车机会,有利于行车安全。因此,在竖曲线设计中就尽量避免连续的短竖曲线(特别是在直线路段)和长而浅的凹型竖曲线上应确保道路的横向排水系统。横断面设计要素包括路面、路肩、路拱、路缘带、边沟、中间分隔带等对行车安全都有影响,其中尤以行车道宽度和路面状况对道路安全的影响最大。因此,规划设计人员在规划设计中要始终贯彻以人为本的理念,为用户提供安全、快速、便捷、舒适的公路交通基础设施。
3.2其他问题的对策。山区高速公路线形设计,首先,根据山区特征顺应地形设计,即是线形设计要达到平面顺适,纵面均衡,横面合理,降低路堤高度,减少切割,尽量保护山体平衡体系。其次,根据山区地质水文条件设计线形,由于山区地形复杂,线形设计时应尽可能多地收集有关地质水文方面的资料,并进行实地踏勘,较全面地掌握有关地质水文情况,根据地质水文条件,使线形设计尽量避开不良地质地段和复杂的地质构造带,减少地质灾害发生的机率。线形必须经过不良地质地段时,在满足技术标准的前提下,尽量利用纵断面的变坡点控制填挖高度,减少开挖面,使路基设计时较容易采取有效措施防治地质灾害。对于受地形、地质水文条件及技术标准限制,纵坡控制难度较大时产生的高填深挖路段,因形成的大面积新坡面在雨水冲击下易产生山体崩塌、滑坡,一定要进行多方案比较,不仅从经济上作路基高填深挖与桥隧方案的比较,还要从技术上分析方案的可行性,全面分析地质情况,综合考虑环境因素,使工程经济、合理。如果各方案在技术经济上相当时,从保护自然环境考虑,宜选用桥隧结合方案。另外,高速公路工程穿山越岭跨江过河,连接城乡,工程沿线地形地貌变化多端,地质水文条件复杂多变,公路线形设计必须适应多变的环境,坚持人与自然相和谐、尊重自然、保护环境的原则,坚持以人为本,坚持安全第一,注重道路的功能需求,使线形顺适,平、纵、横组合合理,满足技术经济标准,有良好的视线诱导,注重环境保护,结合工程沿线植被及气候等自然条件,合理利用自然资源。线形设计应避开自然保护区、水源、人文景观、居民区等生态及社会环境敏感区,尽可能绕开森林、湿地、水利设施和基本农田,少拆迁电力、通讯设施及建筑物,由于山区土地资源十分珍贵,所以更应充分利用荒山、荒坡地及劣质地,在满足技术标准的前提下控制填挖,尽量减少对自然景观和植被的破坏,在不可避免的情况下要同步做好恢复工作,使公路自然融入周围环境,形成和谐的人工景观。超级秘书网:
参考文献:
[1]白冰,王飞.浅谈山区高速公路线形设计的原则和优化[J].科技信息,2009(5).
2山区公路桥梁与其他建设工程的关系
2.1山区公路桥梁与隧道的关系
山区地形多变,地质复杂,水文特征多变,地面沟壑很多,并且坡度很陡,时而也会有泥石流等地质灾害发生。山区公路受以上条件影响横坡较陡,易受山谷水流冲刷,在U型山谷必须转弯。山区公路桥梁与隧道连接起来是跨越河流,在U型山谷转弯所做的必要措施,也是最好的解决办法,被称为“两桥一遂”方案,设计这种方案需要桥梁和隧道紧密结合。在地形平缓,变化不大的地质条件下可以调整桥台侧墙的高度和长度完成连接,对于地形复杂,隧道明洞无法延伸的情况下,需要增添桩柱式台以及桥梁主梁放置于隧道明洞完成对接。
2.2山区公路桥梁建设与路基的关系
山区公路要适应地形多变环境,需使用错台路基(两端路基不等高)。但是错台路基在需设置转向车道时,很难运用到施工中。由于两端路基不等高需设计半幅桥来进行衔接。当路基一侧要求填土的高度15m左右时,必须综合考虑地质、水文等条件,把加筋挡墙、弃土方案与半幅桥进行比对,来决定最合理的方案。
3山区公路桥梁设计要点
公路桥梁是交通运输领域中不可或缺的重要部分,随着人们生活水平的提高,公路桥梁的设计和管理也应该提高,有一个好的施工质量对公路桥梁的使用和维护起着非常大的作用。山区公路特点地形起伏,地质复杂。山区路线布置的平面、纵向、横向三个方面都被限制,对于山区公路桥梁的设计,考虑到山区的特点,从上部结构设计、下部结构设计来说明。
3.1山区公路桥梁上部结构设计
山区公路桥梁多采用施工容易,造价低廉的标准化,预制装配化结构,而大跨径桥梁方案比较少。山区公路桥梁常采用标准化、装配化桥梁,标准化、装配化跨径一般有16m、20m、25m、30m、40m、50m。当跨径小于30m时,有三种构造分别是空心板、小箱梁、T梁。当跨径为40m、50m时,由于梁的受力特点适于采用T梁。山区公路桥梁没有严格的空间限制,且平面较小的山区公路,会把较高缓和的路段出现在桥上,使用空心板和小箱梁时,架梁的四个支点调平困难,会引起支座脱空,质量无法保证。对于山区公路桥梁标准横断面需采用T梁。当跨径在50m时,山区公路交通运输条件差,场地不能扩大,很难使大型机具进入,50mT梁单片重达150吨,而且架设设备要求很高,难以控制它的运输和安装过程,50mT梁一般不被使用。山区公路桥梁常用标准跨径为20m、25m、30m、40m。