螺旋展线在山区高速公路中的应用研究

论文摘要

螺旋展线是为了将路线在局部地域集中地提高或降低某一高度,路线以同一转向(顺时针或逆时针)连续盘旋来延展距离克服高差,且前后路线上下交叉,相交路线以隧道或跨线桥形成分离式立体交叉的展线方式。螺旋展线一般多在山脊利用山包盘旋,以旱桥或隧道跨线;也有在峡谷内,路线就地迂回,建桥跨沟跨线。因螺旋展线需修建隧道或高桥、长桥,造价很高,在低等级公路中较少采用。随着社会经济的发展,高速公路向山区纵深延伸。当采用自然展线无法克服路线控制点间的高差时,因螺旋展线比回头展线具有更好的线形条件和满足山区高速公路线形指标的潜能,开始受到重视。同时,随着桥梁和隧道建设水平的不断提高,螺旋展线在山区高速公路布设中将发挥其独特的价值。但螺旋展线在山区高速公路中的应用还处于探索阶段,在山区高速公路选线中如何运用螺旋展线、把握技术指标、保障行车安全,需要进行深入研究。随着高速公路建设经验的逐步积累,人们对公路“安全、环保、舒适、和谐”的认识逐步深入。本文首先定义了螺旋展线的概念,归纳出了螺旋展线的特征,分析了适合螺旋展线的有利地形,并将螺旋展线与自然展线和回头展线进行比较,从技术性、安全性、经济性和环保性等方面论证了螺旋展线在山区高速公路中的可行性。根据高速公路螺旋展线的线形特点,即平面线形以连续的小半径曲线为主,纵断面线形为纵坡较大的单向上下坡,研究了隧道外考虑夜间停车视距时的设计指标;隧道内考虑视距、横坡时的平曲线半径;连续下坡路段的最大纵坡及坡长限制;单向连续上坡路段的纵断面设计指标。这些指标对于高速公路螺旋展线具有指导意义。在确定高速公路螺旋展线线形指标的基础上,研究了螺旋展线的线形设计原则、步骤及线形设计方法,分析了分离式路基中平面设计线的位置、纵断面设计高程线的位置、标准横断面横坡、超高旋转轴的位置、超高过渡方式、分幅和合幅点处的平纵面设计、分离式路基的总体设计、隧道洞口横断面的过渡等设计方法,对螺旋展线设计应注意的问题提出创造性建议。研究了国内外在线形安全评价方面的研究成果,对《指南》中的评价方法进行细化,对其不足进行补充。分析了螺旋展线路段的线形特点,确定了评价的主要车型,提出基于“速差”、“车型速差”和“速度梯度”的评价标准,提出了考虑横断面变化路段、长大弯坡路段、隧道路段的运行速度修正模型,使运行速度的评价方法能够适用于螺旋展线路段,确保线形设计的连续性和一致性。从高速公路设计、施工、运营等各个阶段提出了螺旋展线路段的安全保障措施。在设计阶段,主要利用运行速度对道路线形进行安全性检查评价,通过运行速度对线形平纵面指标、横坡、视距进行检查修正;设置路肩隆声带、线形诱导标、曲线外侧的加强型护栏等措施减少交通事故;充分利用地形,设置避险车道和大型车辆冷却站。在施工阶段,要积极利用新工艺、新技术、新材料提高路面的摩擦系数。在运营阶段,要加强交通安全管理,不断完善交通安全设施,加强对超载、超速的管理,并对司机加强安全教育。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 研究课题的提出
• 1.2 螺旋展线在国内外发展状况
• 1.2.1 在公路中的应用
• 1.2.2 在铁路中的应用
• 1.3 研究的主要内容及技术路线
• 1.3.1 研究的主要内容
• 1.3.2 研究的技术路线
• 1.4 小结
• 第二章 山区高速公路螺旋展线的可行性
• 2.1 适合螺旋展线的有利地形
• 2.1.1 螺旋展线的定义
• 2.1.2 适合螺旋展线的有利地形
• 2.2 螺旋展线与其他展线方式的比较
• 2.2.1 自然展线
• 2.2.2 回头展线
• 2.2.3 螺旋展线
• 2.2.4 三种展线方式的比较
• 2.3 山区高速公路螺旋展线的可行性
• 2.3.1 螺旋展线在技术上的可行性
• 2.3.2 螺旋展线在安全保障上的可行性
• 2.3.3 螺旋展线在经济上的合理性
• 2.3.4 螺旋展线在环境保护方面的可行性
• 2.4 小结
• 第三章 螺旋展线线形指标研究
• 3.1 隧道外考虑夜间停车视距时的设计指标
• 3.1.1 考虑汽车前灯散射角的隧道外路线圆曲线最小半径
• 3.1.2 考虑汽车前灯高度的凸形竖曲线最小半径
• 3.1.3 考虑汽车前灯上仰角的凹形竖曲线最小半径
• 3.2 隧道内考虑视距、横坡时的圆曲线半径
• 3.2.1 隧道内考虑视距的圆曲线最小半径
• 3.2.2 隧道内考虑横坡的圆曲线最小半径
• 3.2.3 隧道内考虑视距和横坡的圆曲线最小半径
• 3.3 连续下坡路段的最大纵坡及坡长限制
• 3.3.1 代表车型
• 3.3.2 车辆下坡时的受力分析
• 3.3.3 车辆下坡行驶的最大纵坡
• 3.3.4 车辆下坡行驶的坡长限制
• 3.4 单向连续上坡路段的纵断面设计指标
• 3.4.1 隧道外单向上坡路段最大纵坡
• 3.4.2 隧道内上坡路段的最大纵坡考虑因素
• 3.4.3 考虑烟雾排放的隧道内最大纵坡
• 3.4 小结
• 第四章 螺旋展线线形设计方法
• 4.1 螺旋展线选线的原则和步骤
• 4.1.1 螺旋展线选线的思路和原则
• 4.1.2 螺旋展线选线的步骤
• 4.2 螺旋展线平面线形设计方法
• 4.2.1 螺旋展线的平面线形组合
• 4.2.2 螺旋展线定线的步骤
• 4.2.3 曲线型设计方法简述
• 4.3 螺旋展线路段分离式路基设计方法
• 4.3.1 平面设计线的位置
• 4.3.2 纵断面设计高程线的位置
• 4.3.3 标准横断面横坡
• 4.3.4 超高旋转轴的位置
• 4.3.5 超高过渡方式
• 4.3.6 分幅和合幅点处的平、纵面设计
• 4.3.7 分离式路基的总体设计
• 4.3.8 隧道洞口横断面的过渡
• 4.4 螺旋展线设计中应注意的问题
• 4.4.1 平面与纵断面线形的配合
• 4.4.2 设计顺序
• 4.4.3 同向曲线之间直线段的最小长度
• 4.4.4 线形设计与桥隧限制
• 4.4.5 关于平竖曲线对应关系
• 4.4.6 隧道线形设计
• 4.5 小结
• 第五章 螺旋展线的安全性评价
• 5.1 道路安全性评价方法现状
• 5.1.1 国外研究现状
• 5.1.2 国内研究现状
• 5.1.3 国内外利用运行速度检查评价
• 5.1.4 国内外方法评述
• 5.2 《指南》中采用运行速度的安全评价方法
• 5.2.1 进行路线安全评价的必要性
• 5.2.2 路线安全评价方法和标准的确定
• 5.2.3 评价步骤
• 5.3 螺旋展线特殊路段的安全性评价
• 5.3.1 螺旋展线路段线形的特殊性
• 5.3.2 评价车型及评价标准
• 5.3.3 横断面对运行车速的影响
• 5.3.4 隧道内的线形安全性评价
• 5.3.5 连续长大弯坡路段的运行速度计算
• 5.3.6 桥梁的线形安全性评价
• 5.4 小结
• 第六章 螺旋展线的安全保障措施
• 6.1 利用安全性评价对路线进行修正
• 6.1.1 利用安全性评价对线形平纵面指标进行修正
• 6.1.2 利用运行速度对路线的横坡进行修正
• 6.1.3 利用运行速度对路线的视距进行检查
• 6.2 设置完善的交通安全设施
• 6.2.1 设置路肩隆声带
• 6.2.2 设置线形诱导标
• 6.2.3 在曲线外侧设置加强型护栏
• 6.2.4 加强交通标志设置
• 6.3 螺旋展线路段的限速
• 6.3.1 限速的必要性
• 6.3.2 限速范围及对通行能力的影响
• 6.3.3 限速方法
• 6.4 设置避险车道
• 6.5 提高路面的摩擦系数
• 6.5.1 沥青路面的抗滑措施
• 6.5.2 水泥混凝土路面的抗滑措施
• 6.6 加强管理措施
• 第七章 工程实例
• 一、工程概况
• 二、技术标准
• 三、沿线地形、地质、地震、气候、水文等自然地理特征
• 四、公路布设原则及景观环保设计
• 五、方案比选
• 六、老堡山螺旋展线路段线形设计
• 七、老堡山螺旋展线路段线形安全评价
• 八、老堡山螺旋展线路段安全保障措施
• 第八章 结语
• 8.1 主要研究成果
• 8.2 主要创新点
• 8.3 进一步研究的问题
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢