路线方案比较可分为质的比较和量的比较两个方面。原则性的方案比较,主要是质 的比较,多采用综合评价的方法,这种方法不是通过详细计算经济和技术指标进行的比较,而是综合各方面因素进行评比。主要综合的因素有:
① 路线在政治、经济、国防上的意义,国家或地方建设对路线使用任务、性质的 要求,以及战备、支农、综合利用等重要方针的贯彻和体现程度。
② 路线在铁路、公路、航道等网系中的作用,与沿线工矿、城镇等规划的关系以 及与沿线农田水利建设的配合及用地情况。
③ 沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件对道路的影响;要求的路线等 级与实际可能达到的技术标准及其对路线的使用任务、性质的影响;路线的长度、筑路材料的来源、施工条件以及工程量、三材(钢材、木材、水泥)用量、造价、工期、劳动力等情况及其运营、施工、养护的影响等。
④ 路线与沿线历史文物、革命史迹、旅行风景区等的联系。影响路线方案选择的因素是多方面的,而各种因素又多是互相联系、相互影响的。路线在满足使用任务和性质要求的前提下,应综合考虑自然条件、技术标准和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等因素,精心选择、反复比较,才能提出合理的推荐方案。
(4)选线的一般方法
选定道路中线的位置按具体作法不同可分为实地选线、纸上选线和自动化选线三 种。
①实地选线
实地选线是由选线人员,根据设计任务书的要求,在现场实地进行勘察测量,经过 反复比较,直接选定路线的方法。
该方法的优点是工作简便、符合实际;在实地容易掌握地质、地形、地物等情况,选出的方案切实可靠;一般情况下不需要大比例尺地形图。缺点是野外的工作量很大,体力劳动强度高;野外测设工作受气候和季节的影响大。同时,由于视野的局限性,加上地形、地物的影响,使路线的整体布局存在一定的片面性和局限性。适用范围:实地选线往往用于等级较低、方案比较明确的公路。
②纸上选线
是在已经测得的地形图上,进行路线布局和方案比选,从而在纸上确定路线,再到 实地放线的选线方法。
这种方法的优点是野外工作量较小、测设速度快;测设和定线不受自然因素干扰;能在室内纵观全局,结合地形、地物、地质等条件,综合考虑平、纵、横三方面的因素,使所选定的路线更为合理。缺点是纸上定线必须要有大比例尺的地形图。地形图的测设需要较大的工作量和较多的设备。
适用范围:纸上选线多用于等级较高和地形、地物复杂的道路。 ③自动化选线
随着航测技术和电子计算机技术的迅速发展,产生了将航测和电算相结合的自动化 选线方法。
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自动化选线的基本作法是:先用航测方法测得航测图片,再根据地形信息建立数字 地形模型(即数字化的地形资料),把选线设计的要求转化为数学模型,将设计数据输入计算机,由计算机按照一定的程序进行自动选线、分析比较和优化,最后通过自动绘图仪和打印机将全部设计图表输出。
自动化选线用电子计算机和自动绘图仪代替人工去做作大量而又繁重的计算、绘 图、分析比较工作,这样能使选择的路线方案更加合理,而且节省了人力、物力和时间,成为今后道路选线的发展方向。
(5)选线的步骤:
一条路线的选定是一项研究范围由大到小、工作深度由粗到细、工作方法由轮廓到 具体,逐步深入的工作。一般要经过以下三个步骤:
①全面布局
全面布局是解决路线基本走向的工作。就是根据公路的技术等级、及其在公路网中的作用,结合地形地物条件,在路线的起、终点及中间必须通过的控制点间寻找可能通行的“路线带”,并进而确定一些大的控制点,将其连接起来,即形成路线的基本走向。路线布局是关系到公路质量的根本性问题。因此,在选线中首先应着眼于总体布局工作,解决好基本走向问题。全面布局是通过路线视察、经过方案比较来解决的。
②逐段安排
逐段安排是在路线基本走向已经确定的基础上,再进一步加密控制点,解决路线局 部方案的工作。即在大控制点间,结合地形、地质、水文、气候等条件,逐段定出中、小的控制点。逐段安排路线是通过踏勘测量或详测前的路线察看来解决的。
③具体定线
在所有的控制点间,根据技术标准、结合自然条件,综合考虑平、纵、横三方面因 素,反复穿线插点,具体定出路线位置的工作。这是一步更深入、更细致、更具体的工作。具体定线在详测时完成。
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3.1.2定线
(1)定线依据:根据已定的技术标准和路线方案,结合有关条件,从平面、纵断面和横断面综合考虑、具体定出道路中线
(2)定线步骤:
① 分段安排路线:在选线布局定下的控制点间,沿拟订的方向。用试坡方法粗略定出沿线应穿越、避让的中间控制点,定出路线的轮廓方案。
② 放坡:纵坡的安排和选择,应考虑《标准》要求,如最大纵坡、合成坡度、缓坡段等,并力求两控制点间的坡均匀,越岭线不应设反坡,各段应结合地形选用,尽可能不用极限值,也不应太缓,以接近控制点间平均坡度为宜。放坡时要估计平曲线的大致位置和曲线半径,以便考虑折减。
③ 修正导向线:坡度点是概略的路基设计标高,线位应放在路基稳定和经济点上,这就需要按横断要求在实地定出最合适的中线位置并插上标志。
④ 穿线交点:穿线即在上述坡度点和修正导线线间进行实地穿线,以满足平面线的要求,因而穿线时应尽可能多地穿过或靠近这些特征点,使平、纵、横三方面协调配合得当。即穿出与地形想适应的若干直线,相邻两直线的交点,从而获得整条路线的导线。
⑤ 设置平曲线:设置平曲线的主要问题是拟定平曲线半径,应根据技术标准和交点实际情况拟定。一般情况下,应选用大于《标准》所规定的一般最小半径,只有当受地形、地物或其他条件限制时,方可采用小于一般最小半径。不要轻易采用极限最小半径,同时还要考虑弯道前后线形标准的协调。 3.1.3平面线形组成设计
(1)平面线形组成要素
平面线形主要组成要素为直线、圆曲线、缓和曲线。路线线形设计理论要点为线形与地物景观相协调,与交通量相协调,与计算行车速度和实际行车速度相协调,与平、纵、横面设计相协调,与相邻路段的线形相协调。
(2)线形设计一般原则: ① 线形与地形、地物相适应。
② 线形应是连续的,必须避免线形的突变。
③ 线形组合的各种技术标准,应符合相应技术等级的有关规定。 (3)直线长度的限制 ①直线的最大长度
我国地域辽阔,各地区的地形条件差异非常大,很难统一规定直线的最大长度。我国在道路设计中参照使用国外的经验值,根据德国和日本的规定:直线的最大长度(以m计)为20V(V—设计速度, 用 km/h 表示)。虽然地域不同、环境不同,但一般情况
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下应尽量地避免追求过长的直线指标。
②直线的最小长度
为了保证行车安全,相邻两曲线之间应具有一定的直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点 ( 缓直 HZ 或圆直 YZ) 到后一曲线起点 ( 直缓 ZH 或直圆 ZY) 之间的长度。
a.对于同向曲线间的最小直线长度:《公路路线设计规范》(JTJ011-94)(简称《规范》)规定同向曲线间的最短直线长度(以m计)以不小于6V(以km/h 计)为宜,如图3.2.1a)所示。另外,对于计算行车速度V≤40km/h的山岭重丘区公路的特殊困难
图3.2.1 同向与反向曲线
a)同向曲线 b)反向曲线
地段,可以适当放宽。
b.对于反向曲线间的最小直线长度:《规范》规定反向曲线间最小直线长度(以m计)以不小于2V(以km/h 计)为宜,如图3.2.1b)所示。
(4) 圆曲线的运用:
① 各级公路不论转角大小均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应,并应尽可能选用较大的圆曲线半径,以提高公路的使用质量。
② 二级公路设计速度为(80km/h)时设计规范规定极限最小半径为250m,一般最小半径为400m,不设超高最小半径为2500m(路拱≤2%)。
③ 当平曲线小于不设超高最小半径时,应在曲线上设置超高,超高加横坡度按计算行车速度、半径大小、结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定,此路线超高值应不大于8%。
(5) 圆曲线半径的选用原则:
圆曲线能较好的适应地形的变化,并可以获得圆滑的线形。在与地形、地物等条件相适应的前提下,宜尽量采用较大曲线半径,以优化线形和改善行车条件。
确定圆曲线半径时,应注意以下几点:
① 在条件许可时,争取选用不设超高的圆曲线半径。
② 在一般情况下,宜采用极限最小半径的4~8倍或超高横坡度为(2~4)%的圆曲线半径。
③ 当地形条件受到限制时,曲线半径应尽量大于或接近于一般最小半径。 ④ 在自然条件特殊困难或受其它条件严格限制而不得已时,方可采用圆曲线的极
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限最小半径。
⑤ 圆曲线的最大半径不宜超过10000m 。 (6)缓和曲线的应用:
缓和曲线是道路平面线形要素之一,它是设置在直线与圆曲线之间或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。《标准》规定,除四级公路可不设缓和曲线外,其余各级公路在其半径小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。在高速公路和城市道路上,缓和曲线均得以广泛的应用。
①缓和曲线的作用:
a.曲率逐渐变化,便于驾驶操作
b.离心加速度逐渐变化,消除了离心力突变
c.与圆曲线配合得当,美化线形圆曲线与直线径相连接,在连接处曲率突变,视觉效果差,产生折点和扭曲现象。加设缓和曲线以后,曲率渐变,线形连续圆滑,增加线形的美观程度。同时,能产生良好的视觉效果和心理感受。直线同半径小于不设超高最小半径的圆曲线径相连接处,应设置缓和曲线,缓和曲线采用回旋值。 3.1.4 平曲线的计算 :
(1) 平曲线1计算
确定两交点转角的的α1= 24°01′11.0″。 拟定半径R=1000m。
① 缓和曲线长度计算
a.按离心加速度的变化率计算:Ls(min)?0.036V3RV?0.036?801.28031000?18.43(m)
b.按驾驶员的操作及反应时间计算: Ls,min?c.按超高渐变率计算
1.2??66.67(m)
由《标准》图4.0.3可得:B=3.75m; 由《规范》表7.5.3查得:?i?ib?0.03; 由《规范》表7.5.4查得:p?1150 。
Ls(min)?B?ip?7.5?0.031R9?33.75(m)
15010009?111.11(m)
d.按视觉条件计算: Ls,min??综合以上各项,为保持现行连续性确定Ls?205m ② 曲线要素的计算
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