公路设计新理念PPT课件.ppt

新理念 在公路设计中的应用 2007年3月 呼和浩特 主要内容 一 关于理念二 总体设计三 几何设计四 路基五 桥梁六 隧道七 互通式立交 一 关于理念 1 新理念的提出2 中国公路建设新理念3 国外公路设计理念 1 新理念的提出 为什么提出新理念 设计 环境 安全问题突出的背景 设计问题日益显露 日趋严重 环境问题安全问题 公路的发展方式受速度与数量的主导 多数项目以通达为目标 侧重于公路的技术标准 结构质量和通行能力 从而 忽视资源的可持续利用和对生态环境的保护 环境问题日益突出 交通安全问题十分严峻 平均每天死亡 近300人 触目惊心 以2003年为例 全世界交通事故死亡人数为50万人 其中 中国交通事故死亡人数为10 4万人 占全世界的20 8 影响交通安全的主要因素 人 车 路环境和管理其中 人 是最重要的因素 引起人 驾驶员 出错的原因 人的自身 道路原因 道路原因 欧盟认为 事故数量的70 是由于道路的缺陷所致 人的自身 驾驶员身体 精神状态 生理缺陷 任务要求 教育和训练等 故 设计尽可能使公路运行条件与人的特性相匹配 可以有效减少交通事故 公路所显现的信息不足 与驾驶员的期望相违背等 新理念的建立与宣贯 2003年9月 川九公路改建完成 2004年4月 交通部发 关于开展公路勘察设计典型示范工程活动的通知 成立专家咨询组 列典型示范工程 2004年9月 召开全国公路勘察设计工作会议 2005年12月 出版 新理念公路设计指南 降低造价公路设计指南 2 中国公路建设的新理念 1 坚持以人为本 树立安全至上的理念 2 坚持人与自然相和谐 树立尊重自然 保护环境的理念 3 坚持可持续发展 树立节约资源的理念 4 坚持质量第一 树立让公众满意的理念 5 坚持合理选用标准 树立设计创作的理念 6 坚持系统论的思想 树立全寿命周期成本的理念 2004年9月 全国公路勘察设计工作会议提出 六个坚持 六个树立 建设安全 环保 舒适 和谐的公路 主动 被动 安全至上 包括 工程实体安全交通运行安全 重点消除公路本身引起的使用安全问题尽可能采取 主动 的预防和容错措施必要时才辅以 被动 的防护措施 预防 容错 防护 1 坚持以人为本 树立安全至上的理念 2 坚持人与自然相和谐 树立尊重自然 保护环境的理念 最大限度地保护 最小程度地破坏 最强力度地恢复 工程建设顺应自然 融入自然 摒弃先破坏 后恢复的陋习 实现环境保护与公路建设并举 3 坚持可持续发展 树立节约资源的理念 节约用地从规划做起 设计上精打细算 研究发挥公路用地潜力的方法和手段 保护矿产资源和腐殖土 4 坚持质量第一 树立让公众满意的理念 跳出公路评价公路安全 耐久的实体质量高效 方便的功能质量满足审美要求的外观质量为居民提供方便 降低负面影响的社会质量 5 坚持合理选用技术标准 树立设计创作的理念 技术标准 主要指标 应予保证次要指标 灵活使用 设计创作 理解环境特征组建设计团队确定设计主题体现细节艺术 6 坚持系统论的思想 树立全寿命周期成本的理念 全寿命期成本 包括建设成本 运营成本 交通事故成本 对环境的影响 养护 维修费用和建设期间对现有车辆的延误等 目的 降低初期投资比 优化施工 养护 环境保护 获得优良的总寿命结构性能 3 国外公路设计理念 1 灵活设计理念 2 宽容设计理念 3 创作设计理念 公路建设对环境的破坏应降低到最低程度 当不可避免时 应最大程度予以恢复 1 灵活设计理念 标准指标体系的灵活在遵守总体指导方针的前提下 各州标准指标的制定可以存在差距和不同 建设方案的灵活为保护公路沿线资源 在选择老路改造方案时一般倾向于老路利用 即维持现平 纵 横断面 仅进行重新罩面 修复和更换标志等 超标设计重新评估规划阶段的决策 需要时允许降低设计车速 在受到环境条件严格限制时 经过论证 可以超标设计 灵活设计的条件灵活是建立在充分评估和审慎批准基础上的 对于国家公路网的项目 要求所有的超标设计必须论证 对公路运行安全的影响 功能的适应性 如果不超标 可能引起的造价增加 以及对自然 社会或其它景观要素的影响 指标需要降到何种程度 超标可能引起的连锁反应 以及能否通过降低其他设计要素减轻这一问题 2 宽容设计理念 人性化的线形设计 运行速度 传统的设计速度对一特定路段而言是一固定值 不能保证线形标准的连续性和一致性 运行速度则考虑了公路上绝大多数驾驶员的交通心理需求 以车辆的实际运行速度作为线形设计速度 宽容的路侧设计 宽容的边坡无论路堑或路堤 边坡坡度不导致车辆翻车 甚至能够使车辆安全返回 缓于1 3的边坡不会导致翻车 但车辆不能自行驶回 缓于1 4则能使车辆自行返回路面 宽容的排水设施不设突出的拦水缘石和不可逾越的边沟 采用宽浅的边沟形式 行道树栽植在净区以外等 不使净区内的排水结构物阻挡或颠覆车辆 宽容的交通设施标志的杆柱 护栏等 其本身不应成为交通安全的隐患 如发生碰撞时 可解体的标志立柱可以被剪断 护栏更有利于消能等 确定主题设计主题即项目的核心 使项目朝着某一特定的方向发展 并使所有要素成为完整理念的一部分 3 创作设计理念 组建团队拥有一个多学科的设计团队有助于确定和维护道路的设计主题 公众参与公路建设对周边环境具有重大影响 成功的公路建设离不开公众的参与 公众参与战略的方法 通过宣传的形式通知人们 通过会议让人们进行面对面交流 收集参与者的反馈意见 使用特殊方法加强人们的参与 细节艺术细节是设计主题 设计团队和公众意见的最直观体现 项目的细节部分是最可视的 也是最容易被公众认同的 因此细节的设计和施工对道路的美观有至关重要的作用 在设计团队和公众的共同参与下 项目的主要方案和设计主题才得以确定 随之到了设计者可以充分发挥想象力 独创性及灵活性的阶段 附 川九公路设计经验 一个确保 根本 确保安全两个灵活 手段 灵活运用标准灵活选择指标三个协调 目的 路线自身协调路线与结构物协调路线与环境协调 不破坏就是最大的保护 1 深化理解2 明确主题3 把握总体4 协调统一 二 总体设计 1 深化理解 深化对项目的理解 收集相关资料分析项目特点划分特征路段找出关键技术 2 明确主题 明确项目设计主题 明确项目总的设计主题自然景观 半自然景观 村落景观 田野景观 城镇景观 城市景观等 如海拉尔至满洲里一级公路的设计主题 建设一条草原生态公路 明确各分段设计主题各特征路段可根据各自的特点在总的设计主题下有各自的设计主题 高原草甸景观 藏羌民俗特色 峡谷森林景观 如 川九公路公路的分段设计主题 3 把握总体 把握项目总体思路和关键环节 把握总体设计原则以设计主题为中心 以设计理念为指导 以项目实际情况为对象 提出项目的总体设计原则 针对项目特点 对理念的贯彻应有所侧重 灵活运用标准公路等级 主要由公路在路网中的功能决定设计速度 由地形条件决定路基宽度 由交通需求决定 交通需求决定车道数 设计速度与运行速度设计速度 控制线形指标运行速度 安全性检验内容之一 与设计速度无直接关系 但对车速都有影响 平曲线半径竖曲线半径超高纵坡视距 路面路肩的宽度侧向净空 与设计速度直接有关 并随设计速度而有明显的变化 设计速度的控制 走廊带及路线方案的选择经济欠发达或交通基础设施不完善地区 选择在具有一定经济基础的区域和经济带 经济发达或交通基础设施完善地区 侧重选择在区域经济社会不均衡的走廊带内 安全 地形 环保 地质 地形选线 充分利用地形 减少其破坏地质选线 绕避不良地质安全选线 以安全性评价为手段环保选线 绕避保护对象 利用景观资源 地形选线 充分利用地形 地形选线 减少对地形的破坏 环保选线 绕避保护对象 环保选线 利用景观资源 公路景观设计 公路景观 系列式景观 驾驶员视点 景观的构成 景观设计的目标 与沿线历史 文化和自然景观相协调带给用路者以舒适和美的享受造型简练 安详 成熟 使公路既具有高度的技术性 又具有美的文化内涵 什么是美的公路 景观的协调性 用路者的舒适性 在舒适的移动中 充分享受生活空间的魅力 造型的简练性 造型简练 安详 成熟 符合自然 路线平衡 连续 道路构造与外部景观相协调 内部景观 景观设计要点 将自然景观组织到路中来 借景 并与道路景观协调通过道路构造及设施 加强人与环境的联系 外部景观 当有美学价值较高的公路自身构造物 如桥梁等 时 也可通过 借景 的手法 通过在其前后设置弯道 使之提前被看到侧面 并将其组织到路中景观中来 代表 乡情 的景观应予保留 将景观破坏降至最低程度 注意新老景观的协调 景观作用 景观设置道路及道路所有设施必须按景观要求设计 所设景观与环境协调 重点景观精心设计 防止过度美化 1 指标的灵活运用2 平面线形3 纵断面线形4 线形组合5 爬坡车道6 避险车道 三 几何设计 1 技术指标的灵活运用 部分次要指标运用要点参考表 主要指标 强制执行次要指标 灵活运用 2 平面线形 反向圆曲线之间的最小直线长度 2 规则 当运行速度较高 两曲线指标差别较大时 应尽量设置不小于2V的直线 当两平曲线指标比较均衡 运行速度不高时可迳相衔接 当两反向平曲线不设缓和曲线时 中间宜设置不小于2V的直线段 2 曲线 圆曲线半径的取用 极限最小半径避免极限最小半径与较大甚至最大纵坡组合使用 一般情况下 尽可能不采用极限最小半径 除非运行速度较低 且前后连续 一般最小半径在高速公路设计中 一般情况下 平曲线最小半径控制值应采用一般最小值 一般情况下推荐采用的半径可按2 超高对应的半径采用 最大半径平曲线半径超过7000米的意义不大 保证横净距要求的最小圆曲线半径 一般情况下 按照规范所采用的最小平曲线半径和标准横断面 位于弯道外侧的第一车道是不能满足停车视距的要求的 当实际采用半径小于表列临界半径时 应采取加宽中央分隔带或其他加大横向净宽的处理措施 高速公路断面保证横净距要求的最小圆曲线半径 保证视距要求的横净距计算 Dj R1 1 cos 28 65 S R1 D1 M 2 W 2 LD D1 M 2 CR1 R0 D1 隧道按断面布置计算 3 纵断面线形 2 长陡纵坡设计 尽量避免长陡坡设计 研究局部绕行方案 或者研究调整走向方案 避开特殊地形地貌区 采用长隧道方式越岭 采用长距离展线方案 平缓降低高差 研究上 下行分离方案 重点保证下坡方向采用缓坡方案 交通标志 强制休息区应按需设置一定数量的降温池 为司机提供简便实用的休息区 并提供必要的维修服务 强制休息区可结合服务区 停车区 主线收费站等合并设置 设置避险车道和爬坡车道 4 线形组合 平竖曲线一一对应 平包竖 是比较理想的组合状态 如果其他条件允许或者稍做调整可以达到时 应尽量灵活处置 设计速度越高对平纵组合的要求越低 但应以不出现错误的视觉诱导为前提 线形组合应以均衡 安全为第一要旨 平纵面指标越低 对平纵组合的要求越高 当平纵面指标较低 坡度反向且坡差较大时 应强调平 纵组合设计 当平面半径大于4000米 坡差小于1 5 条件限制严格时 平纵组合可从宽掌握 当平曲线半径大于6000米 纵面坡差小于1 尤其是同方向坡 受其他条件限制时 可不考虑平纵组合要求 5 爬坡车道 上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量 设置范围 6 避险车道 设置位置 一般设置在车辆不能安全转弯的主线平曲线之前和人口稠密区之前 避险车道入口应尽量布置在平面指标较高路段 并尽量以切线方式从主线切出 1 填挖控制2 路侧要素3 防护工程4 排水工程 四 路基 1 填挖控制 路基中心填方高度超过20m时与桥梁等构造物或分离式路基作方案比选 填挖控制原则 在地形复杂的狭窄沟谷地带 经采取切实可行的工程措施 在保证路基稳定 消除路基不均匀沉降变形 并对周围环境景观不产生影响的前提下 可选用高路堤方案 路基中心填方高度超过20m时与桥梁等构造物或分离式路基作方案比选 填挖控制原则 在地形复杂的狭窄沟谷地带 经采取切实可行的工程措施 在保证路基稳定 消除路基不均匀沉降变形 并对周围环境景观不产生影响的前提下 可选用高路堤方案 路基中心挖方深度超过30m时 应与隧道等构造物或分离式路基作方案比选 浅埋隧道方案 深挖方方案 路基挖方边坡高度超过40m 或大于1 6倍路基宽度值 时 可采用隧道或半隧半路 分离式路基等 2 路侧要素 路基边坡 边坡传统设计形式 美国边坡设计形式 路堤边坡 流线形 倒角折线形 台阶形 一般形式应采用流线形 取消路堤路肩 坡脚的折角 即从土路肩到路堤边坡坡脚的边坡表面线形组成为 弧曲线 圆曲线 直线 抛物形 斜坡上的填方路堤 上边坡设置浅碟形边沟 路堤与斜坡之间的连接圆滑 平顺 与自然地面呈抛物线形平滑过渡 使路堤尽可能融入自然环境 挖方边坡 直线形 流线形 折线形 台阶形 土质挖方采用流线形边坡 取消挖方边坡的坡脚和坡顶的折角 采用贴切自然的抛物线或圆弧线过渡 石质挖方可采用直线形边坡 坡脚 坡顶用折角 以贴近岩石刚毅挺拔 稳重的自然风格 稳定的孤石 应予保留 张扬个性 彰显自然 高边坡 大于二级的边坡 一般不采用单一坡率 应采用变坡率 变平台宽 碎落台宽 或变平台高度等方法 采用变化的坡率 高度较小的边坡适当放缓 纵向逐渐过渡到最大挖深处的高坡率 使挖方边坡形状与自然山形相吻合 土路肩 植草 边沟代替 盖板代替 3 防护工程 生态功能与工程功能相结合刚性结构与柔性结构相结合工程防护与植被防护相结合近期土保与远期生态相结合 工程防护 喷浆 锚杆挂网喷浆和满铺浆砌片石护坡防护对环境破坏大 不应提倡 满足边坡稳定 工程结构尽量减少视觉体量和突兀的变化工程结构应为植物生长提供条件工程材质尽可能与环境相协调 挡墙 护面墙 挡墙 护面墙的高度最好控制在2m以下 墙体高度 两级挡墙减弱了高墙的压抑感和生硬感 墙顶的绿化丰富了路侧层次 自然的材质及合适的尺度 比例 干砌挡墙与周围环境协调和谐 干砌挡墙 既与与周围环境相协调 又可提供植物生长的条件 干砌挡墙 预制混凝土挡墙 可提供植生空间 抗滑桩桩间设置斜插板 为了植物生长提供了条件 提供植生条件的挡墙 仿块石预制的挡墙 与自然相融合 仿自然挡墙 仿树桩挡墙 古朴 自然 因路而设 应地而设 文化墙 高速公路侧的 文化墙 难脱视觉污染之嫌 低速路侧的造型挡墙 有机地融入了其后的藏族民寨 植被防护 乔灌草结合 尽量模拟当地植物群落结构 早期以草防护为主 后期以灌木防护为主 构建乔灌草立体防护生态体系 最终 走向本地化 恢复自然植被 开通时 1964年 20年后 1984年 40年后 2004年 直接喷播 植草防护 挖沟植草 适用 填方边坡 坡比缓于1 0 75的稳定土质及全风化岩石 风化页岩 泥岩 路堑边坡 适用 坡比不陡于1 0 75 基岩为易于开挖的岩质边坡或土质边坡 每级边坡高度一般低于15m 三维网喷播 适用 坡比缓于1 0 75稳定土质及风化较为严重的岩石 风化页岩 泥岩 路堑边坡 厚层有机材喷播 客土喷播 适用 坡比缓于1 0 5且景观要求较高地段的岩土质边坡 土工格室绿化 适用 坡比缓于1 0 75的各类边坡 腐植土的利用 森林表土的取土 森林表土的摊铺 工程防护与植被防护结合 可达到刚柔相济 稳定与生态相结合的目的 工程防护与植被防护结合 植被混凝土 遵义 重庆高速公路贵州段 植被防护与边坡锚固的结合 植被防护与骨架防护的结合 小格子梁路堑边坡植被防护 多边形混凝土空心块植被防护 骨架植被防护 骨架内宜灌草结合 灌木为主突出骨架 或以骨架造型 美化 边坡 都是与自然格格不入的 其他防护 阶梯式护面墙 边沟 暗埋式边沟 讲求景观效果路段 皿形边沟 皿形边沟雨水口 三角形边沟 浅碟形边沟 浅挖方路段 带孔盖板矩形边沟 流量需求大的边沟 带孔盖板矩形边沟 预制混凝土边沟 流量较小 流速较高路段 三角形混凝土边沟 排水沟 设于路线视线以外的排水沟 不受路线景观限制 可采用一般防护形式 排水沟的防护亦应按冲刷控制 尽量采用植物防护 低填方路段应采用缓边坡及宽浅的排水沟 并采用植物防护 截水沟 不要处于刺目的位置 低填方路段采用缓边坡及宽浅的排水沟 并采用植物防护 汇水面积较小或山坡土质防冲刷能力较强 植被覆盖较好时 可不设置 通过绿化手段予以遮挡 1 设计要素2 立面造型3 桥梁平面 五 桥梁 1 设计要素 桥梁结构结构及尺寸立面造型立面线形尺度及比例桥梁墩台桥梁平面桥面护栏照明其它细节 体现技术特征 时代特征 桥梁结构结构及尺寸 关键 上 下结构的协调细部结构的处理体现 技术先进性经济合理性美学最佳性 立面线形 服从于地形和公路线形 在平面和纵面上保持连续性 2 立面造型 跨越峡谷 与地形变化保持一致的线形是连续和协调的 凸曲线桥面 与下凹的地形相拗 下凹曲线桥面 有更好的适应性 尺度与比例连续 均衡 节韵 协调 不同高度梁 接头处视觉连续的处理 连续 自身结构视觉的连续 通透 开敞的布跨 保持了空间序列的连续性 连续 空间序列的连续 桥梁设置的不当 使连续的空间在这里似乎被阻断 连拱中宽桥墩比窄桥墩更均衡 稳定 适度增加桥梁的长细比 尺度既均衡又轻巧 均衡 梁的长细比失调 会使桥梁显得十分笨重 均衡 斜腿刚构桥的比例失调 使其看起来形象有些 委琐 差的设计 好的设计 桥孔富有节律的变化 使整座桥梁充满了魅力 具有特色的同样结构和跨径的连续重复 也能增加韵律 节韵 三跨 四跨梁桥比两跨更易取得好的节韵效果 两跨梁桥可以通过上构或下构的连续造型 取得好的节韵效果 协调 造型过分奇特的桥 结果往往适得其反 与环境相协调自身各部位的协调 桥梁墩台高架桥的桥墩不宜过于庞大桥下的视野仍应保持开阔 采用多柱排架时 柱子数目尽量少一点 并考虑排架柱之间的间距 避免出现混乱的 柱林 景象 桥墩体现纤细 秀美 桥台隐于边坡有更好的视觉效果 带有斜翼墙的桥台 具有内在的张力 注重细节设计 3 桥梁平面 1 隧道线形2 隧道洞口 六 隧道 1 隧道线形 平面线形 综合考虑地形 地质 接线 通风 安全和施工条件等因素平面线形与及道路整体线形协调一致 避免选择与地质构造线平行的轴线避免顺沟进洞避免选择垭口位置穿越山体避免岩层陡倾时顺岩层走向布隧道 长隧道和特长隧道应避免在出洞口接小半径曲线 双洞隧道平面的分线方式应灵活 减少不必要的分离式路段长度 保证隧道洞口内外各3 行程范围内的平面线形一致 曲线半径不宜采用设超高的半径值 受特殊条件限制 需采用设超高的平曲线时 其超高值不得大于4 0 满足停车视距与会车视距要求 纵断面线形 最小纵坡一般不小于0 5 最低不小于0 3 最大纵坡不大于3 受条件限制时 高速公路 一级公路中 短隧道可适当加大到4 短于100m的隧道 纵坡可与隧道外路线的纵坡相同 隧道内一般采用单向坡 地下水发育的长 特长隧道可采用双向人字坡 端墙式洞门适用于仰坡陡峻 山凹地形 斜交地形的狭窄地带 仰坡陡峻且较高时 山凹 沟谷地形 地形斜交 2 隧道洞口 明洞式洞门适用于地形开阔 边仰坡不高且较平缓 隧道轴线与地形等高线正交或接近正交的地带 城市中的隧道 洞口边坡较缓 洞口路堑边坡不高 地形开阔地带 洞门的视觉要求与周围景观协调 不强调人工化营造 悄悄 进洞气氛 1 安全要素2 运行要素3 景观与排水4 平交渠化 七 互通式立交 1 安全要素 视距 主线下穿时 跨线桥桥墩对视距的影响 主线上跨时 匝道线形对识别视距的影响 出口 避免左侧流出避免多个连续的出口 流出最好在桥墩之前分岔点之间保持足够的距离 匝道线形 以运行速度控制线形设计避免线形急剧变化 上跨与下穿 标志 以陌生人作为服务对象 尽可能提供肯定的信息 注意增设预告标志 限制信息的采集频度 尽可能分解复杂的信息来源 2 运行要素 设计的一致性 流出方向的一致性 改造前 改造后 出口运行的一致性 避免路段重复 a 两条路线应分开 并根据互通要求设置相应的匝道 b 在采用上述方案困难的情况下 不得已采用的方案 匝道类型 交通量 200pcu h 或200 交通量 1200puc h 且匝道长度 600m时 采用R1型 1200 交通量 1500pcu h时 采用R2型 200 交通量 1200pcu h 而匝道长度大于600m时 采用R2型 但采用单车道出入口 交通量 1500pcu h