浅谈山区高速公路线形设计的几点体会

结合张石高速公路保定段设计,从选线原则、平面线形、纵断面线形设计、对山区高速公路线形设计进行探讨。     

山区高速公路湿陷性黄土地区的桥涵设计

结合祁(县)临(汾)山区高速公路的勘察设计,从湿陷性黄土的力学持性及对桥涵工程可能造成的危害,对湿陷性黄土地区的桥涵设计、地基处理及地质病害的治理措施,作些探讨。     

山区公路纵坡段驾驶人脚操纵特征及驾驶负荷

为证实山区道路纵坡参数与驾驶人生理指标之间的相关性,明晰纵坡路段参数影响驾驶负荷的内在机制,在3条山区双车道公路上开展了小客车实车驾驶试验,采集道路纵坡参数、真实驾驶习惯条件下的驾驶人心电信号、加速踏板力和制动踏板力。基于实测数据,描述制动和加速踏板力幅值的分布特性,分析坡度值对踏板力的影响;探讨加速踏板力、制动踏板力与心率增长率H之间的关联度,并建立H与踏板力之间的回归模型,最终从体力和精神负担两方面揭示了纵坡路段驾驶负荷的形成机制。研究结果表明：制动踏板力的均值和特征分位值均高于加速踏板力,对应最高使用频率的制动踏板力幅值也高于加速踏板力,即下坡路段踩踏板操作的体力负荷更大;踏板力与H正相关,其中下坡制动踏板力与H之间的相关性更强,表明下坡路段尤其是陡坡路段的踏板操作更容易导致精神负担;当踏板力超过某幅值之后,部分驾驶人的H对踏板力的增加变得敏感;对纵坡单元各被试驾驶人的H和踏板力数据取均值,发现在消除驾驶人的个体差异之后,H踏板力的相关性变得更高。     

山区高墩矮塔斜拉桥结构与美学设计

洪溪特大桥为跨越峡谷的山区桥梁,采用(150+265+150) m的双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥,桥塔横桥向为Y形,顺桥向塔柱截面从塔底往上逐渐线性收缩,到达上塔柱斜拉索锚固段后再线性渐变加大,塔梁固结,索面向外倾斜。通过强化桥面以上的结构体量,实现高墩矮塔斜拉桥桥面上下比例的协调匀称。采用MIDAS Civil进行空间有限元分析,整体计算结果表明结构满足规范要求。进行了塔梁固结部位局部分析和上部结构横向计算,采取了加大加腋尺寸和增强配筋的措施,改善应力集中效应,主梁横隔板内配置预应力钢束以平衡斜拉索的横桥向水平分力。采用规范简化公式法和欧拉临界荷载公式法计算塔柱计算长度系数,实现塔柱结构设计的经济性和美观性。     

干线一级公路交通组织设计研究

现有部分一级公路功能与交通需求不相匹配、平面交叉和出入口布设密集、路段和交叉口的交通组织不甚合理，导致公路通行效率较低、道路安全性较差。以上海市大叶公路为例，对干线一级公路交通组织进行了设计研究，基于公路的功能定位选用相适应的技术指标，通过合理的一般路段与平面交叉口交通组织设计以及指路标志设计，提升了公路的整体运行效率和交通安全，并为后续干线一级公路的建设提供了一定的工程经验和设计参考。     

复杂艰险山区高速铁路减灾选线设计研究

复杂艰险山区地质灾害问题十分突出,工程建设条件差,高速铁路线型标准高,适应地形及绕避不良地质的灵活性差。对于长达数百至上千公里的复杂艰险山区高速铁路带状工程,众多的地质灾害绕无可绕、避无可避时,只能避大就小,海量筛选技术可行、经济合理、风险可控的线路和工程方案。高效识别“长线路、宽廊道”范围地质灾害,量化百年服役期铁路工程安全风险,科学确定“宏观走向”“空间线位”“工程设置”等多层次风险调控举措,实现以“减灾”为核心的方案群多目标智能优化,是复杂艰险山区高速铁路成功修建与安全运营的关键。本文简介了复杂艰险山区高速铁路减灾选线设计成套技术,该技术以“一套减灾选线理论与方法”+“三大减灾选线支撑技术”为核心,成功突破了复杂艰险山区修建高速铁路的技术瓶颈,支撑了6300 km复杂艰险山区高速铁路的工程建设,指导了1.3万km高速铁路的勘察设计,并被其他陆地交通项目借鉴利用,在服务“交通强国”战略、“一带一路”建设中具有重大意义并具有广阔应用前景。     

山区河流航道整治施工对水生态环境的影响

山区河流航道整治一般采取筑坝、疏浚、炸礁、护岸等工程，在施工中不可避免对现状水生态环境造成扰动。以岷江下游航道整治一期工程为例，通过对代表性河段施工前后的水质、浮游生物、底栖动物、鱼类等种类和资源量开展现场监测，研究发现：施工前后水体化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、石油类、悬浮物的浓度有所升高，但均未超过相关标准限定值；藻类、水生维管束植物、浮游动物、底栖动物、鱼类等施工前后无明显减少。因此通过合理的时间、空间的施工避让，航道整治施工对山区河流水生态环境的影响较小。     

山区超大跨径拱桥缆索吊装系统设计研究

山区拱桥常采用无支架缆索吊装斜拉扣挂法进行安装，缆索吊装系统的合理布置对整个工程的造价、工期及风险控制均有着重要的作用。结合苏坝特大桥独特的施工环境，拱肋安装采用吊、扣分离体系，受力明确；同时，充分利用现场地形地势条件并本着永临结合的思路，对吊、扣塔基础及锚固系统进行了巧妙设计，极大的节省了工期、降低了成本；此外，研发了无辅助措施自行式承索器系统，实现了承索器无动力行走，解决了绳索下垂、缠绕等问题。通过本文的系列研究，以期为山区大跨径拱桥缆索吊装系统设计与施工提供借鉴、参考。     

共享电单车在山地城市道路的适应性研究

共享电单车作为“最后一公里”较好的出行选择，因其具有良好的驱动性和便捷性，在道路坡度较大的山地城市拥有较高的潜在出行需求。然而，作为一种新兴出行模式，共享电单车是否适应山地城市，山地城市道路如何适应并促进共享电单车的发展推广，目前尚无相关的研究。为填补该领域研究空白，提升共享电单车用户群体的出行安全，促进共享电单车在山地城市的推广，优化共享电单车在山地城市的规划布设，通过问卷调查、实地试验以及运营大数据分析等方法，分析了共享电单车用户的骑行体验、骑行偏好、道路爬坡能力、出行分布等信息，认为共享电单车用户的人行道骑行体验普遍劣于车行道骑行体验，在道路规划设计时，应结合实地道路路权使用情况，尽可能在车行道设置安全的非机动车道；共享电单车可以在坡度不超过12%的山地城市道路完成爬坡，但坡度超过11%时，电单车的骑行速度受到较大影响，建议设置非机动车道的道路最大纵坡控制在11%以内；电单车用户群体主要根据出行目的选择路线，且更愿意在宽阔的主、次干路骑行，建议在坡度小于11%的主、次干路设置电单车通勤路线；共享电单车需根据山地城市道路特点，增加及提升车辆本身的设备，如增加反光镜、夜间尾灯亮度等。     

基于CFD的双道超车过程气动特性分析

基于计算流体力学（CFD）中的动网格技术对双道超车进行了数值模拟，研究表明，双道超车过程中，3辆车周围均出现强烈的压强和空气流速变化，当主超车在两车之间时，流场变化更为复杂。随着车辆相对位置的变化，3辆车周围的涡形态发生明显变化，涡的变化消耗流场中的能量，使车身受力发生变化。行驶过程中，3辆车的侧向力、风压中心位置和横摆力矩均发生明显变化。绝对速度增加，主超车与被超车的最大侧向力均呈线性增长，给车辆行驶稳定性带来负面影响。