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浅谈公路路线优化设计摘要:在公路工程建设中,做好路线的选择和设计是非常重要的,直接影响了公路的建设质量和运行安全。因此,相关设计人员应该充分重视起来,结合地质勘察的数据信息,针对公路的实际需求,切实做好公路路线的选择和设计,对其中存在的问题进行及时有效处理,确保公路工程建设的持续健康发展。关键词:公路路线;选择原则;设计常见问题中图分类号:X734文献标识码:A一、路线优化设计概述1、路线优化设计研究现状自60年代以来,国外一些发达国家广泛开展了路线优化设计的开发研究。美国、前苏联、日本、前联邦德国、丹麦、法国、英国、西班牙等国先后推出了较成熟的纵断面优化程序系统。联合国经济合作与开发组织于1973年曾对英国、法国、联邦德国和丹麦四国的路线优化程序,在意大利西西里岛的一条高速公路14km长的一段已建成道路上进行联合试验。测试结果表明,纵断面优化设计可以节约土石方费用8%~17%,平均约10%,充分论证和肯定了路线优化技术的研究及其巨大的应用价值。70年代以来,随着数字地面模型的实际应用,路线优化设计技术拓展到路线平面和空间(三维)选线,许多国家相继提出了平面优化设计的程序系统。我国自1979年以来,也对公路的纵断面优化技术、平面及空间线型优化技术等进行了研究,开发了许多优化程序,这些系统经试算证明其优化效果是令人满意的。但由于优化过程涉及到的因素很多,国内的优化设计至今尚未广泛地应用到实际的工程设计中。2、路线优化设计过程路线优化设计的目的,是在满足给定的约束条件下(如控制点、路线几何设计标准等),通过优化技术确定路线方案的最优位置,从而使公路建设项目的社会、经济效益最大。当路线平面方案给定,亦即路线长度、平曲线要素、各中桩的里程及相应地面标高全都确定后,在此基础上进行纵断面优化设计,得到一个与纵断面最优方案相应的指标,把这个指标和平面其它技术经济指标综合考虑后,得到这个平面方案的综合判别指标。重复这个过程,可得到平面设计方案的一个评判指标序列,其中最优者为平面最优方案。实际上在具体技术过程中,并不需要得到上述这个指标序列,而是一个迭代过程,每次技术结果只保留一个最优方案,而这个最优方案一般也只需要和上一次迭代结果比较选优而得。二、路线选线路线选线首先应服从路网规划要求,与区域开发建设规划相协调;应充分发挥道路的服务功能,并优先满足交通落后区域的出行需要;应尽量利用老路;路线应避开低洼区域,利用山坡林地,减少占用耕地,满足填挖平衡。现阶段,大多的公路建设都是以老路提档升级为主,选线时应尽量提高老路利用率,以减少征地拆迁、降低工程造价。同时,老路是居民出行的必须道路,从根本上无法舍弃,且改善需求强烈,因此尽管老路指标较低,但老路所经村庄城镇的宽度足够拓宽改造时,可采取限速措施,降低指标进行利用。老路利用段纵断面设计应本着宁填勿挖的原则进行,一方面可以利用老路面结构层,减少工程量;另一方面,老路路基一般为行车荷载自然压实形成,反开挖后,局部存在淤泥、杂填土等不良土质,处理比较困难。三、公路路线设计中的常见问题及解决措施在对公路工程进行建设时,路线设计的质量直接影响着整个公路路基、桥涵、交叉以及沿线各种基础构造物的建设质量和成本。因此,在进行公路路线设计时,需要在充分考虑地质地形等因素的前提下,对各种线性要素进行合理利用和巧妙组合,确保路线设计方案的合理性、可靠性、安全性和经济性。从目前来看,我国在公路路线的设计方面,存在一些常见的问题,这些问题会在一定程度上影响公路设计的质量,需要相关设计人员的重视和解决。1、缓和曲线长度问题。从平面上看,路线是有直线和曲线的相互组合构成的,而缓和曲线则是直线与弯道圆曲线之间的过渡曲线,以保证直线到弯道的转折不会过于突兀。但是,当前许多公路在对路线进行放样测量的过程中,对于缓和曲线认识不足,其长度仅仅只能满足相关规范中的最小长度要求,而没有充分考虑路线线型、加宽渐变率等的要求,这样,不仅会影响公路路线线形的美观性,也会影响公路行车安全。对此,设计人员应该充分重视起来,确保缓和曲线的长度不仅能够满足规范要求,还必须满足于超高、加宽渐变率的相关要求,更要满足路线线型的要求,以确保路线设计的合理性和安全性。2、超高渐变段位置问题。一直以来,在公路路线设计中,超高渐变段的位置通常都是设置在缓和曲线内某个固定的位置,这样的设计会在一定程度上加大公路桥梁设计和施工的难度。例如,如果将路线超高渐变段设置在桥梁的中间位置,桥面横坡在从负坡到正坡的过程中,必然能会出现反复扭曲变化,不仅设计和施工困难,安全性也难以保证。对此,设计人员需要对路线超高渐变段进行重新选择和优化设计,在确保行车安全的情况下,将其转移到桥头位置,然后在桥头的引道部分,实现路线由负坡到正坡的简便。这样可以使得桥梁的横坡变化单一,便于进行设计和施工。3、线位调整问题。在对路线进行设计的过程中,为了确保路线的最优化,往往会提供多个路线方案进行论证和比选。但是比选出的方案并不是最终确定方案,还需要在施工图的设计阶段结合相应的勘察和测量数据,对其进行进一步的优化调整,通过平纵横调整相结合的方式,消除线路设计中的长直线问题,保证相邻弯道平曲线的半径相近,不能过于悬殊,同时将平曲线的半径比控制在1∶1.5内,使得平面线形更加连续、均匀,减少由于局部线形较差而引起的车辆行驶速度不均衡问题。4、地质选线问题。路线方案的选择和设计,需要加强对沿线地质地形的勘探工作,进行深入的地质调查,尽可能避开滑坡、泥石流、软基、采空区等不良地质段,而且要确保路线方案的多样性,减少公路工程施工中可能存在的质量隐患和风险隐患。5、变坡点位置问题。部分公路工程,尤其是高速公路,在设计过程中,没有结合构造物的位置对竖曲线的位置进行明确,没有将路基的最高点控制在构造物上,从而导致路堤升高,增大了填方的工程量。对此,在设计过程中,应该充分重视,并根据实际情况,对变坡点的位置进行合理设计。例如,对于凸型竖曲线,应该尽可能设置在通道、公路铁路分离式立交等构筑物的顶端;对于凹型竖曲线,应该尽可能设置在天桥或者通道等构筑物之间,使得路线纵断结合构造物上下起伏,从而减少工程挖填方的数量,对工程的成本造价进行控制。6、连续纵坡问题。部分公路工程在对路线纵坡进行设计中,只针对局部坡长以及缓和坡路段进行了设置,却没有控制某个路段的连续通向平均纵坡,造成该路段平均纵坡连续超限,很容易引发严重的交通事故。对此,设计人员应该充分重视起来,在路线设计中,对于纵坡较大的路段,即使平均纵坡能够满足相关规范的要求,也应该从实际情况出发,结合地形环境,在适当的位置,设置必要的紧急避险车道,尽可能减少意外事故的发生。总之,路线设计是道路工程中的首要问题,随着道路等级的提高、行车速度的加快,以及驾驶员与乘客的心理和生理的要求,人们对路线的设计不仅仅停留在道路平、纵、横断面设计上,而是追逐路线的平、纵最优组合,使公路路线设计既满足相关规范的规定,又可以节省工程建设费用,提高工程建设质量和经济效益。参考文献:[1]谷成刚.公路路线优化设计实例[J].交通世界(运输.车辆),2013,01:122-123.[2]张朴,张雨化.公路路线纵断面优化设计的解析方法[J].长安大学学报(自然科学版),1988,03:132-148.[3]张航.高等级公路路线方案优化研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2002,04:481-484.[4]王?F.高速公路路线的优化设计[J].科技传播,2012,05:44-45.[5]唐善婷.公路路线线形优化设计的探讨[J].淮阴工学院学报,2008,03:62-65.
本文标题:浅谈公路路线优化设计
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