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1.1模擬計(jì)算方式
所謂的模擬計(jì)算法就是針對(duì)建設(shè)地實(shí)際情況以及公路建設(shè)方案進(jìn)行模擬計(jì)算,合理規(guī)劃公路建設(shè)的相關(guān)指標(biāo)和具體數(shù)據(jù),在選擇公路建設(shè)方案時(shí)選取與模擬結(jié)果最為接近的方案。容耀華(2006)在對(duì)某高填方軟土路基特殊路段處治方案進(jìn)行比選時(shí),借助于數(shù)值模擬手段,對(duì)路堤與江堤并行特殊路段的處治方案進(jìn)行模擬,重點(diǎn)研究了路堤施工過(guò)程路基的變形及其對(duì)江堤安全的影響。通過(guò)對(duì)不同設(shè)計(jì)方案計(jì)算結(jié)果的分析,從安全可行及經(jīng)濟(jì)的角度進(jìn)行了方案的比選,從而確定了最終設(shè)計(jì)方案。通過(guò)模擬計(jì)算能夠有效分析高速公路建設(shè)過(guò)程中所遇到的技術(shù)問(wèn)題,簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的難度,保證建設(shè)質(zhì)量。
1.2優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析方式
不同的環(huán)境下不同設(shè)計(jì)方案都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析法就是針對(duì)特定的環(huán)境下不同方案所產(chǎn)生的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析,從而選擇優(yōu)點(diǎn)較多的設(shè)計(jì)方案。康華剛(2007)在研究西康高速公路秦嶺終南山特長(zhǎng)隧道消防設(shè)計(jì)方案比選時(shí),采用優(yōu)缺點(diǎn)列舉對(duì)比分析法對(duì)滅火設(shè)施組合、消防干管布置、消防水源選擇等關(guān)鍵性方案進(jìn)行了比選。
1.3價(jià)值工程法
針對(duì)公路建設(shè)方案應(yīng)該建立相應(yīng)的價(jià)值評(píng)定指標(biāo)體系,從而判斷各個(gè)方案的工程價(jià)值,確定方案選擇。而價(jià)值工程法就是在這一基礎(chǔ)上構(gòu)建起來(lái)的。在公路建設(shè)過(guò)程中通過(guò)結(jié)合實(shí)際條件客觀的評(píng)價(jià)不同工程的機(jī)制,通過(guò)分析指標(biāo)權(quán)重來(lái)選擇公路設(shè)計(jì)方案。秦志斌(2011)在研究山區(qū)公路對(duì)自然環(huán)境的影響多目標(biāo)評(píng)價(jià)時(shí),首先構(gòu)建了三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,然后運(yùn)用主觀賦權(quán)法(層次分析法AHP)和客觀賦權(quán)法(熵值法)結(jié)合起來(lái)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重大小來(lái)確定其對(duì)于目標(biāo)的重要性和對(duì)實(shí)際問(wèn)題(山區(qū)公路路線(xiàn)對(duì)環(huán)境的影響)的作用大小。
2對(duì)不同公路線(xiàn)路設(shè)計(jì)方案比選方式的評(píng)析
在公路線(xiàn)路設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇不同的比選方式會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)方案有較大影響,上文所介紹的四種設(shè)計(jì)方案對(duì)比方式在實(shí)際工程建設(shè)過(guò)程中是比較常用的,但是不同的對(duì)比方式具有不同的特點(diǎn),具有一定的優(yōu)勢(shì)和缺陷,接下來(lái)就對(duì)這四種方式進(jìn)行深入分析,從而在實(shí)際公路建設(shè)過(guò)程中可以選擇更適合的方式來(lái)進(jìn)行方案對(duì)比分析,提高公路建設(shè)質(zhì)量。
2.1五種對(duì)比方式優(yōu)點(diǎn)
五種對(duì)比方式都有其不同的優(yōu)點(diǎn),比如多指標(biāo)綜合比選法通過(guò)分析公路建設(shè)方案的不同指標(biāo)來(lái)判斷線(xiàn)路方案是否適合當(dāng)?shù)氐墓方ㄔO(shè),這種方式可以利用指標(biāo)來(lái)衡量建設(shè)方案質(zhì)量,更加直觀。而模擬計(jì)算方式可以通過(guò)模擬還原實(shí)際建設(shè)狀況,使建設(shè)方案更加貼近建設(shè)環(huán)境,符合建設(shè)需要。在設(shè)計(jì)方案差別較小,而且方案較多的情況下優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析方式可以更加客觀的反映各種方案的優(yōu)勢(shì)和缺陷,從而根據(jù)實(shí)際需要引導(dǎo)建設(shè)者選擇更為適當(dāng)?shù)姆椒āMㄟ^(guò)衡量方案價(jià)值確定選擇何種公路建設(shè)線(xiàn)路,價(jià)值工程法能夠更精確的判定線(xiàn)路的價(jià)值,從而全面反映不同方案的價(jià)值,為線(xiàn)路選擇提供必要的幫助。
2.2五種對(duì)比方式缺點(diǎn)
不同的對(duì)比方式除了各具優(yōu)勢(shì)以外還存在不同的問(wèn)題和缺陷。多指標(biāo)綜合比選法的卻缺點(diǎn)是過(guò)分偏重于指標(biāo)衡量,雖然涉及的指標(biāo)較多但是仍然缺乏實(shí)踐性,不能夠反映方案是否真正符合實(shí)際建設(shè)需要。而模擬計(jì)算方式雖然可以通過(guò)模擬計(jì)算實(shí)際環(huán)境來(lái)確定方案的實(shí)效性,但是在計(jì)算過(guò)程中如何選擇適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)仍然存在問(wèn)題,特別是計(jì)算過(guò)程中由于計(jì)算較為復(fù)雜,所以經(jīng)常存在計(jì)算錯(cuò)誤。優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比方法能夠直觀的反映各種方案的優(yōu)缺點(diǎn),但是僅僅局限在現(xiàn)有的方案之中,不能通過(guò)對(duì)比判斷實(shí)際建設(shè)所需要的具體方案,從而影響建設(shè)質(zhì)量。通過(guò)衡量方案價(jià)值盡管能夠確定方案的價(jià)值,但是并沒(méi)有規(guī)定何種價(jià)值的方案更符合各地建設(shè)需要,不能夠具體問(wèn)題具體分析,所以仍然具有局限性。
3結(jié)束語(yǔ)
1.1公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
二級(jí)公路與其他等級(jí)公路存在共同特性,也有自身特有的工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),各類(lèi)等級(jí)公路均需共同的技術(shù)指標(biāo)來(lái)表征公路等級(jí)特性。相比其他等級(jí)公路,二級(jí)公路為供汽車(chē)行駛的雙車(chē)道公路,車(chē)道寬度根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)速確定,一般為8.5~12m,設(shè)置的車(chē)道寬度和車(chē)道數(shù)應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量5000~10000輛,且按15年預(yù)測(cè)交通流量設(shè)計(jì)。根據(jù)湖南的地形特點(diǎn),結(jié)合交通流量和行車(chē)速度,丘陵區(qū)干線(xiàn)公路大多采用二級(jí)公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)作為集散公路時(shí),對(duì)于混合交通量較大、平面交叉間距較小的路段,二級(jí)公路設(shè)計(jì)速度宜采用60km/h;若位于地形、地質(zhì)等自然條件復(fù)雜的山區(qū),經(jīng)論證,路段設(shè)計(jì)速度可采用40km/h。橋涵等結(jié)構(gòu)物均采用公路-Ⅱ級(jí)荷載;平面交叉應(yīng)作渠化設(shè)計(jì)。即便二級(jí)公路設(shè)計(jì)時(shí)可以依靠良好的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),但設(shè)計(jì)時(shí)不能照搬標(biāo)準(zhǔn)圖,而應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)圖為參考,在合理造價(jià)指導(dǎo)下進(jìn)行優(yōu)質(zhì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
1.2二級(jí)公路設(shè)計(jì)內(nèi)容
二級(jí)公路設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及面較廣,涵蓋總體設(shè)計(jì)、公路用地圖、路線(xiàn)、路基、路面、橋涵、隧道、路線(xiàn)交叉、交通工程及沿線(xiàn)設(shè)施等。每篇章內(nèi)容均需體現(xiàn)與二級(jí)公路相適應(yīng)的服務(wù)水平,但選擇的指標(biāo)較多,指標(biāo)相應(yīng)指數(shù)可在小范圍內(nèi)變動(dòng)。
2公路造價(jià)指導(dǎo)設(shè)計(jì)
眾所周知,設(shè)計(jì)與造價(jià)并不分家。常規(guī)的公路項(xiàng)目一般是在設(shè)計(jì)各項(xiàng)工程后,根據(jù)相應(yīng)計(jì)價(jià)規(guī)則并查閱圖紙進(jìn)行造價(jià)編制,若工程造價(jià)不合理,則修改設(shè)計(jì)方案及工程量,形成新的造價(jià)。實(shí)際上,大多數(shù)公路設(shè)計(jì)與造價(jià)總需要通過(guò)幾個(gè)修改過(guò)程才能達(dá)到統(tǒng)一,即自我審查、組織評(píng)審及院外專(zhuān)家評(píng)審、修改后評(píng)審等環(huán)節(jié),雖然經(jīng)歷反復(fù)修改后會(huì)提高工程設(shè)計(jì)水平,但這些修改讓相關(guān)工程人員承受相當(dāng)繁瑣的工作,甚至出現(xiàn)長(zhǎng)周期的修改,如有些公路項(xiàng)目反復(fù)修改過(guò)10余次。把握好公路整體造價(jià)是提升設(shè)計(jì)水平的重要方法,可避免反復(fù)修改圖紙,提高設(shè)計(jì)效率。設(shè)計(jì)階段是工程造價(jià)控制的關(guān)鍵階段,對(duì)建設(shè)工期、工程造價(jià)、工程質(zhì)量及建成后能否產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和使用效益起著決定性的作用。但較多工程人員對(duì)二級(jí)公路造價(jià)把握不清,致使設(shè)計(jì)的公路造價(jià)太高,如同高速公路,造成資金浪費(fèi);或價(jià)格太低,致使施工招標(biāo)困難。對(duì)二級(jí)公路造價(jià)的大致把握能減少設(shè)計(jì)盲區(qū),提高設(shè)計(jì)單位的效益。
2.1公路造價(jià)的內(nèi)容指導(dǎo)設(shè)計(jì)
公路造價(jià)可以體現(xiàn)公路設(shè)計(jì)結(jié)果,在每個(gè)階段相互對(duì)應(yīng),即項(xiàng)目建議書(shū)與投資估算、可行性研究與投資估算、初步設(shè)計(jì)與概算、施工圖設(shè)計(jì)與預(yù)算、設(shè)計(jì)變更與結(jié)算對(duì)應(yīng)等(見(jiàn)圖1)。現(xiàn)行公路造價(jià)由分部和分項(xiàng)工程組成,根據(jù)JTGB06-2007《公路工程概算預(yù)算編制辦法》、JTG/TM21-2011《公路工程估算指標(biāo)》,公路造價(jià)第一部分為建筑安裝工程費(fèi),第二部分為設(shè)備及工具、器具購(gòu)置費(fèi),第三部分為工程建設(shè)其他費(fèi)用,其中第一、第三部分費(fèi)用較靈活,尤其是建筑安裝工程費(fèi),為公路造價(jià)主體,而公路設(shè)計(jì)主體也是由第一部分費(fèi)用來(lái)表征。工程人員可通過(guò)熟悉公路造價(jià)中的工程估算指標(biāo)、公路工程概算定額、公路工程預(yù)算定額及編制辦法,了解每個(gè)階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容及其工程量計(jì)量形式。以涵洞設(shè)計(jì)為例,在工程可行性研究階段,其造價(jià)為估算,按估算指標(biāo)僅需設(shè)計(jì)出多長(zhǎng)涵洞及幾個(gè)洞口的涵洞即可;在初步設(shè)計(jì)中,其造價(jià)為概算,需按概算指標(biāo)設(shè)計(jì)出涵洞洞身、洞口材料用量;在施工圖設(shè)計(jì)中,需作進(jìn)一步詳細(xì)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)涵洞涵身、基礎(chǔ)(含基礎(chǔ)處理)、蓋板、鋼筋布置形式、出口形式(八字墻或一字墻)等。公路造價(jià)可反彈琵琶指導(dǎo)工程設(shè)計(jì),加快設(shè)計(jì)進(jìn)度,提高設(shè)計(jì)效率。但往往工程人員設(shè)計(jì)時(shí)按常規(guī)思維,先設(shè)計(jì),后造價(jià),從而出現(xiàn)僅通過(guò)初步設(shè)計(jì)卻做成了施工圖設(shè)計(jì)等現(xiàn)象,而最后還是要通過(guò)造價(jià)來(lái)修改設(shè)計(jì)。
2.2公路造價(jià)區(qū)域性指導(dǎo)設(shè)計(jì)
工程建設(shè)項(xiàng)目造價(jià)主要為人、材、機(jī)費(fèi)用,工程項(xiàng)目所處環(huán)境區(qū)域不同,所采用的設(shè)計(jì)形式及施工工藝也會(huì)有所不同,人、材、機(jī)需求量也不盡相同,工程造價(jià)也就不相同。但同類(lèi)區(qū)域的工程項(xiàng)目,因所處環(huán)境相同,工程造價(jià)會(huì)呈現(xiàn)一定的相似性,山嶺重丘區(qū)和平原微丘區(qū)的各自工程造價(jià)有著相似的水平。而如今二級(jí)公路施工工藝已成熟,有的地區(qū)二級(jí)公路工程整體造價(jià)或分部分項(xiàng)工程造價(jià)已較為明確,部分省市也已出臺(tái)相關(guān)政策針對(duì)本地區(qū)的公路整體造價(jià)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。如湖南省交通運(yùn)輸廳出臺(tái)湘交計(jì)統(tǒng)[2012]567號(hào)《關(guān)于湖南省公路建設(shè)項(xiàng)目實(shí)行限額設(shè)計(jì)的通知》,其中限額設(shè)計(jì)是指按照投資或造價(jià)的限額進(jìn)行滿(mǎn)足規(guī)范要求的設(shè)計(jì),表1為其中部分限額設(shè)計(jì)指標(biāo)。雖然表1所示限額設(shè)計(jì)指標(biāo)現(xiàn)在已不再實(shí)施,但公路整體造價(jià)可以此為參考,加強(qiáng)對(duì)公路分部分項(xiàng)工程整體造價(jià)的研究,結(jié)合各條公路所在地區(qū)實(shí)際情況開(kāi)展有效的勘察設(shè)計(jì),通過(guò)地區(qū)造價(jià)總結(jié),合理控制造價(jià)并最大限度地做到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一。工程人員需加強(qiáng)公路造價(jià)與設(shè)計(jì)的聯(lián)系,掌握區(qū)域性設(shè)計(jì)下的整體公路造價(jià)水平,以造價(jià)水映設(shè)計(jì)合格與否。公路造價(jià)的區(qū)域性不僅體現(xiàn)在整體部分,分部分項(xiàng)工程也呈現(xiàn)一定的統(tǒng)一性。如湖區(qū)的橋梁或擋土墻的單價(jià)往往較高,因?yàn)楹^(qū)的樁基礎(chǔ)往往較長(zhǎng),擋土墻一般需采用砼材料。益陽(yáng)市幾條二級(jí)公路的部分分部分項(xiàng)工程單價(jià),可供益陽(yáng)市周邊公路設(shè)計(jì)時(shí)參考。
3結(jié)語(yǔ)
1.1高溫穩(wěn)定性
常安高速公路工程項(xiàng)目所處地區(qū)為最高氣溫超過(guò)40℃的夏炎熱區(qū)。在這種苛刻的環(huán)境下,必須要求路面混合料擁有極高的抗變形性能。同時(shí),因?yàn)樵谶@一個(gè)高速公路段,交通量較大且重載車(chē)比例高,這些都加重了公路路面負(fù)荷。此外,有部分路段為長(zhǎng)大縱坡路段,高溫條件下重載交通對(duì)長(zhǎng)大縱坡段層間剪切滑動(dòng)也產(chǎn)生不利影響。因此,在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)時(shí),需要重點(diǎn)關(guān)注在高溫條件下路面的抗車(chē)轍性能與抗剪性能。
1.2水穩(wěn)定性
工程項(xiàng)目沿線(xiàn)年降雨量約為1500mm左右,屬于年降雨量>1000mm的潮濕區(qū)。通過(guò)對(duì)湖南地區(qū)整體高速公路使用情況的分析,可看出部分路段的早期水損害問(wèn)題仍然比較嚴(yán)重。因而,在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),必須充分考慮到混合料設(shè)計(jì)、原材料指標(biāo)控制等對(duì)水穩(wěn)定性方面問(wèn)題。
1.3低溫抗裂性
常安高速公路工程項(xiàng)目所處地區(qū)的年極端最低氣溫低于-10.0℃,屬于冬冷區(qū)。因此,進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),既要保證路面擁有足夠高溫穩(wěn)定性,又要確保其具備一定的低溫抗裂性能。
1.4抗疲勞性
高速公路的交通量大,且重載車(chē)較多,極易造成瀝青路面結(jié)構(gòu)層疲勞破壞現(xiàn)象的形成,因此,需在優(yōu)化方案中采取相應(yīng)的措施提高其抗疲勞性能。總之,在常安高速公路路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中,需要以解決重載交通下車(chē)轍病害問(wèn)題和早期水損害的問(wèn)題為主要方向。通過(guò)優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)、合理設(shè)計(jì)混合料、嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,并對(duì)特殊路段特殊處理,達(dá)到減少早期病害、提高路面耐久性、降低全壽命周期成本的目的。
2瀝青結(jié)構(gòu)層的優(yōu)化分析
在原設(shè)計(jì)中,瀝青路面結(jié)構(gòu)層為:上面層為4cm改性瀝青SMA-13;中面層為6cm改性瀝青AC-20C;下面層為8cm普通瀝青AC-25C。進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),結(jié)合路面結(jié)構(gòu)層的厚度及路用性能,對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行如下優(yōu)化。
2.1瀝青上面層優(yōu)化
根據(jù)常安高速公路通車(chē)后的交通量預(yù)測(cè),在初期沒(méi)有太大交通量的情況下,路面荷載的影響深度主要在于中面層,因此從功能性和經(jīng)濟(jì)性這兩方面考慮,在優(yōu)化中,在上面層采用4cm厚AC-13C,瀝青采用SBS改性瀝青,在有效降低工程造價(jià)成本的同時(shí),也能充分滿(mǎn)足其功能要求。AC-13C采用石質(zhì)較堅(jiān)硬、耐磨耗的集料,如玄武巖和輝綠巖等,以確保抗滑磨耗表層的功能(如表1)。在此基礎(chǔ)上,將地產(chǎn)的輝綠巖材料用于上面層,相比于SMA-13所需要的外購(gòu)的玄武巖便宜,造價(jià)有所降低。并且,考慮到工程項(xiàng)目所在地為高溫多雨潮濕區(qū),在上面層采用AC-13C型瀝青混凝土。
2.2瀝青中、下面層優(yōu)化
原施工圖設(shè)計(jì)方案的中、下面層結(jié)構(gòu)為:中面層6cm的AC-20C、下面層8cm的AC-25C,瀝青的中面層所在層處于整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的高剪應(yīng)力受力區(qū)域,在高溫地區(qū)重載交通條件下,中面層應(yīng)具有較好的高溫穩(wěn)定性,因此,中面層需要采用高溫穩(wěn)定性較好的瀝青混合料,瀝青膠結(jié)料采用SBS改性瀝青。瀝青的下面層主要起承重層及粘結(jié)層的作用,同時(shí)還必須具有較好的抗疲勞性能和抗水損害性能,因此需要采用50#A級(jí)道路石油瀝青。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中,將原方案中面層6cm的AC-20C調(diào)整為6.0cm的Sup-20,膠結(jié)料采用改性瀝青,并要求達(dá)到PG70-22級(jí)性能標(biāo)準(zhǔn);下面層8cm的AC-25C調(diào)整為8cm的Sup-25,采用50#道路石油瀝青,要求達(dá)到PG64-16級(jí)性能標(biāo)準(zhǔn)。
2.3水穩(wěn)基層優(yōu)化
在原路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,由于水泥劑量用量較高,水穩(wěn)易產(chǎn)生裂縫,1cm的石油瀝青表處不能起到抗反射裂縫的作用。因此,在優(yōu)化設(shè)計(jì)中,水穩(wěn)基層通過(guò)降低水泥劑量的方式來(lái)控制水穩(wěn)裂縫的產(chǎn)生,同時(shí)采取有效的工程措施來(lái)延緩瀝青路面的反射裂縫。在水穩(wěn)基層和瀝青面層之間設(shè)置防水粘接層,以便瀝青面層的應(yīng)力和應(yīng)變因離開(kāi)應(yīng)力集中的接縫或者裂縫端部而得到降低。同時(shí),加強(qiáng)加鋪層結(jié)構(gòu)的抗拉能力與抗剪能力。其中,在防水粘接層類(lèi)型的選擇方面,結(jié)合高性能聚酯玻纖布、稀漿封層、橡膠瀝青應(yīng)力吸收層(SA-MI)等三類(lèi)防水粘接層的特點(diǎn)分析,優(yōu)先選用1cm橡膠瀝青應(yīng)力吸收層來(lái)延緩瀝青路面的反射裂縫。
3常安高速公路路面優(yōu)化設(shè)計(jì)的對(duì)比分析
3.1技術(shù)分析
傳統(tǒng)的AC型瀝青混合料采用懸浮密實(shí)型連續(xù)級(jí)配,高溫穩(wěn)定性較差,即使對(duì)其級(jí)配進(jìn)行調(diào)整,也難以避免傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的缺陷。而傳統(tǒng)的馬歇爾設(shè)計(jì)方法采用擊實(shí)成型試件,不能準(zhǔn)確模擬路面壓路機(jī)實(shí)際碾壓的揉搓效果,因此導(dǎo)致試件油石比往往較實(shí)際路面大0.3%至0.5%。而在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中,引入Superpave技術(shù)從施工檢測(cè)及工程應(yīng)用效果來(lái)看,Superpave設(shè)計(jì)的瀝青混合料表面均勻、密實(shí),高溫性能有較大程度的提高,抗水損害性能良好,其各方面性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的懸浮密實(shí)型AC混合料,能提高整體的路面性能,特別是高溫抗車(chē)轍性能。
3.2路面基本建設(shè)費(fèi)用分析
優(yōu)化方案較原設(shè)計(jì)方案將有效提高路面性能和延長(zhǎng)路面使用壽命。并且,通過(guò)清單報(bào)價(jià)計(jì)算,優(yōu)化后的主線(xiàn)路面結(jié)構(gòu)比原設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)可節(jié)約基本建設(shè)費(fèi)用2219萬(wàn)元。
3.3使用效果分析
目前,我國(guó)高速公路瀝青路面的研究和發(fā)展方向是,延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命,減少早期損害,更好的體現(xiàn)全壽命周期成本設(shè)計(jì)理念。通過(guò)上述分析所得,常安高速公路路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化將在解決原工程項(xiàng)目中的特點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題,在保證路面優(yōu)質(zhì)服務(wù)功能的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)路面“耐久、節(jié)約、環(huán)保”的目標(biāo)。
4結(jié)束語(yǔ)
影響公路交通安全的第二個(gè)因素是公路的特征,公路的特征對(duì)公路交通安全產(chǎn)生的影響也是不可忽視的,造成影響的主要是公路中央隔離帶開(kāi)口還有道路的綠化建設(shè)。在一些相對(duì)比較重要的路段,前期的道路設(shè)計(jì)中如果沒(méi)有重視隔離帶以及綠化帶的建設(shè)的話(huà),就會(huì)直接影響到駕駛員的視線(xiàn),導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。再者,就是道路的開(kāi)口如果設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)脑?huà),也會(huì)增加事故發(fā)生率。開(kāi)口過(guò)多或者過(guò)少都是不合理的,這些都會(huì)使車(chē)輛駕駛員不按交通法則駕駛或者行人橫穿道路的現(xiàn)象頻繁發(fā)生,直接擾亂了公共交通秩序。從以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō),公路的開(kāi)口設(shè)計(jì)應(yīng)該固定在2km一處,這樣是最為合理的距離,而且開(kāi)口要設(shè)置在視線(xiàn)比較開(kāi)闊的路段。曲線(xiàn)段的開(kāi)口就要設(shè)置在曲線(xiàn)的半徑不低于700m的地方,詳細(xì)的要求要參照具體情況來(lái)定。隔離帶的合理設(shè)置和設(shè)計(jì),在很大程度上可以減少交通事故的發(fā)生率。寬隔離帶視野開(kāi)闊,能夠給駕駛者留出糾正錯(cuò)誤駕駛的空間和時(shí)間,窄隔離帶必須確保劃分出人行道和車(chē)道。這樣才能為行人留出一個(gè)安全的等待區(qū),如此就可以達(dá)到提高視覺(jué)通達(dá)度的目的。影響公路橫斷面設(shè)計(jì)的因素比較多,其中需要綜合參照的是路段的交通運(yùn)輸量、各種車(chē)型在交通流中所占的比率、車(chē)道行駛所規(guī)定的車(chē)速還有當(dāng)路段的地理地質(zhì)特征。從美國(guó)TRB所分析得出的結(jié)果來(lái)看,車(chē)道寬度也直接影響事故發(fā)生率。高速公路的車(chē)道寬到從原來(lái)的2.7m擴(kuò)張到3.4m,出高速公路以外的路段車(chē)道寬度從3.0m擴(kuò)張到3.7m。這都在很大程度上減少了交通事故的發(fā)生,也有效降低了車(chē)與車(chē)之間極易碰撞情況的發(fā)生。不難看出,車(chē)道的最佳寬度范圍是3.4~3.7m之間,嚴(yán)密的控制在這個(gè)范圍就可以很好地控制交通安全事故的發(fā)生頻率。再者,就是道路的摩擦度,公路路面的道路性能都是由摩擦系數(shù)以及抗滑耐久性所表現(xiàn)出來(lái)的。對(duì)路面的摩擦系數(shù)和抗滑耐久性進(jìn)行測(cè)量分析的時(shí)候,可以遵照路表抗滑性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。抗滑性與道路摩擦系數(shù)之間是相互影響的,也會(huì)相互制約。當(dāng)?shù)缆返目够越档偷臅r(shí)候,那么道路的縱向摩擦阻力也會(huì)隨著抗滑性的降低也有所下降,直接導(dǎo)致車(chē)輛的制動(dòng)距離增加,最終使交通事故的發(fā)生率呈一個(gè)明顯上升的趨勢(shì)。
二、影響公路交通安全的第三個(gè)因素是:公路構(gòu)造物、公路設(shè)施
從美國(guó)TRB的一份調(diào)查分析數(shù)據(jù)中顯示,公路交叉口所受的影響是多方面的,其中最主要的因素包括:相交道路車(chē)道數(shù)、公路交叉口處公路中線(xiàn)相交的角度、通視距離行車(chē)視距、道路中線(xiàn)的立體形狀、公路路面摩擦與阻力系數(shù)、道路照明還有主車(chē)道之外設(shè)置的輔助車(chē)道。正是因?yàn)檫@些制約因素所在,公路的施工建設(shè)策劃中把對(duì)公路平面交叉口作為了一個(gè)重點(diǎn)來(lái)抓。從交通事故總量來(lái)看,發(fā)生在公路交叉口的事故量是比較低的。雖然發(fā)生事故量低,但是卻有一部分事故量與之相關(guān)。數(shù)據(jù)顯示,占總事故量16%的交通傷亡事故都與之密不可分。綜上所述,平面交叉口的設(shè)計(jì)必須在考察當(dāng)路段的實(shí)際情況下,了解當(dāng)?shù)卦敿?xì)的運(yùn)輸境況,結(jié)合運(yùn)輸?shù)牧鲃?dòng)方向與流動(dòng)的數(shù)量,因地制宜,對(duì)不同的路況采用不同的平面交叉口設(shè)計(jì),或者結(jié)合取用采取渠化、采用燈控、分隔等控制方法。以便更徹底地協(xié)調(diào)各方面沖突和矛盾,從而更有效地提高公路交通運(yùn)輸?shù)陌踩禂?shù)。
三、結(jié)語(yǔ)
由于山區(qū)構(gòu)造物比較多,地形較為復(fù)雜,如地面高差大、坡面變化頻繁,地質(zhì)不穩(wěn)定、滑坡等,使得山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)受到了復(fù)雜的地形地質(zhì)條件影響,也變得比較復(fù)雜。這種情況下,山區(qū)公路線(xiàn)路布設(shè)圖中平曲線(xiàn)往往占有很大的比例,曲線(xiàn)半徑小、縱坡大、半邊橋和高擋墻多,使得橋梁設(shè)計(jì)也大多是小半徑彎坡橋多、大跨多及墩高、墩臺(tái)形式多[1]。另外,由于山區(qū)有著比較惡劣的工程條件,要求公路橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)著重解決好公路橋梁各細(xì)部構(gòu)造與地形地質(zhì)條件之間的關(guān)系。
2山區(qū)公路橋梁結(jié)構(gòu)的選擇
一座安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的山區(qū)公路橋梁的建成,離不開(kāi)科學(xué)、合理并與之特點(diǎn)相符合的橋梁結(jié)構(gòu)。山區(qū)由于地形地質(zhì)情況比較復(fù)雜,溝深坡陡,且多為季節(jié)性深溝,因此,很多情況下公路橋梁設(shè)計(jì)不僅受地形地質(zhì)條件限制,還受水文條件影響,因此最好采用高橋墩的構(gòu)造形式,不宜采用路基方案[2]。山區(qū)公路橋梁大部分都要跨越山谷,如果采用高橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式,不僅可以應(yīng)對(duì)季節(jié)性洪水問(wèn)題,利于穩(wěn)定路基,還不易對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生影響,既安全又經(jīng)濟(jì)。
3山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)策略
本文將山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)分為上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容,下面將具體分析上、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略,以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的相關(guān)問(wèn)題。
3.1橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1.1結(jié)構(gòu)形式的選擇
在山區(qū)有著很多的季節(jié)性河流,為了跨越這些河流往往需要架設(shè)橋梁,使得橋梁在山區(qū)公路中占有很大的比重,無(wú)形中加大了成本投入。為了使成本投入經(jīng)濟(jì)又合理,施工方便,橋梁上部結(jié)構(gòu)經(jīng)常采用標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)[3]。但是因?yàn)槊總€(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)有著不同工程地質(zhì)條件,設(shè)計(jì)方案也會(huì)有所不同,為此,以下將重點(diǎn)分析公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。近幾年,山區(qū)公路橋梁工程常用的預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)跨徑基本有16m、20m、25m、30m、40m、50m等,橫斷面形式基本采用空心板、T梁、小箱梁等。如果橋梁跨徑小于30m,可從空心板、T梁、小箱梁中任意選擇一種橫斷面形式,但是如果跨徑大于30m,最好選擇T梁形式的橫截面形式。山區(qū)公路橋梁一般對(duì)凈空無(wú)嚴(yán)格限制,加上山區(qū)公路平面半徑比較小,超高緩和段及豎曲線(xiàn)不可避免,如果選擇空心板和小箱梁形式的橫截面,架梁時(shí)不易調(diào)平一片梁的4個(gè)指支點(diǎn)。4個(gè)支點(diǎn)如果不在一個(gè)水平線(xiàn)上,可能導(dǎo)致支座受力不平衡[4]。所以,大跨徑的橋梁應(yīng)盡量選擇T梁形式的橫截面,條件允許時(shí)小跨徑的橋梁也應(yīng)該選擇T梁式橫截面,利于保持受力點(diǎn)平衡、穩(wěn)定。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是,由于山區(qū)受到地形限制,基本上不存在較好的運(yùn)輸和預(yù)制條件,但是50mT梁架設(shè)對(duì)運(yùn)輸和安裝的要求很高,為此,山區(qū)最好不易選擇跨徑大于50m的橋梁結(jié)構(gòu)。
3.1.2橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題
(1)處理好跨徑和墩高之間的關(guān)系從美學(xué)角度出發(fā),橋梁跨徑與墩高之間的比值應(yīng)在0.5~1.0之間,即橋梁跨徑如果是30m,墩高最好在15~30m之間。將橋梁跨徑與墩高之間最佳比值固定在0.5~1.0間,原因在于這樣的設(shè)計(jì)比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用,既不影響橋梁外形的美觀度,也能達(dá)到控制投資成本的效果。但山區(qū)公路地形變化頻繁,不易根據(jù)墩高來(lái)決定跨徑,應(yīng)根據(jù)公路地形的變化情況選擇一種跨徑。但是,如果地形起伏變化非常頻繁,也可以選擇組合跨徑。通常一個(gè)公路橋梁工程不止有一種跨徑方案,這種情況下,要經(jīng)過(guò)多方對(duì)比分析,選擇造價(jià)低、質(zhì)量有保障的方案。
(2)處理好上部結(jié)構(gòu)與平面線(xiàn)形之間的關(guān)系若不能處理好上部結(jié)構(gòu)與平面線(xiàn)形之間的關(guān)系,可能導(dǎo)致出現(xiàn)曲線(xiàn)橋。曲線(xiàn)橋一般表現(xiàn)為內(nèi)外弧差和中矢高。在布置墩臺(tái)徑向時(shí),內(nèi)外橋梁因受到曲率半徑的影響會(huì)出現(xiàn)梁長(zhǎng)不等的情況,半徑越小,內(nèi)外梁之間長(zhǎng)度差距越大[4]。為了有效解決這一問(wèn)題,必須處理好上部結(jié)構(gòu)與平面線(xiàn)形之間的關(guān)系,否則極容易影響到內(nèi)外橋梁的等長(zhǎng)情況,并最終導(dǎo)致出現(xiàn)曲線(xiàn)橋。針對(duì)內(nèi)外弧差這一問(wèn)題,可以采用以下兩種應(yīng)對(duì)措施:根據(jù)平面半徑的變化適當(dāng)調(diào)整梁長(zhǎng);不改變梁長(zhǎng)的前提下,通過(guò)加大帽梁、封錨端或加長(zhǎng)現(xiàn)澆連續(xù)段的方式以適應(yīng)平面半徑的變化。第一種應(yīng)對(duì)措施設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,規(guī)格統(tǒng)一,但往往需要很大場(chǎng)地堆放預(yù)制梁,場(chǎng)地不僅不易尋找,而且管理起來(lái)難度較大[5]。如果采用第二種應(yīng)對(duì)措施,在半徑比較大時(shí)可以采用內(nèi)弧長(zhǎng)等于標(biāo)準(zhǔn)跨徑布置,如果半徑比較小,可以采用中線(xiàn)弧長(zhǎng)等于標(biāo)準(zhǔn)跨徑布置。針對(duì)中矢高這一問(wèn)題,如果中矢高在10cm以?xún)?nèi),一般可通過(guò)調(diào)整護(hù)墻內(nèi)緣的方式適應(yīng)平面線(xiàn)形。在中矢高超過(guò)10cm時(shí),不易調(diào)整護(hù)墻,以免影響橋梁整體外形的美觀度和消弱護(hù)墻功能。最好的解決方式就是按照實(shí)際曲線(xiàn)情況預(yù)制梁外緣,以此來(lái)適應(yīng)平面線(xiàn)形。
(3)彎梁橋橫坡設(shè)置問(wèn)題在山區(qū)公路上看到的橋梁,平面上多呈扇形。為了使彎梁橋滿(mǎn)足行車(chē)要求,要求在結(jié)構(gòu)橫斷面上做成一個(gè)外弧側(cè)高、向內(nèi)弧側(cè)傾斜的橫坡。橫坡的設(shè)置方法有兩種:一種是將梁橫斷面上的每根梁肋做成不等高;另外一種是將梁橫斷面上的每根梁肋做成等高,然后將內(nèi)弧側(cè)做成傾斜,同時(shí)將橋墩蓋也做成傾斜,利用支座墊石和梁底設(shè)置的楔形墊塊所產(chǎn)生的力量使支座受力均勻,保持穩(wěn)定。
(4)結(jié)構(gòu)體系公路橋梁結(jié)構(gòu)體系基本包括全鋼構(gòu)體系、全連續(xù)結(jié)構(gòu)體系等幾大類(lèi)。全鋼構(gòu)體系如果應(yīng)用于多跨梁橋,由于多跨橋梁的橋墩高相差很大,必須通過(guò)調(diào)整橋墩的線(xiàn)剛度來(lái)改善橋墩的受力情況,這樣必然存在著多種橋墩尺寸,不僅影響橋梁外形的美觀,也不利于施工。全連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的舒適性比較差、墩臺(tái)水平位移比較大,相應(yīng)的墩柱尺寸也要比較大一些,既不利于節(jié)省材料也不利于結(jié)構(gòu)優(yōu)化。山區(qū)地形復(fù)雜,地形起伏變化比較頻繁,因此橋梁多是彎橋或坡橋。無(wú)論是彎橋還是坡橋,作為曲線(xiàn)橋梁中的一種類(lèi)型,在彎扭耦合作用下必然沿著某一點(diǎn)變形。如果采用全連續(xù)結(jié)構(gòu)式的橋梁,當(dāng)橋梁整體沿著某一點(diǎn)向下滑動(dòng)時(shí),必然不能保證橋梁結(jié)構(gòu)受力平衡、均勻,如再出現(xiàn)支座脫空或破壞的問(wèn)題,橋梁必然會(huì)受到前所未有毀壞[6]。從以上分析內(nèi)容可知,選擇某一種結(jié)構(gòu)體系作為橋梁整體的構(gòu)造并不是明智的選擇。為了保證橋梁結(jié)構(gòu)受力均勻、平衡,使用壽命長(zhǎng),設(shè)計(jì)人員應(yīng)適當(dāng)根據(jù)地形的高低合理調(diào)整墩高,保證中間橋墩較高,然后將剛度基本一致的相鄰橋墩連接在一起,滿(mǎn)足橋墩水平受力的要求,矮一些的橋墩則可通過(guò)設(shè)置滑板支座或橡膠支座以滿(mǎn)足橋墩水平受力的要求,這樣就可形成連續(xù)梁,無(wú)論是高橋墩還是矮橋墩,其受力性能都會(huì)得到有效的改善,橋梁整體也就能更加適應(yīng)地形特點(diǎn)。由此,山區(qū)公路橋梁可以采用連續(xù)-剛構(gòu)混合體系,既能滿(mǎn)足橋梁的受力特點(diǎn),又能適應(yīng)平面線(xiàn)形。
3.2橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2.1橋墩
橋梁跨徑的大小決定著橋墩的高矮,一般情況下,矮橋墩設(shè)計(jì)由強(qiáng)度控制,高橋墩設(shè)計(jì)時(shí)要考慮穩(wěn)定性問(wèn)題。山區(qū)公路橋梁經(jīng)常采用柱式墩,柱式墩中又分為圓柱墩和方柱墩。從外形來(lái)看,圓柱墩的外形比較好控制,質(zhì)量也比較容易控制,也便于與樁基銜接。但方柱墩因?yàn)橛欣庥薪牵谕庑紊蠜](méi)有圓柱墩看起來(lái)那么美觀,質(zhì)量控制上沒(méi)有什么區(qū)別,只要方法得當(dāng),橋墩質(zhì)量都會(huì)得到有效控制。從受力角度來(lái)看[6],在圓柱墩和方柱墩截面積相等的情況下,方柱墩的抗彎剛度一般要大于圓柱墩,有著比圓柱墩好的受力性。至于為什么存在這樣一種情況,主要原因在于當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)體系為連續(xù)鋼構(gòu)時(shí),方柱墩可通過(guò)調(diào)整墩柱兩個(gè)方向的剛度以達(dá)到調(diào)整墩柱受力的目的。但是,圓柱墩每個(gè)方向的剛度都是一樣的,受力性的調(diào)整效果會(huì)比較差。盡管方柱墩在調(diào)整受力性上有一定的優(yōu)勢(shì),但也有一定的缺點(diǎn)。除了外形不夠美觀外,墩柱與樁基之間要通過(guò)樁帽來(lái)連接,無(wú)形中增加了工程量。所以,具體設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定選擇方柱墩還是圓柱墩。如果地面比較陡,可適當(dāng)采用雙柱墩以增加穩(wěn)定性。
3.2.2橋臺(tái)
通過(guò)對(duì)大量資料分析得到,山區(qū)公路橋梁橋臺(tái)一般采用U型臺(tái)、肋板臺(tái)、樁柱式臺(tái),其中U型臺(tái)最常用。U型臺(tái)的設(shè)計(jì)要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、地質(zhì)條件而決定,以達(dá)到減少工程量、適應(yīng)地形的目的。如果施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件比較惡劣,可以在U型臺(tái)下設(shè)置樁基,維持橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
3.2.3基礎(chǔ)樁
基礎(chǔ)是山區(qū)公路橋梁最常用的基礎(chǔ),除此之外,擴(kuò)大基礎(chǔ)也是比較常見(jiàn)的方式。在地形地質(zhì)條件比較好的情況下,適宜采用擴(kuò)大基礎(chǔ),樁基礎(chǔ)適用于地質(zhì)情況比較惡劣的情況。地質(zhì)條件非常惡劣,則可采用摩擦樁[7]。如果橋梁架構(gòu)在斜坡上,無(wú)論采用擴(kuò)大基礎(chǔ)還是樁基礎(chǔ),在設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)考慮基礎(chǔ)擴(kuò)散角和覆蓋層厚度,以及在施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。樁基礎(chǔ)的施工方法多為挖孔樁和鉆孔樁。盡管挖孔樁造價(jià)比較低,但是由于其不適用于地下水位比較高、易形成塌孔的地質(zhì)條件,為此,是否選擇挖孔樁應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定。
4結(jié)語(yǔ)
公路養(yǎng)護(hù)論文 公路道路建設(shè) 公路安全論文 公路經(jīng)濟(jì) 公路管理 公路建設(shè)論文 公路設(shè)計(jì)論文 公路交通 公路橋梁養(yǎng)護(hù) 公路文化論文 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀