简议新技术及新方法在公路设计中的应用_交通论文发表

分类：交通运输论文发表 时间：2011-08-18 08:25 关注：(1)

简议新技术及新方法在公路设计中的应用
赵秀锋
摘 要：本文主要分析了传统道路的设计方法，比如路线设计、纵断面设计、横断面设计、综合应用以及数字地面模型的应用等中介绍了道路设计中新技术和新方法的特点，结合道路设计中的具体应用，表明这些技术的优越性和新技术、新方法的应用前景。
关 键 词：道路设计、新技术、新方法、应用、前景
通过融进新的技术和方法，总结过去设计经验并运用于公路设计中，取得了令人满意的效果。
一、新技术和新方法及其应用
1曲线法定线
如今，曲线法定线这种设计方法也越来越受到国内工程师的重视。“曲线法”定线的思路是：确立圆弧在路，定线时先根据控制因素确定圆曲线的位置，再利用直线（曲率为“零”的圆弧）和缓和曲线来确定圆弧与圆弧之间的连接和过渡关系。这种定线方法的好处是目的明确，直接用圆曲线对主要地形或地物加以控制，不必理会导线和交点的位置，用直线或缓和曲线连接相邻曲线时也显得非常灵活和方便。
比如曲线法定线的思想方式是把直线理解为特殊曲率的圆弧，因此完全兼容了“导线法”定线。在实际工作中借助曲线主点的切线方向相交而获得导线和交点，也满足了设计和出图出表的需要。设计思路拓展开了，圆设计思路业拓展了，圆曲线的定位和建立也就更加灵活，也就可以满足众多复杂的控制要求。图1是利用数学上“最小二乘法”的计算方法确定圆弧位置和半径的实例，得到的曲线半径和线位能够尽可能满足从多数控制点通过的要求。

 

2利用平面分析计算建立纵断面设计的高程控制点
纵断面的设计实际上就是控制设计。比如：在山岭区拉坡有坡度、坡长的控制；隧道穿越区会有进出口标高的控制；沿溪（河）线、跨沟处会有水文的控制；平原区会有填土高度的控制；路线交叉有被交线净空要求的控制等。在拉坡的过程中，设计者必须综合考虑各种控制因素，使设计的纵坡尽可能符合各种控制条件的要求。如果控制条件互相冲突，则要认真分析，合理取舍。
如图2所示，主线上跨已经设计的等级道路，需要设置分离式立交，在满足被交线净空的条件下，主线应该尽可能降低填土高度。这个高程控制点将会在主线的纵断面设计中自动出现。相应地，在纵断面设计中，程序内部通过代数运算，为设计者提供了通过调整竖曲线半径、纵坡、变坡点标高等方法直接满足控制标高要求的功能，整个设计过程简捷、明快。

目前国内的设计软件普遍采用的横断面设计方法是“模板法”，也就是根据常见的横断面处理方式，提供相应的模板，在不同的处理路段直接套用。有的软件还提供了一定的扩展功能，允许建立自定义模板，但毕竟功能有限。实际上，这种采用“穷举”法建立不同的模板来解决横断面戴帽子的方法，在相对简单的路幅设计和路基处理上是可行的，但要解决较复杂的横断面问题、满足更加严格和细致的设计要求时就显得十分困难，即使勉强为之，也会有很大的手工编辑量。
无论何种形式的横断面，都是由一系列横断面点相互连接而成的，只要控制了这些横断面点的建立过程，也就控制了横断面线的产生。因此，这种技术为设计者提供了一系列具有专业功能的宏命令，如：以横断面点所处的绝对坐标建点；相对于前一个点同时给出横向和竖向增量来建点；相对某一点放坡，通过控制其横向或竖向增量来建点；按照一定的坡率放坡与另一个横断面线相交来建点等，功能十分完备。有了这一系列的宏，再稍具备程序开发的思路，横断面的设计就可以化繁为简，轻松实现。
图3为在连续上坡路段，在曲线全超高范围内弯道内外侧路幅采用不同横坡的设计实例。

 

4建立配对桩号确立不同路线间的相互关系
不同路线之间都是存在相互关系的，比如说互通式立交的主线与匝道之间、匝道与匝道之间、分离式路基的上下行路幅之间等，都存在一定的相互关联。所以这种关联有时会影响到纵断面设计，也会影响到路基的设计和工程量的统计。
在互通式立交设计中，由于要求连接部路幅在分离前必须保持路面连续，因而纵坡的设计相对严格，但由于设计时各自为政，缺乏相互联系，路幅设计的精度仍然不高。同样的原因，路幅分离后的部分路段，尽管路基仍然相连，设计时却没能把它们当作一个整体对待，路基相交处横断面要么不裁切，要么裁切后与对应路基不吻合，造成工程计量不准确，有时甚至是重复计量。在分离式路基设计中，这种现象也很普遍。
图4就是分离式路基的横断面变换后合并边沟的处理实例，两个路基之间有严格的工程量分界，确保了土石方不重复计量。
同一路线的不同路段也可以借鉴这样的思路。正如前面所说的回头曲线，回头弯上下两处路基经变换后放在一块，再确定是修建挡土墙还是有足够的距离供更高的路基放坡。

 

5借助数字地面模型解决复杂的工程计量
国外道路设计中已广泛采用的数字地面模型技术，而且正在不断得到国内设计人员的认可，并在实践中加以了运用。所谓数字地面模型（简称数模）是借助计算机辅助设计的手段，用大量的三维地形点相互构网形成面来模拟地形的起伏变化。有了该技术，设计人员无需去现场，就可以通过数模获取原始地貌数据，工作效率大为提高。近年来，随着测绘数据质量的提高和软件水平的提高，数模的应用领域已得到很大拓展。
二、新技术和新方法的应用前景
道路设计的新技术和新方法己给设计水平带来了质的提高。许多过去只能想到而限于技术手段无法实现的设计方案，如今不仅可以做，而且由于设计者拓展了思路，就能以全新的观念看待设计，并把设计做得更好。因此，积极倡导、推广和普及道路设计的新技术和新方法，必定能给设计工作带来新的活力，其应用前景也必定一片光明。