贵州山区公路改造边沟优化设计论文

以下是小编收集整理的贵州山区公路改造边沟优化设计论文，本文共8篇，仅供参考，希望对大家有所帮助。本文原稿由网友“Oliver”提供。

篇1：贵州山区公路改造边沟优化设计论文

贵州山区公路改造边沟优化设计论文

摘要：本文结合几段公路改建工程施工的实际情况,对公路改建工程排水设计谈几点看法。

关键词：改建工程 边沟 优化设计

西部大开发战略实施以来,贵州公路建设得到了长足发展,不但新建了几条高等级公路及高速公路,而且还对原有的国省道及县乡公路进行了大力改造,从实施3000公里改造以来,累计改造(建)里程达到13000多公里。使得贵州的公路面貌大大改观。

1、目前公路改建设计现状

在公路改建设计过程中,由于资金紧张,公路从设计到开工周期短,设计任务较重,设计经费较少,公路设计深度较浅。笔者结合近几年的公路改造施工经验,对山区公路改造工程边沟设计谈几点看法。

公路改建设计中,大多依据原有公路状况和地形条件,充分考虑交通保畅和尽量利用原公路作为改建后的路基,尽量节省工程投资为原则进行设计。

目前公路改造工程的边沟设计大多只考虑了横断面的情况,对挖方路基地段填筑高度小于边沟深度的填方路基地段均设置加固边沟,而路堤靠山一侧的坡脚很多没有设置边沟。设计没有结合路基平面线型、纵断面情况及自然条件,使得需要设置边沟的不满足上述条件的地段没有设置,部分满足上述条件但边沟作用不大的地段却设置了边沟,因此造成了边沟设置不合理,路基排水系统不完善。

2、贵州公路的特点

贵州共现有各种公路3万多公里,其中等外公路占总里程的60%。近几年改建的公路大多是50~70年代修建的,公路等级低,多为泥级碎石路面,边沟多为土边沟,未经任何加固处理,抗灾能力弱,遇雨季水毁特别严重。

根据路线经过地形地貌及所处的位置,公路的路线分为沿溪线、山腰线、越岭线和山脊线,各种路线在贵州公路中均有分布。由于贵州地形以山地丘陵为主,山腰线及越岭线大约占总里程70%。

路基横断面形式上有填方路堤、半挖半填路基和挖方路堑。在山区公路路基中尤其以半挖半填路基和挖方路堑形式居多,特别对于50~70年代修建的公路,路堤形式很少。

3、边沟优化设计原则

由于公路改建工程投资资金紧张,公路改建工程不可能向高等级公路那样设置完善的排水系统,但是通过优化设计,可以在保证满足公路路基排水要求的前提下尽量节省资金。

根据公路改建设计时除少量需要改线或拓宽路基外,大多在原公路路基上砌筑护肩形成新的路基。改线和拓宽路基形成新的堑坡或堤坡,砌筑护肩形成新的路堤。边沟的优化设计在排水系统设计完成后进行,先检查满足路基挖方地段和填筑高度小于边沟深度的.填方地段是否均按要求设置了边沟,然后结合路线纵断面及地形、地质条件对边沟优化设计。

(1)、堑坡坡脚边沟应连续设置：由于改线及拓宽路基形成的堑坡一侧及填方高度小于边沟深度地段已经设计了边沟。优化设计只需在填筑高度大于边沟深度地段根据纵断面图和地形图决定是否增设边沟(C横断面右侧)。

(2)、连续堤坡一侧不设边沟：由于最初设计时填方高度小于边沟深度的地段均设置边沟,并没有考虑地形及纵坡的实际情况,优化时取消连续堤坡一侧边沟,根据路基外具体情况决定采用土质边沟或降低路基外土体(B断面左侧)。

(3)、越岭垭口路堑边沟优化：山区公路越岭垭口路堑一般较短,多数小于50米。越岭垭口靠连续堤坡侧边沟可根据路堑的长度、路线纵坡及地层情况决定是否设置浆砌片石边沟。对于长度短(小于30米)、纵坡小、边坡矮且处于平曲线外侧地段可不设置加固边沟,只需开挖土质边沟就能满足要求。而长度大于30米的路堑则需要设置加固边沟。

4、工程实例

笔者自来参与了S212线K61+000至K82+000段、S212线K0+000至K33+000段、X039线K0+000至K23+000段的公路改造施工过程。并根据优化原则对上述项目的排水系统进行了优化,在满足要求的前提下为业主节省了投资,并且排水系统更加完善。

S212线K61+000至K82+000段改建工程起于毕节地区赫章县与六盘水市水城县交界处,迄于赫章县寒婆岭,全长21公里,为山岭重丘区三级公路,路基宽度8.5米,水泥混凝土路面。原设计矩形边沟16218米,优化设计后实际施工矩形边沟19312米,堑坡侧边沟连续设置,增设部分排水沟及开挖部分土质边沟,增加投资24万元。

S212线K0+000至K33+000段起于毕节地区赫章县与云南省镇雄县交界处,讫于赫章县六曲镇,全长33公里,为山岭重丘区四级公路,路基宽度7.0米,沥青表面处治路面。原设计矩形边沟49385米,优化设计后实际施工矩形边沟43530米,堑坡侧边沟连续设置,增设部分排水沟及开挖部分土质边沟,节省投资20余万元。

X039线K0+000至K23+000段起于毕节地区纳雍县县城,讫于纳雍县张家湾镇,全长23公里,为山岭重丘区三级公路,路基宽度7.5米,沥青表面处治路面。原设计矩形边沟共17721米,由于该路段投资有限,优化时石质堑坡路段不设加固边沟,优化设计后实际施工边沟16815米,节省投资5万元。如按上述原则优化后边沟长度不低于23000米,将增加投资35万元。

上述项目建成以来,运营状态良好,排水系统满足要求。

5、结论

(1)、山区公路堑坡长度约等于公路里程,原设计加固边沟长度小于公路里程的,优化设计后将增加投资才能使堑坡侧边沟连续;相反原设计加固边沟长度大于公路里程的,优化设计后将节育投资。

(2)、堑坡侧边沟设置不连续的情况下,应结合地形地质情况对未设加固边沟地段进行处理,才能满足排水要求。

(3)、优化设计时必须严格结合纵断面及实际地形进行,否则可能达不到预期的设计效果。堤坡侧取消加固边沟后应采取一定的措施对其进行处理,保证满足排水要求的前提下节省投资。

(4)、对于石质路堑可根据实际情况取消加固边沟,只对沟底作适当处理即可。

篇2：山区公路改造景观设计研究论文

由于山区道路崎岖，路线设计不规格以及对地形的不熟悉，对人们的出行安全有一定的威胁，或者由于路途遥远行走不方便，耽误时间以及浪费相关资源。因此需要对山区公路进行改造与景观设计，建立一个舒适、安全、便捷的山区交通道路[1]。山区公路的改造以及景观设计，不仅可以改善山区旧面貌，与自然环境和谐对应，减少车祸事故，而且可以提高山区环境保护意识和山区公路段的环境卫生水平，建立生产发展、乡风文明、村容整洁的山区新景观。利用先进技术对山区公路进行改造与景观设计，提高人们的精神文明建设和出行安全性，山区公路的改造与景观设计对公路的顺利发展有重要的意义。

2山区公路的'工程概况

一般情况下，山区地形由于气候条件、地质情况多变造就了山区公路改造的困难与复杂，比如，山体结构属于多石少土、山区沟壑纵横以及需要大量人力物力开通隧道等。因此在山区公路改造中存在一定的安全隐患：

①很难掌握地质结构以及外围的环境因素，相关人员在勘察路线的时候会出现一定漏洞，加大施工的安全威胁，比如，泥石流、山体滑坡等意外事故；

②由于地质复杂多变，对于公路的长久性和稳定性没有绝对保证，会严重破坏周边环境，危及人身安全；

③山区公路的相关设计不合理、不全面，隧道照明不符合相关标准等，增加山区公路改造设计的安全隐患。山区的公路建设与改造的工程中，也存在一点的问题：

①人们会忽略山区环境保护，忽视自然生态环境的协调发展，导致山区公路与实际标准不搭调，影响山区公路的环境保护以及外观设计的美感；

②相关负责人一般会为了交通方便，而减少很多山区公路改造程序。比如，施工前地理环境的勘察、公路开发的目的不明确、对施工的具体项目没有深入的了解等问题，影响公路施工周期，增加施工成本以及影响公路的耐久性。因此应该加强人员对山区公路设计观念，普及更多的山区路线与保护环境知识，转变观念，充分发挥他们对山区公路改造以及景观设计的创新思想与设计理念，构建和谐山区公路。

篇3：山区公路改造景观设计研究论文

3.1施工安全分析

安全问题是所有工程项目的核心原则以及首要原则。由于山区公路地形复杂以及地质情况多变，因此在公路改造及景观设计中出现一定的安全隐患，为避免这些问题，做好相关的安全措施，具体的施工安全分析方案有：

①重视山区公路的地理结构，深入、全面的收集以及整理山区公路地形资料，了解山区的气候条件、水文结构以及路线的规划方案，为山区公路的改造及景观设计提供可靠的依据；

②选择自然灾害发生频率较低的路段，避免与周边危险性较高的物体接触，以及拉开被频繁破坏的山区路线距离，保证山区公路的稳定性与安全性；

③确保山区公路的改造与施工条件相符合，提高施工质量，保证施工顺利；

④加强山区的人文精神。在山区景观设计中，注重公路与环境的美观与协调，不仅可以确保山区公路的安全与便利，而且为山区建设了一道靓丽的风景线，使地理环境与人力资源和谐相处。

3.2设计理念分析

在山区公路改造及景观设计中，创新山区设计理念，为共建山区公路的独特性创建良好条件，对山区公路的设计理念进行了分析。

①相关设计人员拓展公路设计思路，充分发挥创新思想，注重山区的自然属性，将公路设计方案与山区地形有机结合，科学选线，然后对山区公路进行改造以及景观设计，合理建设山区公路，体现山区风景的美观与和谐；

②转变人员对山区公路改造与设计的单一观念，重视它的应用价值，彻底贯彻山区地形以及路线的分析研究，深入了解地质选线，选取施工工程的最优项目，有利于节约资源、保护环境，从而可以快速有效解决施工工程中出现的问题。比如，在施工过程中，选取公路宽度不够的位置，会出现车辆堵塞。不仅影响工程完成周期，而且破坏已完工的相关项目。

3.3工程项目分析

在山区公路的景观设计中，为使公路合理、美观且耐久，有以下几个施工项目对策进行了分析：

①对原有路线事故频繁以及设计不合理的位置，全面、深入分析。在施工改造中，优化项目类型，提高路段的安全性，减少公共物品的破坏；

②对于有弯道的路线，安装明显的安全提示路牌，以及减小公路的坡度。对于较陡峭的路段，应该整顿周边环境，比如，外围加护栏，移植树木加宽道路等等，从而减少行车安全隐患；

③山区公路改造中减少破坏生态环境，维护生态和谐；尽量不要大挖大填，减少一定的经济成本，灵活安排路段改造。由于多数人对山区路线都不熟悉，为满足需求，应该在山区公路改造中，安置公路路线信息指导图，快速准确引导路人的行走方向。在山区公路的十字交叉口设置信号灯，支路口安装减速带以及在人口分布密集的公路地区安装测速区，加强人们的安全意识，避免交通意外发生。在公路景观设计同时注重服务设施，比如，在枝叶茂盛的公路附近建立休息区或观景台，体现公路交通的人性化。不仅可以让行人欣赏美景，而且可以防止司机疲劳驾驶，从而使山区公路景观充分展现“以人为本”的设计理念。应该在山区公路改造中加入绿化设施，不仅有效利用山区的各种物种资源，而且体现出大自然真正的美，使山区公路景观与生态自然相融合。

4结束语

改建过程中，应注重山区的环境因素以及地形结构，将两者相结合，从山区整体出发，深入、全面贯彻公路改造与景观设计，保证山区公路的安全、舒适、便利，让更多的人体验大自然的美丽。文章通过对山区公路的改造与景观设计的分析，采用加强安全意识、创新改造观念以及健全景观设计政策，为山区公路的顺利改造与设计提供有力的保障。

参考文献：

[1]马赞.山区低等级公路升级改造技术研究[D].长安大学,.

篇4：优化山区公路路线设计的探讨

优化山区公路路线设计的探讨

结合自己设计工作的经验,并通过与国外发达国家山区公路设计指标运用资料的对比,提出几点关于我国山区公路设计方面的建议.

作 者：张耀镇  作者单位：福建省南平市交通规划设计院 刊 名：黑龙江交通科技 英文刊名：COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG 年，卷(期)： 32(1) 分类号：U416 关键词：山区公路   设计   选线   路线  

篇5：低碳公路优化设计论文

低碳公路优化设计论文

1加强施工阶段的低碳优化控制

1.1积极使用高新施工设备

当前我国的机械制造业和发达国家相比还存在较大差距，我国在内燃发动机的设计和制造方面与世界先进国家相比，落后了近二十年，燃油经济水平、平均能源利用率等各项标准也都落后于西方发达国家，这种情况在一定程度上对我国的低碳公路建设产生了负面影响，所以，在道路的施工过程中我们要加强高新技术施工设备的应用，同时，还要加强对其耗油量、燃料使用率等各项参数进行仔细评估，一旦发现有不符合标准的设备，一定要第一时间对其进行维修保养，如果依然满足不了运行需求，必须及时替换掉，积极使用高新技术环保的设备继续开展作业。

1.2施工过程中积极应用新型环保材料

随着人们环保意识的不断增强，公路建设领域也研发了很多低碳环保材料，其中温拌沥青混合料、沥青路面再生等新型材料表现最为明显。温拌沥青混合料是一种拌和温度介于热拌沥青和冷拌沥青之间，但是其性能却能够达到或接近热拌沥青混合料的环保型沥青混合料。温拌沥青混合料技术能够在很大程度上节约燃料油，减少有害气体地排放。

1.3制定科学合理的公路施工方案

在进行道路施工之前，设计规划人员要制定出科学合理的施工方案，为公路的低碳环保提供保障。具体可以从路基设计、坡度设计、防雨水冲刷设计等方面入手，此外，还要科学合理安排借土弃土的位置，合理地选择砂石料供应商，从而提高工作效率。

2加强公路运营管理过程中的低碳优化控制

2.1完善交通体系运行管理方案

前文提到交叉口的存在会在对车流量造成较大影响，所以对交叉口进行合理的信号配时设计是非常必要的，如果交叉口的间距比较短，就可以采取信号联动措施，保证交叉口具备良好的服务水平，减少交叉口对车辆正常行驶的影响，从而减少车辆的燃油消耗以及尾气排放；须对交通标志、道路标线等进行重新规划，必要的时候可以采用动态的信息展示板，这样驾驶员不仅能够获得更多的交通信息，选择最合适的行驶路线，减少了不必要地绕行，同时公路的服务水平也能够得以提升，最重要的是车辆可以保持匀速行驶，减少尾气排放，有利于实现低碳环保的目的。此外，交通运输管理部门也可以通过多种方式鼓励居民拼车出行，提高车辆的运载率，这样不仅能够缓解我国当前的.交通压力，也能够减少二氧化碳地排放。

2.2完善公路的基础设施

交通运输管理部门要积极引进先进的服务系统，提高车辆通行效率，规避不必要的拥堵。当前，在交通领域内最受欢迎、应用范围最广泛的就是ETC系统，该系统是当前世界上最为先进的收费系统，车辆在通过收费站时不需要停车，而是通过车载设备实现对车辆信息地识别、付款等功能，该系统非常适用于高速公路，通过该系统能够使车辆通行速度得到巨大提升，减少拥堵，降低温室气体地排放。

3结语

随着我国经济的快速发展，公路在产生巨大经济效益的同时，也成为二氧化碳排放量最大的区域。无论是道路建设施工还是稳定运营阶段，都会有大量的能源资源消耗从而产生温室气体，对生态环境产生影响。本文从多个角度论述了公路低碳环保的途径，希望能够帮助我国社会主义和谐社会的建设。

篇6：山区低等级公路桥梁设计要点论文

山区低等级公路桥梁设计要点论文

摘要：山区低等级公路平、纵、横坡指标低，回头曲线较多，半径很小，在桥位服从路线走向的前提下，常常会出现集弯、坡、斜于一体的桥梁，使其受力计算复杂难以掌握。因此，以某三级公路设计为例，对山区低等级公路桥梁布设方式及受力形式做了一些探讨。

关键词：山区；公路；桥梁设计；小半径

中图分类号：U442.5文献标志码：B文章编号：1009-776701-0056-04

山区低等级公路的建设不同于平原、丘陵地区，如山区地形复杂，纵、横地面线起伏大，高程差别明显，跨越V型深沟的几率大，平曲线长度占路线总长度比例较大，回头曲线多，桥梁往往设置在曲线处，转弯半径小，超高大，平曲线范围内桥梁变宽，施工条件恶劣，便道难以铺设等等，这些因素增大了桥梁布设难度且梁体受力不明确，因此必须根据实际条件，多方面加以考虑，若忽略了某一控制因素，桥梁的布置和受力就会不合理甚至难以施工。

1工程概况

某山区三级公路，路线总长度70多km，平曲线比例大且半径小，占路线总长近70%，极小半径达21.55m；地面高差大，坡度变化频繁，起点高程为2116m，终点高程为600m，高差约为1516m；路线最大纵坡为9.06%，已达极限纵坡值；大部分桥梁跨越山脊间深沟，纵、横向坡面高差大、坡度值小，较陡峭，高差近50m。尤其是路线后半段，公路沿半坡面展线，回头弯多，不稳定斜坡、陡崖等地形分布较广。山区公路建设受地形、经济等条件的限制，一般是顺着山形地势设置路线线位，线位往往具有唯一性。受此影响，路线布设时平、纵、横3个方面都受到约束，在桥位服从路线走向的前提下，常常会出现集弯、坡、斜于一体的桥梁，因此设计中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形、地质之间的关系。

2桥梁布设方式

2.1上部构造的选取

上部结构一般采用标准跨径的装配式结构，然而路线走廊带两侧山高坡陡，沿线只有1条旧路可以使用（该路修建年代久远，路面宽度较窄，急弯多，原材料及大跨预制梁运输困难，大型机具难以进入，雨天路面湿滑，山体滑坡、滚石时常发生，给施工带来了很大的困难及危险性），在同样方案下山区桥梁的建设难度要远高于平原地区，因此不宜选用跨径较大的上部结构。山区公路平曲线比例大，超高缓和段不可避免出现在桥上，如果选用空心板或小箱梁，架梁时1片梁4个支点不易调平，容易造成支座撅起脱空，使受力不均匀，故上部断面宜优先采用T梁。当平曲线半径较小时，单跨内预制梁内、外侧边梁梁长差别大，跨中矢高较大，因此宜做整体现浇板梁或现浇箱梁，以适应路线线形及路基宽度要求。

2.2下部构造的选取

山区山脊之间冲沟较多且两侧边坡较陡，整体呈V字型，沟底较深，一般大于路基最大填土高度，且路基低侧会形成多级放坡甚至无限放坡，因此必须设桥跨越。位于倾角较大的山体斜坡上的桥台不能采用台前设有填土锥坡的桥台，桥梁布孔时应尽量采用无放坡要求的桥台（如U型桥台、薄壁台等），并适当增加桥梁长度，使桥台伸进陡坡一定距离。桥台两侧翼墙与路基挡墙顺接，以避免因桥台的设置而引起台前、台侧大面积放坡产生的不稳定性。桥墩不宜设置在冲沟沟底处。因为雨季洪水首先汇集到山谷深沟处，水流集中、流速快、流量大，会直接冲刷桥墩和桩基，造成基础裸露，而且水流夹杂着较大直径的滚石直接撞击桥墩，对桥墩是毁灭性的冲击，会严重危害桥梁安全。故在设计时，应将桥墩布置在两侧斜坡上，并且增强其抗冲刷、抗撞击的能力。由于纵、横向地面线高差悬殊，桥墩施工时为保护环境及施工安全，应选取双向坡度相对较缓的地段，还要保证原地面不大填大挖，以避免开挖过大导致山体失稳危及人民生命和财产的安全，而且环境一旦破坏将难以修复。特殊情况下桩顶会错层设置，这样墩高不同，墩柱的刚度差会造成下部构造受力不均而产生沉降差，故在设计中应保证桩底入岩深度及足够的有效桩长。弯桥平曲线半径较小时应加大墩中心间距，以增加抗扭刚度，改善梁体内力分布，保证恒、活载作用下的梁体稳定。

3关于桥位处于小半径平曲线范围的考虑

1）山区低等级公路小半径桥梁居多，但只有在特殊情况下，地形条件受到限制时才会采用极限值。如该项目中，大、中、小桥普遍都是小半径，特别是位于回头弯处的平曲线半径甚至小于30m，已经超出规范的要求，对于工程要求和地理环境而言，又没有可以进行比较的线位及方案。

2）处于极小半径处的桥梁，上部构造存在内外弧差，弯扭耦合现象明显，内、外侧梁体内力受力不明确，内、外侧支座反力差别大等现象。山区地形复杂、抗震等级高，对桥梁的结构安全要求更高，这就需要采用合理的构造设计方案及结构受力验算来保证桥梁的安全。

3）曲线段桥梁由于内侧加宽，使桥梁起终点桥宽不同，此时可分两种情况考虑：第一，平曲线半径较大，路线较顺直，桥梁起终点范围内桥宽变化幅度不大，可以采用装配式梁桥等宽布梁设计，护栏线形沿实际路线边缘布设；第二，平曲线半径较小，桥梁起终点范围内桥宽变化幅度大，此时全桥范围采取等宽桥设计，则路基窄处桥梁横向伸出路基外缘较长，路基无法和桥台顺接，美观性较差，此时可将装配式桥梁按分联、分跨变等宽设计或按实际路线线形及宽度采用现浇变宽桥设计。实际设计中往往几种控制因素同时存在，因此必须考虑周全，才能设计出较满意的桥梁方案。

4小半径桥梁验算

曲线桥与直桥受力上最重要的区别就是存在弯扭耦合作用。在弯扭耦合作用下，弯桥具有沿某一变形不动点变形的趋势，其在竖向荷载和温度变化下的变形较复杂，梁体的弯曲刚度、扭转刚度及支座的排布均会对内力产生影响，导致内力分布不均匀。故在设计中，应区别设置上部构造内、外侧普通钢筋，以保证受力合理、均衡并采取增设防止梁体整体偏移及内侧上翘的'构造措施。

4.1模型的建立

小半径桥梁受力复杂，内力分布不明确，特别是对于极小半径的情况（如R=30m），可参考借鉴的资料甚少，为保证设计合理和安全，按R=∞直桥，R=30m弯桥2种方案对比计算考虑，得出上部构造的内力分布、支座反力大小以及梁体挠度情况，以帮助指导设计。该弯桥为3跨13m连续结构，上部结构采用钢筋混凝土现浇实心板，支座采用圆形板式橡胶支座，编号由内弧侧到外弧侧分别为1～7号。借助有限元软件MidasCivil建立板单元模型模拟计算分析。板单元相比梁单元能够计算横向内力分布，体现弯桥弯扭耦合效应，与实际模型较接近，不需要计算横截面形心、剪力中心、翼板有效宽度，截面的畸变、翘曲自动考虑[1]。计算恒载、活载2种荷载工况对上部的受力影响，分析1～7号支座反力大小及分布规律，主梁外、内弧侧边缘挠度及横向内力分布形式及规律，用于指导设计中支座的选取、布置及抗弯主筋、抗剪主筋、箍筋的配置。

4.2主梁支座反力分析

计算结果见图3～6。由于桥梁结构为中心对称，所以两桥支座反力数据只以0号台和1号墩做对比分析。首先对比由恒载引起的支座反力差异（见图3、5）。桥台处直桥在恒载情况下，支座反力主要集中在1、7号支座上，占总恒载比率约为79.4%，且1、7号支座反力大小几乎相等；引起2、6号支座出现负反力主要是由于翼缘长度为1.5m，实心板厚度为60cm，1、7号支座充当杠杆支点，翼缘自重引起2、6号支座上方板底上翘，引起支座脱空，进而使1、7号支座压力增大，2～6号内部支座反力减小。对于R=30m弯桥而言，1、7号支座反力占总恒载比率约为77.4%，由于外弧侧弧长较长，重心向外弧侧偏移，致使7号支座反力比内弧侧1号支座反力大52.3%。2种桥型中1、7号支座反力总和占总恒载比例相近，但弯桥7号支座分担了更多的上部恒载。桥墩处支座反力横向差别较小，分布较均衡，这是由于0号台、2号墩分担了部分恒载重力，所以直桥上1、7号支座反力几乎相等，而弯桥7、1号支座反力差比率却为17.9%。由图4、6可知，在活载作用下，最不利工况下车道布载在外弧侧，致使7号支座反力最大，1号支座反力最小；直、弯桥反力总体分布趋势相近；桥墩处反力分布要比桥台处均匀，所有支座均没有出现负反力，但是弯桥桥台处内弧侧1号支座反力很小，仅为24.1kN，而7号支座反力则达到562.7kN，差值比率达95.7%，而相同位置直桥为80.8%。故活载在弯桥上引起的最大反力差较直桥多14.9%，设计时要注意弯桥内弧侧支座可能出现的负反力状态。

4.3主梁内力分析

为便于比较分析上部内力分布，现计算实心板1、2、3号3个断面纵向弯矩，见图7～10。为便于对比观察，将弯矩方向反向。直桥在恒载作用下，边、中跨1、2、3号3个断面纵向弯矩相差不大，最不利活载工况下，内、外弧侧弯矩最大相差50.58%。弯桥在外荷载作用下，会同时产生弯矩和扭矩，并且相互影响，使上部截面处于弯扭耦合的受力状态。恒载工况下中跨内、外弧侧弯矩最大相差18.94%，相比直桥多达18.38%；最不利活载工况下内、外弧侧弯矩最大相差63.33%，相比直桥多达12.75%。由此可知，弯桥在恒、活载工况下，内、外弧侧纵向弯矩差距均较大且长度不同，故在设计配筋时，应对内、外弧侧配筋率加以区别对待，尤其是外弧侧应重点关注，用加强配筋（如加大钢筋型号、加密箍筋间距等措施）的方式来抵抗横向弯矩分配不均带来的影响，避免因全桥统一配筋而使外弧侧配置不足而内弧侧配筋率过高的现象发生。

4.4主梁挠度分析

竖向位移是评价桥面板梁弯曲程度的一种直观方式，图11～14为上部结构挠度分布云图。由于弯扭耦合的影响，弯桥的变形比同样跨径的直桥要大，如直线桥外边缘恒、活载竖向挠度为7.326，6.773mm，弯桥外边缘恒、活载竖向挠度为10.574，9.965mm，弯桥比直桥分别大约30.7%，32%。因此曲率半径越小、桥越宽，这一趋势就会越明显。

5主要结论与建议

山区桥梁设计有其特殊性，应根据实际地形地质情况具体问题具体分析，才能设计出安全合理的桥梁方案。笔者计算中只单独考虑了恒、活载的影响，而没有考虑预应力、温度、收缩徐变等其他因素的综合影响。根据以上结构及支座受力特点，在弯桥的结构设计中，应对其进行全面的整体空间受力计算分析，只采用杆系结构或横向分布等简化方法计算，精度不能满足设计要求，必须考虑在纵向弯曲、横向扭转耦合作用下，结合自重、预应力、温度、收缩徐变和汽车荷载等因素，对梁体进行详细的受力分析，充分考虑其结构的空间受力特点，才能完成安全可靠的结构设计。弯桥支座反力与直桥相比，分布形式是曲线外弧侧大、内弧侧小，内弧侧甚至可能出现负反力，造成支座脱空。考虑由于扭矩造成的支座反力差，还应考虑曲线桥变形引起的变位方向的差异。所以支座的选取应能满足最不利工况下的最大支座反力和不同方向变位的需求，并在验算后确定是否选用拉力支座。对于极小半径弯桥应提高上部构造整体性和稳定性，尽量选择横向连接紧密、可靠、刚度大的结构形式，才能保证在弯扭耦合受力状况下上部结构内、外侧整体的受力均衡。

参考文献：

[1]葛俊颖.桥梁工程软件midascivil使用指南[M].北京：人民交通出版社，：41-43.

篇7：公路衡重式挡土墙优化设计论文

公路衡重式挡土墙优化设计论文

1优化设计方法的必要性

然而现在对于衡重式挡土墙的设计方法主要是：工程设计师根据自己的设计经验，同时参照已经建成的衡重式挡土墙来确定墙型的选择和断面的尺寸，再进行验算，看是否符合自己的实际设计。但是由于施工的地区各异，施工的真实情况就千差万别，根据已建成的衡重式挡土墙来和实际套用一般很难达到匹配，这就需要在工程实际设计时，对已建成挡土墙数据进行增减变化，因为地基的不同，软土类等特殊地基，还要根据承载力的大小做出符合要求的调整。以上的这种方法计算十分繁琐，手工计算的难度很大，使得最后的调整几乎是形同虚设，只能加大工程的投入来处理。这样套用已建成图集的做法，对设计只是一个大概框架，没有设计必要的各项数据，加上认识的不足，最后整个工程都因为这些人为因素导致投入巨大。因为缺乏准确的设计数据，衡重式挡土墙在工程建设时往往会出现这样或那样的问题，比如地基的承载力不足造成的墙体下沉开裂等；断面的尺寸不准确造成的墙体平衡失效，倾覆事故；所有材料不符合规格造成的墙体缺乏抗压、抗剪的强度；处理不当墙体后排水造成地基浸水、承载力下降。认识到衡重式挡土墙建设施工设计的大量财力的损耗和安全事故多发，很多专家也展开研究，设计出多种计算机语言来辅助衡重式挡土墙的设计，比如：Fortran，Basic等，但这些语言基本都停留在计算土压力的单项项目上，以及利用复合形法和共轭梯度法等对重力式挡土墙的计算。针对这些局部优化的不足，美国率先提出了遗传算法的概念，实现由局部到全局的转变，通过群体搜索技术、自然选择和进化机制的.运用，逐步实现计算全局的最优解。

2优化设计的遗传算法

2．1遗传算法应用广泛

遗传算法在计算求解问题的时候，具有一定的智能性，即算法可在进化的过程中对获取信息组织自行搜索，个体适应度大的通过遗传操作进化出适应性更强的后代，使得算法能根据问题本身寻求最优解。在本质上具有一定的并行性，即遗传算法内在的并行性和内含的并行性。算法本身能够就某一问题在分布式系统中各自独立验算，得出不同结果后再通过通信的比较，取得最佳个体。在种群搜索中，可以同时对空间内多个区域检索交互信息，在执行比例运算时进行多倍次搜索，减少运算。算法本身并不复杂，对于已经给定的问题，遗传算法可以计算出多个潜在解，由使用者最终确定用哪个，设计上不需要其他辅助的知识，主要是建立搜索方向上的目标函数，以及响应适应度函数，同时强调的是概率的转换规则，应用更加直接。

2．2简单算法存在不足

简单的遗传算法在公路衡重式挡土墙设计上广泛应用，因其简便的操作和优于手工的准确性，但整个算法本身也存在亟待解决的问题：编码效率较低，在采取二进制较长的编码计算时搜索效率较低，二进制串转换为十进制数也多有不便；求解问题时不一定得到最优解，简单算法在运行时个体性在群体中逐渐失去，误导算法收敛为一个最优解，到验算的后期，群体的平均值更接近于最优解，没有了竞争，就难以改善搜索目标；在简单算法中选取控制参数目前还无迹可寻，只能通过大量的实验模拟来确定；搜索的效率不高，算法在本质上来说还是随机性的一种优化方法，它的内在学习性帮助其搜索效率高于传统的方法，可是与传统数值优化的方法相比，其局部的搜索能力还是有很大提高空间的。基于遗传算法在公路衡重式挡土墙优化设计方面的应用广泛，为工程建设提供了大量的数据支持，在简单算法的基础上加以改进，将本身的特点和问题知识为基础的启发式搜索结合，再加之传统数值优化的技术，组成混合遗传算法。解决了简单遗传算法局部的搜索能力较弱的问题，进一步为收敛速度的提高和解的品质打下基础。

2．3算法优化设计

混合遗传算法改进了编码。遗传算法不能直接对问题空间参数进行处理，而是需要把参数转变为遗传空间里按结构排列的染色体、个体，用编码来表示。二进制编码受到编码长、最优解的临近探索低效、解的进度不准确等限制，改进为十进制的编码，用一浮点的向量表示染色体，染色体长度（向量元素个数）和解的向量相同。例如x=（x1，x2，x3，…，xi）为最优解，y=（y1，y2，y3，…，yi）为染色体个数，等于x=（x1，x2，x3，…，xi），即y=x，而yi=xi为染色体上面的第i个基因。混合遗传算法处理了约束条件。在优化的问题中可能包含等式和不等式的约束，要通过求解约束条件为等式的方程，代入后表示其他变量，化解为只含有不等式约束方程。另外，要保证染色体y的可行性，就要对遗传操作中所得到每条染色体检查和剔选。同时要考虑到一些隐含约束条件，加快搜索效率。数值化和竞争机制的运用。混合遗传算法为了加快搜索和局部寻找最优解的能力，在种群里选择多个染色体，分别把这些染色体作为起始点，运用数值优化的技术在局部搜索，原个体被替换。格外注意初始点的选择和数值优化方法的选择，数值优化方法要和遗传算法相互兼容，在接近最优解时保持数值稳定和搜索效率。算法建立染色体的最佳库存单元，加入对染色体的排列顺序加以选择，防止算法早熟与停滞。加入收敛准则、终止条件等使得混合遗传算法更完善。

3优化设计应用研究

为真实分析设计优化的使用情况，拟定一公路建设工程，内容如下：设计荷载p1=800kN（p1为车辆），墙体应用5．0号砂浆30号片石22．0kN/m3，容许压力800kPa，容许弯曲应力120kPa，容许剪应力80kPa，容许拉应力80kPa，砂性土重度18．0kN/m3（墙后填土），内摩擦角35°，容许承载力500kPa，基底摩擦系数f=0．40，墙身分段长10m，外摩擦角为内摩擦角的一半，墙身的容许偏心率［po］=0．25，附加组合为0．30，基地的容许偏心率为0．20。利用优化设计程序，首先根据选定近似种群的规模参数Npop以及各决策基因的上下界求出间距（划分网格）。Δh=［1Ntatal∏ni=1（xui－xli）］1/n。根据数据进行混合遗传算法得出在墙体上的力学参数，主要是墙身的最大压应力和剪应力，最小拉应力和基地最大压应力。在上墙的墙身方面压应力和拉应力的优化率大，分别为42．9%和35．1%，剪应力变为负值，优化率为100%。在墙底方面，墙底截面上的剪应力优化明显，压应力虽然增大了一部分，但是能在保障基座发生沉降而发挥最大的地基承载力，优化了受力性。

4结语

经过以上对于公路衡重式挡土墙优化设计方法与应用的研究，我们深刻认识到对于衡重式挡土墙的设计优化在工程建设方面的巨大意义，正是因为有了优化设计，才能有效缓解计算量大，且繁杂还难以得到最为经济合理设计方案的不足，通过结合实际的建设问题改进设计中的不足，推广混合遗传算法在公路的挡土墙设计中的应用，使得衡重式挡土墙建设再上一个台阶。

篇8：一级公路改造工程中央分隔带护栏设计建筑工程论文

一级公路改造工程中央分隔带护栏设计建筑工程论文

摘 要：一块板型式一级公路改造中央分隔带护栏按照功能分为防撞护栏、隔离护栏，分别介绍了各自特点、适用范围、要求和通常设计作法。

关键词：防撞护栏；隔离护栏

一级公路在路网中为车辆出行提供畅通直达、汇集疏散的交通服务，目前使用中的部分一级公路为一块板横断面型式。2015年1月1日起实施的《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）规定一级公路整体式断面必须设置中间带。作为干线的一级公路，中央分隔带宽度应根据公路项目中央分隔带功能确定。作为集散的一级公路，中央分隔带宽度应根据中间隔离设施的宽度确定。条文说明中又做出进一步解释，干线一级公路护栏形式选择应着重考虑护栏的防护功能需要，选择可有效防止车辆失控冲过中央分隔带的护栏形式。集散一级公路中央分隔带宽度应根据中间物理隔离设施（可不具备安全防护功能，仅具有物理隔离功能）的宽度确定。一块板一级公路改造必须增设中间带，如何结合改造做好中央分隔带护栏的设计成为摆在道路设计人员面前的新课题。

《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81-2006）中4.2.2条规定当整体式断面中间带宽度小于或等于12m时，必须设置中央分隔带护栏；大于12m时，应分路段确定是否设置中央分隔带护栏。一块板一级公路改造项目受征地、造价、环保等因素限制基本不可能再设置12米的中间带，因此改造后的中央分隔带必须设置护栏。按担负的主要功能，中央分隔带护栏可分为防撞护栏和隔离护栏。改造工程设计首先根据公路的区域特点、交通特性、路网结构和运行现状确定公路功能，进而判别选用哪类护栏更为适合。

1 防撞护栏

干线一级公路中央分隔带应采用具有防护功能的防撞护栏，护栏通过自体变形或车辆爬高来吸收碰撞能量，从而改变车辆行驶方向、阻止车辆进入对向车道、最大限度地减少对乘员的伤害，保护中央分隔带内的构造物。根据碰撞后的变形程度，可分为刚性护栏、半刚性护栏和柔性护栏，其主要代表型式分别为混凝土护栏、波形梁护栏和缆索护栏，三类护栏碰撞后对车辆和乘员的伤害程度为刚性护栏>半刚性护栏>柔性护栏。改造工程中央分隔带防撞护栏设计应全面收集公路平纵面线形、交通量、运营车辆构成、运行速度、沿线交叉等资料，调研交通事故率、车辆驶离行车道的可能性、路侧建筑物性质及人员车辆出行需求，尤其对于原路交通事故多发地点应分析事故原因，合理确定防撞等级和选择型式。

1.1 选择防撞等级

《公路交通安全设施设计规范》中将中央分隔带护栏按防撞等级分为Am、SBm、SAm三级，一级公路改造可参照表1执行：

1.2 选择护栏型式

型式选择应综合道路条件、环境条件等考虑下列因素：护栏在强度上能有效阻止车辆进入对向车道并使其正确改变行驶方向；当中央分隔带主要担负绿化、埋设管线构造物等功能宽度较宽时，可采用变形较大的护栏，主要担负防护功能宽度较窄时，选用变形小的护栏；护栏采用标准化材料，还应与中央分隔带内的'灯柱、标志立柱、桥墩等设施协调；护栏的全寿命周期成本；常规养护、事故养护和养护方便性；护栏的美观和耐久性，所在地区环境腐蚀程度、气象条件，冬季除雪的便利性、融雪剂的影响等。

混凝土护栏几乎不变形，维修费用较低，在交通量大、事故频发的路段可优先选用。混凝土护栏的混凝土强度等级、配筋量和基础设置需通过设计计算确定，一级公路混凝土强度等级不应低于C30，护栏常用的有F型和单坡型。

缆索护栏立柱间距较灵活，受不均匀沉陷影响小，积雪冰冻地区使用对除雪影响较小，轻盈通透，可最大限度保留中央分隔带内绿化视觉效果。但由于横向动态变形较大，4.5m以下宽度的中央分隔带不宜采用，且施工复杂，端部立柱损坏修理困难，不适合在小半径曲线路段使用。

波形梁护栏具有一定的强度和刚度，刚柔相济，既具有较强的吸收碰撞能量的能力，又具较好的视线诱导功能和通透性，能与公路线形协调，采用标准构件损坏处易更换，使用效果好，目前属于应用较广的一种型式。

1.3 构造要求

中央分隔带护栏原则上以公路中心线为轴对称设置，可采用分设型或组合型，当中心线位置内有构造物、地下管线时，护栏立柱的中心线可向一侧适当偏移，但护栏的任何部分不得侵入公路建筑限界以内。护栏从路面到顶部的高度一般为70～100cm，当中央分隔带设置路缘石且缘石外立面位于护栏面的外侧时，护栏的高度还应再加上路缘石的高度。中央分隔带内路基土压实度应不小于96%，否则应采取在立柱距路缘石顶部或路面50mm以下的位置处焊接钢板或混凝土基础等加强措施。中央分隔带起、终点及开口处的护栏应进行端头处理，宜设置防撞垫。

2 隔离护栏

对于承担集散功能的一级公路，中央分隔带可设置仅具有物理隔离功能的护栏。中央隔离护栏可分隔对向交通流，禁止车辆左转和行人任意穿越道路。目前该型式在城市道路及公路过城镇段应用较多，隔离栏可直接放置在铺筑好的路面上或做简单固定，施工简便快速、造价较低、便于维修更换，且可设计成具有当地人文特色的美观造型丰富道路景观。缺点是护栏在受到车辆撞击时，易带动相连护栏连片倾倒，挤占内侧车道，引发一系列交通问题。

隔离栏可采用钢型材隔离栏、塑型材隔离栏、混凝土隔离墩、钢管+混凝土隔离墩等型式，选型时应全面考虑道路平纵线形、交通量、车型、运行速度、气象条件、环境腐蚀程度和材料本身强度、建设成本、养护成本等因素，力求安全实用、简洁美观。隔离栏高度宜为70～110cm，为防止行人跨越，一般路段多采用100～110cm高，接近路口处高度采用70cm，二者采用坡形渐变段过渡。为保证视距，路口段隔离栏长度不应小于10m，坡形渐变段隔离栏长度不应小于15m。隔离栏颜色应明显易见，端部配置反光设施，在无照明或照明较差的路段上应全线配置反光设施，并在端部设置反光柱或防撞桶。另在郊外设置隔离栏应采取适当的防盗措施。

3 结语

一级公路改造工程中央分隔带护栏的设计应坚持“安全、环保、舒适、和谐”及“以人为本，安全至上”的理念，从公路使用者角度出发，不仅考虑道路、交通条件，还结合周边路网、环境因素，确定安全、经济、实用的最优方案，合理选择护栏型式，处理好设计细节，最大限度的保障出行的安全性、方便性。

参考文献

[1] 公路工程技术标准（JTG B01-2014）[S].

[2] 公路交通安全设施设计规范（JTG D81-2006）[S].

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