考虑纵坡影响的超高渐变率及排水设计研究

针对超高渐变率与路面排水问题,考虑纵坡在曲线超高渐变段对道路外侧有"抬升"或"降低"的作用,分别在上坡、下坡条件下对超高渐变率受纵坡影响的变化情况进行研究。结果表明,上坡段纵坡对超高缓和段有"加剧渐变"作用,下坡段纵坡对超高缓和段有"减缓渐变"作用,道路设计中应做考虑。当下坡路段纵坡在0.3%≤i≤2.3%范围内,虽满足设计值,仍存在渐变率小于1/330的情况,不利于路面排水。基于研究结果,讨论了纵坡、超高渐变率与排水不良路段长度的关系,为超高渐变率设计提供参考。     

超高渐变段路面径流特征研究

超高渐变段路面径流特征研究有助于从几何设计上改善路面排水。对采用线性过渡的超高渐变段,通过零纵坡轴的确定,推导路面等高线可用反比例函数xy=k表示,经Mathematica软件建模印证,路面径流曲线为等轴双曲线,具有以下特征,径流运行坡度持续变化,从高向低运动经历陡-缓-陡过程,与零坡轴相交处为最小坡度;超高渐变段路面径流必然出现折返现象,折返区域径流行程翻倍。路面径流与几何设计高度关联,路面宽度对径流折返面积的影响比纵坡、超高渐变率大。     

基于行车稳定性的高速公路超高过渡方式对比研究

针对目前公路线性超高过渡段存在行车稳定性不足以及小坡断面排水不良等问题,对高速公路超高过渡方式进行研究。基于动力学软件CarSim仿真平台,构建了3种曲线型超高渐变仿真模型,如三次抛物线、上半波正弦型、下半波余弦型曲线;同时,以高速公路的平曲线为仿真道路模型,分析了横坡为0处的超高渐变率,验证了不同超高渐变方式下的行车稳定性,并输出了相应的稳定性参数变化情况。分析表明:多次抛物线、上半波正弦型、下半波余弦型缓和曲线超高渐变模型的超高渐变率最大值均大于线性过渡方式,分别超出50%,100%及57%。与线性渐变率为一定值不同,采用曲线型超高过渡方式进行过渡的渐变率为连续变化的值,上述超高渐变方法都在回旋线中点达到临界值,且渐变率关于中轴对称。曲线型渐变过渡起终点附近的侧向加速度、横摆角速度曲线较为平滑。通过对3类曲线型过渡形式下的排水长度进行计算分析,结果表明:三次抛物线的过渡形式更有助于超高过渡段的排水。建议超高过渡段中最大超高渐变率与零坡断面位置相结合,以此降低横向排水不畅路段的长度,增强路面排水能力。采用曲线型超高渐变模型对改善多车道高速公路长缓和曲线渐变段的稳定性及排水性能有重要意义。     

多路拱法在改扩建设计中的研究应用

高速公路改扩建项目数量逐年增加,由双向四车道改扩建为双向八车道后,如原道路超高渐变段与纵坡小于0.5%的段落叠加,扩建后由于路面宽度增加较多,雨后积水现象严重。通过对多路拱设计方法的分析研究,为原纵坡平缓超高渐变路段提供了超高渐变的方案,以解决改扩建后路面排水问题。     

路面合成坡度与超高渐变率的选用

该文结合规范和工程实例,详细分析了超高过渡变化处路面合成坡度对超高渐变率选用的影响,可为其他类似工程提供参考。     

公路合成纵坡的原理及其应用

该文从汽车行驶的纵横组合方向前轴受力分析出发,介绍了公路合成纵坡的原理及规范的规定值,并说明了超高渐变率的选用对合成纵坡的影响.将工程实例与相关规范结合,分别说明了山区公路与平原区公路超高渐变段长度取值需注意的问题,并分析了超高渐变段外侧合成纵坡与中线合成纵坡的坡差存在情况,对路线设计具有一定的参考价值.     

基于径流长度的道路S型曲线超高段分析

以高速公路单路拱S型曲线为研究对象,对3组不同车道数和7种不同纵坡工况下的±2%超高渐变段的水流路径长度进行分析。得到的主要结论:纵坡由0.5%增加到6%,水流路径长度平均增大2.83倍,纵坡越大,水流路径越长;当纵坡大于4%时,水流路径几乎都超过了限定值。以水流路径长度为控制指标,对不同车道数S型曲线平缓超高路段给出了最大纵坡修正建议。     

超高缓和段设计与路面排水

高等级公路线型设计需要采用较长回旋线时 ,超高渐变率过小 ,超高缓和段的渐变过程产生较长横向排水不畅路段。在广东这样多雨及水系发达的地区 ,这些问题尤为突出。针对《公路路线设计规范》中有关超高缓和段的一些规定与路面排水之间的矛盾 ,参考日本《高等级公路设计规范》中有关这方面的规定 ,提出商榷意见     

S形曲线超高过渡设计方法研究

在山区公路设计中,由于地形限制,路线线形复杂,小半径曲线、连续曲线较多。对于无中间带公路S形曲线,若按两个基本形曲线对其进行超高过渡设计,路面在一定长度范围内连续由单向横坡面变为双向坡面,再变为单坡面,行车安全性、舒适性较差,对路容和横向排水亦有不利影响。针对基本形曲线超高设计法的缺陷,在现有研究基础上,提出基于三次曲线的连续过渡法和综合法两种改进形超高过渡设计方法,并对其适用性及可能引起的过渡段附加纵坡过大和横向排水不畅问题进行分析。结果表明:连续过渡法适用于两端圆曲线超高横坡与两段缓和曲线长度比值相同的S形曲线,相对于基本形曲线法,缓坡段长度更短,有利于横向排水,但当两端圆曲线上超高横坡差大于8%时,采用三次曲线连续法所需最小过渡段长度大于基本形曲线法,需验算过渡段长度是否满足要求;综合法则不会出现反超高,且在允许超高范围内缓坡段长度均小于基本形曲线法,但当其中一侧超高横坡大于4%时,若采用三次曲线综合法,需对过渡段长度进行验算。     

公路工程设计准则若干问题解说(三)

1.平曲线超高怎样计算(1204)? 计算曲线超高横坡度的公式与计算平曲线半径的公式一样,只是形式变化一下,即: i=V~2/(127R)—Φ_2………………(1) 式中:i—超高横坡度; V—行车速率(公里/小时); R—曲线半径(公尺); Φ_2—车轮与路面间的横向摩擦系数。从公式(1)可以看出,超高横坡度值与曲线半径值成反比,当曲线半径小于设计准则表2—2中的数值时,需要设置超高。在设计准则里,超高横坡度值的范围规定为2～6％;在表2—4中规定了各级路的最大超高横坡度。如果引用各级路的最小半径和设计行车速率,按公式(1)计算各级路的最大超高横坡度,所算出的结果将比规定数值大的多。     

软土地区倒装路面结构的差异沉降控制标准研究

为得到软土地区典型倒装路面结构的差异沉降控制标准,采用数值分析方法,对路基双侧拼宽下倒装路面结构的差异沉降控制标准进行研究。结果表明,若底基层容许拉应力为0. 139 MPa,则容许差异工后沉降为2 cm、路拱横坡变坡率为0. 2%;若底基层容许拉应力为0. 35 MPa时,最大差异工后沉降的控制标准可提高到5 cm,容许的路拱横坡变坡率可提高到0. 5%。相对于倒装路面,半刚性路面对差异沉降的容忍性更高。     

高液限红黏土回弹模量试验

土基回弹模量是路面结构设计中一个非常重要的参数,直接关系到路面结构的安全性和经济性。采用室内承载板法分析了高液限红黏土回弹模量与压实度、含水率、稠度和压实度、龄期以及最不利条件下回弹模量与压实度关系。结果表明回弹模量与含水率关系可以用幂函数E=Aw-n形式拟合;回弹模量随压实度的增大而增大;回弹模量与压实度和稠度指标具有良好的相关关系,不同地区不同土质其回归关系是不相同的;回弹模量随着龄期的增长有一定提高。同一压实度时,最不利条件下与最佳含水率条件下高液限红黏土回弹模量的相关关系为:E最不利条件=0.461 5E最佳含水率条件+21.041,R2=0.996 1。     

P5含量对路基粗粒土动力特性影响规律试验研究

为了研究P_5含量对粗粒土动力特性的影响,开展不同P_5含量粗粒土的大型振动三轴试验。试验结果表明:当P_5=10%～70%时,增加P_5含量能显著增大试样最大动弹性模量,P_5含量从50%增至70%时,最大动弹性模量增长26.2%。当P_5=70%～90%时,最大动弹性模量呈下降趋势。试样最终轴向累积应变,最大阻尼比随P_5含量增加先减小后增大,在P_5=70%时达到最小值。在振次N=1 000次以前试样完成大部分变形累积,且轴向累积应变增长速率不断减小;在振次N1 000次以后,轴向累积应变增长速率保持在一个较低水平,试样只有很小的累积变形,曲线趋于稳定,表明试样在该级荷载下处于稳定状态,其动力响应也趋于弹性。     

基于安全仿真模型的小半径环圈匝道超高设置研究

为加深对互通立交小半径匝道的行车安全性和匝道超高之间关系的认知,综合天气,道路线形等因素,利用行车动力学仿真软件建立小半径环形匝道仿真模型,选取车辆的临界附着系数和横向荷载转移率为侧滑和侧翻风险指标,通过改变超高e值,分别分析了不同天气条件下大货车在小半径匝道段行车的侧滑和侧翻风险。研究结果表明:《公路立体交叉设计细则》中规定的匝道圆曲线半径最大值为8%,当因工程特殊性采用最大值时,在晴天路面干燥或雨天路面湿滑等条件下,大货车侧滑,侧翻危险性均较低,但横向力系数较大,驾驶员及乘客有车辆行驶不稳定,有倾覆的危险感的心理活动;当在路面积雪的车辆行驶条件下,e=7%和e=8%对应的路段侧滑风险较大,但当超高值增大至9%时,小客车侧滑风险显著降低。     

基于驾驶安全舒适性的山区双车道速度限制研究

为综合考虑山区双车道行驶安全舒适性对速度的限制,基于交通安全工程理论,采用多元非线性数值回归分析技术,探讨了平曲线半径R、坡度i、坡长l与事故当量损失率P的相关关系及P、弯道速度V与心率增长率N的相关关系,建立了道路线形安全性评价模型和驾驶员行驶舒适性评价模型,并在对模型进行显著性检验及可靠性验证的基础上,推导限制安全舒适速度V。结果表明:在安全性最高的一般弯、坡路段阈值P=80、N=20%时,V=35 km/h达到最佳行驶安全舒适性;在安全性最低的急弯、陡坡路段阈值P=498、N=40%时,V=10 km/h为最大限制速度。     

高速公路拓宽路基差异沉降有限元模拟及控制指标分析

针对目前中国高速公路拓宽改建中的新老路基差异沉降进行研究,利用有限元软件ABAQUS分析"余弦曲线"状差异沉降对路面结构的影响,比较最大差异沉降从1cm增加到10cm时路面应力情况,提出相应的差异沉降控制指标:最大横向变坡率为0.4%、一般横向变坡率为0.254%。     

旧水泥混凝土路面上沥青薄层罩面力学响应分析

为了研究旧水泥混凝土路面上沥青薄层罩面的力学行为,运用BISAR程序对荷载作用下旧水泥混凝土路面上沥青薄层罩层层内及层间力学的响应规律做了分析,通过定义最不利值探讨了材料和荷载参数变化对罩面层结构应力的影响。结果显示:超载对罩面层的影响比罩面层厚度和模量的增加对罩面层的影响要大;当荷载、罩面层模量、罩面层厚度同时增加50%时,罩面层模量对减小εmax、γmax最有利,增大模量可以减小剪切变形,增强路面的抗滑移能力;从减小最大剪应力γmax的效果来看,增大罩面层模量比增加罩面层厚度更合理。     

基于关联规则的高速公路纵面线形事故风险概率研究

随着汽车保有量持续增加,交通事故问题仍然严重,虽然基于事故的道路线形模型研究比较成熟,但由于事故数据缺失,很多模型是否可行很难判断。以事故统计数据为基础,通过交通事故风险概率的分析研究高速公路纵断面线形指标的合理性。通过对不同分类竖曲线段和纵坡度、坡长不同组合段事故风险概率的分类统计,利用改进的管理规则对不良线形组合和事故风险概率变化趋势进行分析。以支持度和置信度作为关联规则生成的筛选条件,提升度作为关联规则关联性的评判标准,由提升度大小将关联规则的关联性分为4个不同的区间,更加直观地表达道路纵面线形与交通事故之间的关系,并基于行车安全提出了推荐指标范围。结果表明:同向竖曲线上的事故黑点明显多于反向竖曲线;大半径竖曲线接短坡或者长坡接小半径平曲线时事故黑点较多;凸曲线间的直坡段长度在100～500 m之间时事故风险概率较高;凹曲线间的直坡段长度在100～400 m之间时事故风险概率较高;凸曲线直坡长度应与竖曲线半径大小相配合,凹曲线半径应尽量取到60 000 m以上;事故风险概率随着纵坡度的增大呈现先减小后增大的趋势,当纵坡度大于4%之后事故风险概率增大较明显,当纵坡度小于0.5时,事故风险概率较高;当坡段长度小于400 m时,事故风险概率较高,尤其是坡长小于250 m时。     

沥青路面集中排水影响分析与响应识别

如何通过路侧排水口将路面径流快速排出是路面集中排水设计需要解决的关键问题。为了分析路面宽度和坡度变化对集中排水的影响，准确识别集中排水条件下排水口泄流能力与影响范围，基于水动力学理论得到路面二维浅水方程，考虑降雨、地形、流体阻力等因素对路面径流变化的影响作用，建立路面径流运动变化分析模型，并采用实际观测数据对模型参数进行验证。结合实际工程建立路面数字高程模型，在设计降雨条件下，分析路幅宽度增加和坡度变化对路面径流深度分布和路面集中排水能力的影响作用，对比不同坡度组合下的路面排水量，并识别路侧排水口影响范围。研究结果表明：路面排水量、路面径流流速、路面径流汇流时间是路面集中排水研究需要考虑的重要方面；采用路缘石开口进行集中排水时，路侧缘石对路面径流的汇流过程具有明显的拦阻作用，路肩范围内出现壅水现象；较低的路缘石高度可以减少路侧壅水对外侧行车道的不利影响，进而提高路面行车安全；对于模拟条件下（横坡2%）的固定排水口布置形式，存在相应的排水最优路面纵坡值范围（1%~1.2%）；路面径流的汇流方向与路面合成坡度方向不一致，当路面宽度增加时，路面汇流路径增长显著，路宽24.5 m时，路面径流没有就近从排水口流出，汇流路径沿道路纵向超过70 m。     

剪胀角对含软弱土层非关联塑性土质边坡稳定性数值分析

为了分析剪胀角对含软弱土层非关联塑性土质边坡稳定性影响分析,本文基于在折减的过程中满足剪胀角小于内摩擦角的条件下,利用强度折减法,通过改变除软弱土层土以外的边坡土质的剪胀角,其中剪胀角分为0°、3°、6°、9°、12°,以此分析软弱土层厚度H为0m、1m、2m时的边坡安全系数。结果显示:固定各软弱土层厚度,随着边坡土质剪胀角的增大,边坡失稳时滑动面逐渐减小;固定各边坡土质剪胀角的变化,随着软弱土层厚度的增大,边坡失稳时滑动面逐渐增大。通过边坡安全系数分析发现,固定各软弱土层厚度,随着边坡土质剪胀角的增大,边坡安全系数逐渐增大;固定各边坡土质剪胀角的变化,随着软弱土层厚度的增大,边坡安全系数逐渐减小。其中,软弱土层厚度H=0、1、2m时,边坡安全系数随着边坡土质剪胀角从0°到12°变化分别提升了0.088%、1.006%、0.091%,虽然软弱土层厚度H=1m时边坡安全系数提升最多,但软弱土层厚度H=1、2m时边坡安全系数均小于1,还是存在危险状况,在现实工程中,可通过控制剪胀角小于内摩擦角的条件下提高边坡土质剪胀角来提高边坡安全系数。