高速公路路线方案优化设计探析.pdf
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1、交通世界TRANSPOWORLD0 引言高速公路路线的设计方案对公路工程的运行效率及运行安全具有积极影响。因此,在方案设计阶段,设计人员应在熟知设计规范标准的基础上,明确设计原则,结合当前公路地形地势、沿线控制要素等基本条件,确保平纵设计指标运用的合理性,保证方案设计的可行性、经济性、安全性。1 工程案例背景以山西省某高速公路路线优化设计为例,该公路线路总长为21.339 km,起讫桩号为K135+000K156+339km,整体设计为双向四车道,周边地形复杂,其他工程概况信息如表1所示。表1 工程概况信息设计车速/(km/h)路基宽度/m汽车荷载等级特大桥洪水设计频率大中桥、涵洞、路基洪水设
2、计频率东西走向地势高差最大值/m10026.50公路-I级1/3001/100635.72 路线方案设计原则综合分析路线设计要求以及工程地勘资料对线位进行优化设计,调整、布设局部线位和主要控制点线位。结合当前公路线形特征,对线形、平纵组合优化等技术参数进行取值,确保所有取值均符合设计规范标准要求,通过三维建模视距检查,避免出现不利的横纵断面组合1。在本次设计中,针对 K135+000K156+339路段遵循如下设计要点。2.1 路线方案选定合理性在此次路线方案设计中,综合考虑路线道路等级、自然、经济等基本因素,明确线路的整体走向。以路线起始点、中间控制点连接而成的路线作为总的设计方向。保证路线
3、方案选择的合理性,包括行车舒适性、快捷性以及安全性。深入调研路线范围内的地质条件、地形地貌以及水位等自然因素,在造价成本允许的情况下,使线路设计更加合理2。2.2 尽量避免不良路段或占用良田高速公路路线优化设计应合理确定路线高度,尽量避免滑坡、高填土等不良路段,避免出现高填深挖。该工程 K135+000K156+339 路段中地形地貌相对复杂,存在较多的陡峭沟壑、植被稀疏,通过对该范围内地质情况进行详细勘测,发现该范围内存在陡峭岩壁崩塌或填土滑坡等隐患。如要彻底改变这一现状,处理难度较高,且需投入大量资金,因此在具体方案设计中选择绕开这些不良地质路段;在路线设计中,还应尽量避免侵占良田或房屋,
4、减少征地拆迁,并保证沿线水利工程设施的完善,尽量不影响原有地貌特征及周边居民的正常生活3。2.3 有效结合路线沿线规划对高速公路路线方案进行优化设计的目的是通过便捷、安全且高效的公路出行方式为人们提供便利服务。因此,在本工程优化设计时,结合沿线规划,预留互通出口,连通地方公路网,确保其综合效益能够充分发挥。2.4 重视与周围景观的协调性在案例工程中,整个路线存在较多的V字形山体路段,优化设计应做到整体路线平顺,填挖方量平衡。并对设计路段安全行驶情况进行试验检验,结合路线区域地形地势,确保公路路线的优化设计与周围景观相协调4。收稿日期:2023-06-11作者简介:牛宁(1992),男,工程师,
5、研究方向为道路与桥梁工程。高速公路路线方案优化设计探析牛宁(山西诚达公路勘察设计有限公司,山西 太原 030006)摘要:基于高速公路路线设计方案的重要性。为优化高速公路路线方案设计,确保公路运行综合效益。结合山西省某高速公路实际工程案例,阐述路线方案设计原则,从交通量预测、平曲线行车舒适度、纵坡设计等方面对设计要点进行分析,综合考虑多方面因素优选线路设计方案。最终方案减少800亩耕地占用,隧道长度缩短至1 285 m,特大桥长度缩短至1 160 m,总造价45 325.42万元。关键词:高速公路;平曲线设计;纵坡设计中图分类号:U416.1文献标识码:B1总660期2023年第30期(10月
6、 下)3 高速公路路线方案优化设计要点3.1 交通量预测社会经济发展与交通需求存在一定必然联系,本项目路线优化设计将交通量预测作为关键点,通过路线沿线未来经济发展趋势预测日后交通出行需求以及交通量5。本项目交通量预测是以机动车OD调查为基础,并通过社会经济预测、小区生成量预测、交通分布预测以及交通分配等四个阶段进行预测。首先对项目影响区社会经济现状以及发现规律进行预测,结合社会经济发展特点、发展趋势以及交通运输情况分析交通量的发展规律,预测区域交通发生总量和吸引总量,对趋势交通分布以及项目诱增交通分布进行计算,利用Logi模型计算转移交通分布,最后将分布矩阵分布到特征年路网中。利用弹性系数法预
7、测交通量的增长率,其为交通运输变化率和经济指标变化率的比值,侧面表达出交通运输需求和社会经济间的关系。3.2 交通增长率预测结合经济发展以及弹性系数,对交通增长率通过公式(1)进行计算。Rk=Tk E(1)式(1)中:Rk为交通增长率;Tk为交通量对经济指标的弹性系数;E为国内生产总值增长速度。表 2 为项目影响区 20212032 年客车、货车交通增长量预测值。表2 客车、货车交通增长量预测值地区区域1区域2区域3客车4.70%4.40%3.50%货车5.00%5.20%4.90%3.3 行车舒适度设计行车舒适度同样是高速公路路线优化设计中需着重考虑的内容,较好的舒适度能够使驾驶员在行车途中
8、不会出现疲劳感,从而保证安全出行。结合笔者以往设计经验,公路路面质量、路面平整度、路基宽度均对行车舒适性带来影响,由于不同驾驶员的驾驶习惯不同,其在驾驶过程中会做出不同的驾驶决策,上述因素往往难以与行车舒适度形成定量关系。案例工程在路线平曲线舒适度设计过程中,着重考虑舒适度与线形间的关系。3.3.1 平曲线行车舒适度设计首先分析车辆在平曲线中的受力情况,其水平方向的离心力F通过公式(2)计算:F=G(v2gR1-i)(2)离心加速度通过公式计算见公式(3):a1=Fm=v2R1-gi(3)式(3)中:a1为横向离心加速度;v为汽车行驶速度;i为道路超高值;R1为平曲线半径。行车舒适度由公式(4
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