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高速公路路面优化设计论文
1常安高速公路路面优化设计需要解决的难点分析
高温稳定性
常安高速公路工程项目所处地区为最高气温超过40℃的夏炎热区。在这种苛刻的环境下,必须要求路面混合料拥有极高的抗变形性能。同时,因为在这一个高速公路段,交通量较大且重载车比例高,这些都加重了公路路面负荷。此外,有部分路段为长大纵坡路段,高温条件下重载交通对长大纵坡段层间剪切滑动也产生不利影响。因此,在进行路面结构优化方案设计时,需要重点关注在高温条件下路面的抗车辙性能与抗剪性能。
水稳定性
工程项目沿线年降雨量约为1500mm左右,属于年降雨量>1000mm的潮湿区。通过对湖南地区整体高速公路使用情况的分析,可看出部分路段的早期水损害问题仍然比较严重。因而,在进行路面结构优化设计时,必须充分考虑到混合料设计、原材料指标控制等对水稳定性方面问题。
低温抗裂性
常安高速公路工程项目所处地区的年极端最低气温低于-10.0℃,属于冬冷区。因此,进行优化设计时,既要保证路面拥有足够高温稳定性,又要确保其具备一定的低温抗裂性能。
抗疲劳性
高速公路的交通量大,且重载车较多,极易造成沥青路面结构层疲劳破坏现象的形成,因此,需在优化方案中采取相应的措施提高其抗疲劳性能。总之,在常安高速公路路面结构优化设计方案中,需要以解决重载交通下车辙病害问题和早期水损害的问题为主要方向。通过优化路面结构、合理设计混合料、严格控制施工质量,并对特殊路段特殊处理,达到减少早期病害、提高路面耐久性、降低全寿命周期成本的目的。
2沥青结构层的优化分析
在原设计中,沥青路面结构层为:上面层为4cm改性沥青SMA-13;中面层为6cm改性沥青AC-20C;下面层为8cm普通沥青AC-25C。进行优化设计时,结合路面结构层的厚度及路用性能,对沥青路面结构层进行如下优化。
沥青上面层优化
根据常安高速公路通车后的交通量预测,在初期没有太大交通量的情况下,路面荷载的影响深度主要在于中面层,因此从功能性和经济性这两方面考虑,在优化中,在上面层采用4cm厚AC-13C,沥青采用SBS改性沥青,在有效降低工程造价成本的同时,也能充分满足其功能要求。AC-13C采用石质较坚硬、耐磨耗的集料,如玄武岩和辉绿岩等,以确保抗滑磨耗表层的功能(如表1)。在此基础上,将地产的辉绿岩材料用于上面层,相比于SMA-13所需要的外购的玄武岩便宜,造价有所降低。并且,考虑到工程项目所在地为高温多雨潮湿区,在上面层采用AC-13C型沥青混凝土。
沥青中、下面层优化
原施工图设计方案的中、下面层结构为:中面层6cm的AC-20C、下面层8cm的AC-25C,沥青的中面层所在层处于整个路面结构的高剪应力受力区域,在高温地区重载交通条件下,中面层应具有较好的高温稳定性,因此,中面层需要采用高温稳定性较好的沥青混合料,沥青胶结料采用SBS改性沥青。沥青的下面层主要起承重层及粘结层的作用,同时还必须具有较好的抗疲劳性能和抗水损害性能,因此需要采用50#A级道路石油沥青。在优化设计中,将原方案中面层6cm的AC-20C调整为6.0cm的'Sup-20,胶结料采用改性沥青,并要求达到PG70-22级性能标准;下面层8cm的AC-25C调整为8cm的Sup-25,采用50#道路石油沥青,要求达到PG64-16级性能标准。
水稳基层优化
在原路面结构设计中,由于水泥剂量用量较高,水稳易产生裂缝,1cm的石油沥青表处不能起到抗反射裂缝的作用。因此,在优化设计中,水稳基层通过降低水泥剂量的方式来控制水稳裂缝的产生,同时采取有效的工程措施来延缓沥青路面的反射裂缝。在水稳基层和沥青面层之间设置防水粘接层,以便沥青面层的应力和应变因离开应力集中的接缝或者裂缝端部而得到降低。同时,加强加铺层结构的抗拉能力与抗剪能力。其中,在防水粘接层类型的选择方面,结合高性能聚酯玻纤布、稀浆封层、橡胶沥青应力吸收层(SA-MI)等三类防水粘接层的特点分析,优先选用1cm橡胶沥青应力吸收层来延缓沥青路面的反射裂缝。
3常安高速公路路面优化设计的对比分析
技术分析
传统的AC型沥青混合料采用悬浮密实型连续级配,高温稳定性较差,即使对其级配进行调整,也难以避免传统设计方法的缺陷。而传统的马歇尔设计方法采用击实成型试件,不能准确模拟路面压路机实际碾压的揉搓效果,因此导致试件油石比往往较实际路面大0.3%至0.5%。而在优化设计方案中,引入Superpave技术从施工检测及工程应用效果来看,Superpave设计的沥青混合料表面均匀、密实,高温性能有较大程度的提高,抗水损害性能良好,其各方面性能均优于传统的悬浮密实型AC混合料,能提高整体的路面性能,特别是高温抗车辙性能。
路面基本建设费用分析
优化方案较原设计方案将有效提高路面性能和延长路面使用寿命。并且,通过清单报价计算,优化后的主线路面结构比原设计路面结构可节约基本建设费用2219万元。
使用效果分析
目前,我国高速公路沥青路面的研究和发展方向是,延长沥青路面的使用寿命,减少早期损害,更好的体现全寿命周期成本设计理念。通过上述分析所得,常安高速公路路面结构优化将在解决原工程项目中的特点及难点问题,在保证路面优质服务功能的基础上,实现路面“耐久、节约、环保”的目标。
4结束语
优化设计的目的在于,在保证使用功能的前提下,能有效降低造价。而通过综合评估得出,原设计路面结构建筑安装工程费预算为83556.84万元;优化后路面结构建筑安装工程费预算为80450.27万元,优化后路面结构比原设计路面结构节省造价3106.57万元。二者对比可看出,常安高速的路面结构优化方案既节约了投资,也保证了路面结构的使用功能,在经济上和技术上均是可行的,且技术经济效益明显,能有效降低工程造价。
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道路交通论文
道路交通安全相关的论文应该怎么写呢?以下是我整理的道路交通论文,欢迎参考阅读!
摘要 :
交通安全关乎国计民生,是我国基础设施建设中不容忽视的问题之一。公路设计作为公路交通建设中关键的环节,其科学合理性直接影响着公路通车以后的使用性能,必须在公路设计阶段充分考虑对交通安全的影响。通过分析交通安全中公路设计因素的影响作用,探讨了改善公路设计的措施,以确保公路交通自设计之初就消除不必要的隐患,进一步提升公路交通安全。
关键词 :
交通安全;公路设计;线形设计;视距
引言
交通安全的影响因素中,公路设计是最不容忽视的因素之一。公路设计是公路工程建设中的关键环节,其科学性直接影响着道路以后的使用性能。公路设计过程中如果未对公路线形、抗滑系数等充分考虑,就可能在以后的车辆行驶过程中引发安全事故。因此,探讨公路设计中对交通安全的影响因素,并采取相应的改进措施是十分必要的。
1公路设计因素对交通安全的影响
公路交通作为交通系统中重要的组成部分,其安全性能对交通安全的影响是不容忽视的。公路设计是公路交通建设的关键步骤,设计质量的优劣直接影响着公路的使用性能。通常情况下,公路交通安全会受到多种因素影响,因此在公路设计的过程中应充分考虑各种因素的综合影响,进而在设计之初就采取相应的措施以确保公路交通系统的可靠性。
平面线形设计对交通安全的影响
公路线是公路交通系统的主要组成部分,平面线形设计也是公路交通安全中首要考虑的因素。公路平面线形设计中必须充分考虑驾驶员在道路行驶过程中的心理和视觉感受,因为这些因素都直接影响着驾驶员在车辆行驶中的安全稳定性。实际上,每个驾驶员在车辆驾驶中的习惯和操控手法都不一致,这里主要考虑驾驶员的共性习惯问题,并兼顾个性效应。此外,设计中还应考虑紧急情况出现时驾驶员能够做出的控制和反应,以应对不同紧急状况的发生,从而在公路设计过程中就加强对交通事故及严重交通事故的预防。平面线形设计的优劣能够直接影响以后道路行驶中驾驶员的视觉效果,在设计过程中应特别重视对以上因素的影响[1]。视距设计对公路交通安全的影响所谓视距,通常包括平面视距和纵断视距。视距对于驾驶员安全行车的影响也是不容忽视的,良好的视距设计可以在驾驶员的行车过程中营造舒适的外在环境,并在紧急情况出现时能够有更加充分的时间和空间来采取措施,及时操控车辆到安全的区域。公路设计中的视距设计根据内容又可以分为停车视距设计、会车视距设计及超车视距设计,其中最应该引起重视的是超车视距,因为超车通常是最容易引起交通事故的操作之一。超车视距也被认为是最长的视距,交通意外风险最高,在行车过程中需要的时间和空间最多,因此必须在超车视距设计中给予充分的考虑。
纵断面线形设计对公路交通安全的'影响
纵断面的公路设计通常对视距的影响是决定性的,同时也是公路设计中影响交通安全的重要因素之一[2]。公路的线形设计中纵断面设计是十分重要的一个环节,特别是出现较长或者大型纵坡的情况时,公路纵断面的影响必须完全考虑。在公路上行驶的车辆一旦遇到长或大的纵坡,车辆载重量又较大的情况,就会保持长时间的低档行驶,进而对车辆造成一定的影响。除了大纵坡以外,还有一些其它方面的情况需要认真考虑,由于涉及到道路危险,因此纵断面的线形设计至关重要。
平纵组合设计对公路交通安全的影响
平纵组合设计是影响交通安全的又一重要因素。组合设计的最终目的是为了让道路行驶过程更人性化,更符合驾驶员的习惯,也是帮助行驶车辆能够更好地协调。只有设置了相应的平纵组合设计,才能够尽量避免或减少车辆在行驶的过程中由于不适应而引发的交通事故。平纵组合的设计对于公路交通来说是十分重要的,要充分考虑到驾驶员的行车习惯及在各种路段行车过程中产生的惯性心理及其影响。
2改善公路设计中对交通安全影响因素的措施
公路交通安全关系到社会生活的方方面面,提供良好的交通环境需要公路设计过程中充分地考虑到影响交通安全的因素,并采取相应的措施。公路交通安全系数的提高,离不开科学合理的公路设计。
改进公路平面线形设计
公路直线路段过长就容易引起驾驶员的视觉疲劳,同时也可能导致驾驶员的车速过快,因此,公路支线路段在设计长度上应尽量避免连续过长的路段。为了确保公路路段前后线形性能的稳定性,选择曲线半径时通常要用到比最小半径大的半径,且一般不超过1000m。此外,行车路段中出现比现行路段更复杂的情况后,应充分考虑车辆面临突然的变化采取习惯性制动措施的情况,一方面应尽可能通过曲线技术指标将路段科学过渡,留给驾驶员充分的时间做好预防突发状况的准备。此外,公路不仅仅是供人们通行的基础设施,同时也是周围环境的营造者,公路设计中也要考虑到对环境的影响,以为人们提供良好的行车外在环境。
改进公路视距设计的方法及措施
在改进公路视距设计中主要从以下3个方面进行分析[3]:首先,驾驶员在公路上行车要实现超车就必须具有足够的超车时间和空间,视距设计时就应考虑到为车辆超车提供行车净空的标准要求,并在以后的施工中严格保证净空的规范质量,以确保车辆行进过程有序地完成。其次,公路设计的过程中任何设计方案的提出都要满足国家标准的要求,特别是高等级公路和主干线公路,必须满足在该路段标准车速行驶的状态下完成超车所需要的时间和空间保证。最后,公路路段中如果出现人工构造物或者边坡时,除了要保证相应的空间以外,还应该考虑到构造物对驾驶员视线的影响,可以适当设置交通标志以提示驾驶员可能要面临的路况,以尽早采取制动或其它措施来应对,预防和减少交通意外的出现。
改进纵断面线形设计的措施
纵断面线形设计主要是针对长、大纵坡的路段,在设计的过程中要考虑长、大纵坡等实际情况。路段中出现较长或者较大的纵坡路段时,就需要对该路段进行爬坡设计,除了相应的受力计算外,也要保证各种行驶车辆在该路段爬坡时车辆的性能稳定性,绝不可采取极限值计算并应用于设计中。因为如果采取极限值法进行设计,一旦车辆性能受到影响就会发生不必要的交通事故。如果必须要采取极限值时,也应该辅助以相应能够有效降低车速的措施,或者设置醒目的道路警告交通标志,提前向驾驶员提示预警,让其尽早采取措施以减少由于特殊路段行车不当而引起的交通安全事故。
改进平面组合设计的措施
组合设计的目的通过平面上直线与曲线的交叉或者其它方式的纵断相接,为驾驶员提供良好的行车环境,以预防和减少交通意外的出现。例如,公路路段中出现急转弯或者连续陡坡的情况时,通过平面曲线设计将道路平曲线设置的长于平面竖曲线,可以有效降低车辆行驶该路段过程中的不适应,从而降低交通意外的发生概率。直线纵断面在驾驶员行车的过程中可能会造成视觉上的阻碍,在公路设计中应注意避免,同时,还应考虑到驾驶员突然采取制动措施时的车辆可能行进状况,设置相应的平面区域,以降低紧急意外引起的事故发生率,确保公路交通安全。
3结语
经济的发展离不开基础设施的建设,公路交通作为我国的主要交通形式正在扮演者越来越重要的角色。公路设计是公路交通的关键步骤,良好的公路设计能够为交通安全及早地剔除隐患,减少重大交通事故的出现频率。随着我国经济建设的快速发展,公路交通安全越来越受到公众的重视,公路设计工作者需要承担的责任越来越大,在设计过程中应充分考虑交通安全的影响因素,提高公路交通的可靠稳定性。
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