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在城市基础设施建设的过程中,交通拥堵的状况一直是国家和社会及相关科研学者关注的焦点之一,至此,国家开始大量建设高速公路和城市立交桥,缓解拥堵的城市道路。公路工程可行性阶段设计工作是公路整体工程最关键的环节,国家相关部门应予以关注和重视,严格把控质量关,合理、有效利用国内现有的公路工程设计理念和模式,强化公路设计及使用功能,延长公路正常使用年限,提高国民日常行车安全。
1 公路工程可行性阶段设计意义
随着国内计算机信息技术的广泛应用和普及,在公路工程整体设计方面提供有力的技术支持,将传统的公路设计发展成具有集成化、智能化的计算机辅助设计,又从两维的平、纵、横剖面的经验化设计发展到三维关联优化设计。一般来说,公路工程的初期设计和施工图纸总设计,基本上都可以用计算机辅助设计来实现,但是利用计算机进行辅助设计只能对公路工程局部的优化。公路工程可行性研究阶段的主要任务是:工程项目的可行性,对公路工程建设的必要性、技术上的可行性、经济的合理性和实施的可能性进行综合性的分析、论证,并制定多种设计方案,进行比较和评价,提出公路工程最佳的设计方案。
2 公路工程可行性研究阶段设计方法
目前,国内在公路工程可行性研究阶段主要有平曲线设计方法。平面线形设计在一般情况下确保行驶安全、舒适,保持线形连续、均衡,使各构造物的选型与布置之间更加的合理、实用、经济、有效。平曲线由切线长T或外距E来控制。平曲线公路设计方法主要是采用基本型:直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合,如图1所示,回旋线圆曲线回旋线的长度比最好为1:1:1。
平面线形组合形式多为以基本型为主,主要是用曲线外距E来控制线形。将以外距E控制计算平面线形为主的计算方法变成程序,例如:
外距E=117.337;偏角J=48°04′08″
输入计算器求得:
曲线半径R=1139.665;回旋线Ls=478.065
在多为山岭重丘区,平面线形组合形式多以S型为主要表现,例如:
切线T=705.43;偏角J=26°56′39″
输入计算器求得:
曲线半径R=1971.445;回旋线Ls=463.548
回旋线应凑整数为5m,Ls=450,输入计算器后,求得曲线半径数据R=1999.604。
3 公路工程路线设计、布置注意事项
在公路工程路线选线的过程中,要使公路路线短捷顺直,但是要注意减少过长的直线设计,最好是在条件允许下,选择适当的转角以及半径较大的长缓的平曲线线形。确定路线的起、始点之间所经过的城镇、厂矿、农场及风景文物点作为大的控制点,选择好控制点后,通过实地勘察并根据工程所在位置的地形条件和水文条件进行选择性设立控制点(庞大的建筑群、水电设施、跨河桥位、洪水泛滥线以外的地方都可以作为中间控制点),没有充分的理由和条件支持时,中间控制点之间不会再设有转角点。
3.1 公路工程道路设计
(1)加强公路工程规划设计。在公路工程可行性研究阶段,要根据公路规划的情况,包括规划的位置、规划等级、规划横断面、竖向规划、地上、地下杆管线位置、主要交叉路口进行规划,从而加强公路工程可行性阶段的设计标准。
(2)严格遵守国家设计规范标准。在公路工程可行性研究阶段要严格遵守国家规范标准进行整体公路设计,目前国家设计规范标准主要有:《道路工程制图标准》GB50162-92、《公路路线设计规范》JTGD20-2006、《公路工程技术标准》JTGB01-2003、《公路路基设计规范》JTGD30-2004、《公路自然区划标准》JTJ003-86、《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006、《公路排水设计规范》JTJ018-97等。
(3)加强沿线各种交叉设置方式方案的必选,保证方案路口(平交、立交)交通流量、流向分析、交通组织及调通安全设施的设计原则的基本尺寸和主要设计参数的准确性,以此作为公路工程可行性研究阶段设计的主要设计基础。
(4)加强相关部门(公路规划、业主、管理单位、省、市、县、乡、村)的联系配合。
3.2 公路工程路线设计布置注意事项
3.2.1 注意公路路线与周边农田的正确处理
在修建公路时一般都会占用农田土地,因此,注意公路路线设计的布置,要与周边农田主进行有效沟通,从而解决好路线与农田规划、农业灌溉水利设施的关系。在布线阶段,尽量避免公路路线顺直的要求而占用大面积农田土地,同时也不能因不占用土地农田面积,而降低公路线形的标准,甚至恶化行车的条件。最好把公路路线设计在渠道的上方,而非灌溉区域内,做好公路与造田、护田的有效结合。对当地水文条件科学化研究和调查,在条件允许下,可将路线直穿,截弯取直、改移河道、缩短路线、改善线形。
3.2.2 注意路线设计中与桥梁的关系
在公路工程可行性阶段公路路线设计的过程中,既要充分考虑路线顺直、又要防止片面强调桥位,使路线过长,无法达到国家制定的《路线设计标准》中的要求,应在布置路线的总方向的基础上,将路桥进行综合考虑和分析,从而选择有利的桥位,设置路线。
3.2.3 注意公路工程设计路线与城镇居民的关系
针对平原地区来说,在公路工程路线设计方面,经常会发生路线的布设位置与城镇居民有所交集,因此,公路工程设计单位应根据公路路线布设的位置,加强与路线周围城镇居民的有效沟通,在国防公路与高等公路方面,必要时应采取绕避等方式,以此来远离城镇,避免对城镇居民造成干扰。在较高等级的公路路线设计方面,尽量避免直接横插城区交通区域、工矿区域和居民聚集区域,减少互相干扰。在较低等级的公路工程路线设计方面,要充分考虑并与县、区、村的相关管理部门及领导和居民进行有效沟通,取得同意后,方可穿越城镇,为了确保行人和行车的安全,要严格注意公路行驶视距以及其他交通基础设施的建设对行车过程中可能造成的干扰。
4 结束语
加强公路工程可行性阶段设计的研究,确定设计方案,对多种设计方案进行必选并对设计路线布置进行有效优化,是国家公路工程持续、稳定发展的有效途径。严格遵守国家规范标准进行公路工程设计,注意公路自然环境和公路周边农田占地情况以及加强与省、市、县、乡、村的协调配合,从而推动国家公路工程健康、稳定发展。
Abstract: highway traffic engineering system, have their own unique power supply system design requirements. The design requirements, different from the general power supply system of content, has the characteristics of its own, to the electric equipment requirements will be required. In this paper, the traffic engineering system of power supply system of its own characteristics in the introduction, and traffic engineering for distribution of some problems should pay attention to the aspects were discussed. And introduce new technologies related content.
Keywords: traffic engineering; For distribution system; New technology
中图分类号:C913.32文献标识码:A 文章编号:
1设计规范
交通工程供配电设计规范为建设部和交通部出台的有关设计规范和标准。其中建设部颁布的规范为强制性国家标准,为设计的基本原则。交通部的有关文件是行业指导意见,主要是具体针对交通工程设计内容,包括各阶段设计的目的、要求、说明、图纸、表格和内容。
(1)目前由建设部出台的供配电设计有关的主要标准和规范是:
低压配电设计规范(GB50054-95);10kv及以下变电所设计规范(GB50053-94);供配电系统设计规范(GB50052-2009);《3.6kV-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》(GB3906-2006)。
(2)目前由交通部出台的与交通工程供配电设计有关文件是:
公路工程基本建设项目设计文件编制办法(交公路发[2007]358号);《公路建设市场信用信息管理办法》;《公路隧道通风照明设计细则》;《交通工程供电技术要求》;其中《交通工程供电技术要求》为根据全国交通工程设施(公路)标准化技术委员会公布的标准项目情况汇总,已纳入近期计划出台的相关标准。
2负荷分级
根据对供电可靠性要求及中断供电在政治、经济上所照成的影响,用电负荷共分为三级,但有关交通工程设备的负荷分级、分类在一般电力设计手册中未见叙述。因此可根据对交通工程设备实际使用情况和相关设备在交通工程系统中的作用,通常将有关设备的负荷分级如下:
一级负荷
收费岛和收费车道设备、收费亭照明、应属于一级负荷。对于管理楼中的部分重要房间,如值班室、财务室、收银室应属于一级负荷。各级通信系统、收费系统、监控系统设备,机房电源应属于一级负荷。
二级负荷
管理区内建筑物的照明用电、收费广场照明、收费大棚属于二级负荷。
三级负荷
其它的各种负荷属于三级负荷。
3主接线形式
目前交通工程设计任务一般可分为以下几类:高速公路、大型桥梁、隧道。
3.1高速公路
在高速公路交通工程中,其变电站一般设置在管理中心、收费站、服务区或养护工区内,变电站间隔为20~30km。每个变电站内均有三种类型的负荷存在。为保证高速公路特有的重要一、二级负荷的供电,按规范要求应采用两路独立的电源供电,但一般高速公路沿线较难在各点都取得两路独立的电源,并且还需投入大量的资金架设双电源线路,因此目前变电站的典型配置为采用以一路外接10kv电源作主电源,并在低压侧配备自启动柴油发电机组以满足一、二级负荷的供电要求。考虑到自启动柴油发电机从启动到以额定功率运行,需60秒以上的时间,所以对通信、监控、收费等系统的重要设备,要求各个分系统在重要设备前设置ups,以真正保证一类负荷的用电需要。
3.2大型桥梁
目前大型桥梁的主桥跨度一般在1000米左右,用电设备较多。除通常三大系统的设备外,还有航空灯、航标灯、主塔电梯、结构内部照明、塔和缆的景观照明等设备。在钢结构大桥中,还可能有内部除湿机系统。这些设备的功率、使用时间、同时系数各不相同,总负荷较大。大桥变电站一般在两岸各设一座或二座,采用两路10kv进线的双电源外线方式,10kv侧采用单母线分段,0.4kv侧采用单母线分段方式运行,将负荷按不同的负荷等级安排相应的低压柜内,以满足一、二级负荷的供电要求。在高低压侧均设置联络柜,正常时高、低压母线分段运行。并在低压侧配备自启动柴油发电机组。
3.3隧道
隧道一般不独立出现,当其作为高速公路中的一段或大型桥梁的接线时,可参考以上内容进行考虑。
4主要设备选择
交通工程供配电设计中的变电站规模一般不大,主要电气设备包括变压器、高压柜、低压柜。各种电气设备和载流导体虽然由于用途不同而具有特定的参数,但是它们却具有共同的特点,就是承受电压和电流通过,因此它们存在共同的基本要求:
1)在正常工作电流长期通过或短路电流短时通过时,发热温度都不应超过允许限度;2)能承受短路电流所引起的电动力;3)具有一定的绝缘水平,能承受运行中的长期工作电压和可能发生的短时过电压。
4.1变压器
中图分类号:U412文献标识码:A
一、城市道路横断面形式影响因素及设计中存在的问题
(一)横断面形式的影响因素
1、道路功能定位
我国城市道路按道路在路网中地位、交通功能以及对沿线服务功能等,分为快速路、主干路、次干路和支路四个等级。快速路主要承担快速、远距离区间交通,以交通功能为主;主干路连接城市各主要分区,以交通功能为主;次干路以集散交通功能为主,兼有服务功能;支路主要解决局部地区交通,以服务功能为主。
道路横断面可分为单幅路、两幅路、三幅路、四幅路及特殊形式断面,《城市道路工程设计规范》规定设计时应根据道路在路网中功能定位,选取适宜横断面型式。
2、交通安全
从城市道路横断面设计角度,为了保证道路安全,减少交通事故发生,在道路横断面形式选择过程中,需要考虑机动车、非机动车、行人等交通参与者的路权问题、通行空间安全宽度、行人过街、绿化遮挡等影响因素。
3、道路景观
城市道路绿化主要包括分车绿带,行道树绿带和路侧绿带,其绿化形式主要取决于道路横断面形式,同时针对不同道路功能,道路横断面形式的选择考虑绿化布置。
4、路面排水
路面排水对道路横断面形式影响,在既定道路宽度下,良好道路横断面形式不仅能够保证路面迅速排水,同时解决路拱横坡过大而造成行车安全问题,在选择道路横断面形式需要考虑路面排水影响。
5、市政管线
城市道路不同于公路,路下通常敷设各种市政管线,一般道路等级越高,所需敷设管线种类越多,对路侧带、非机动车道、人行道等各部宽度要求就越大,故道路横断面设计时需要考虑市政管线的影响因素。
(二)横断面设计中存在的问题
1、城市规划层面考虑不足
在城市总体规划中或片区控制性详细规划中,关于道路红线宽度,道路规划部门除在立交区或相交路口处将路口范围(70~100m)红线拓宽外,一般情况道路红线宽度全线一致,一般都会有几种固定数值,并给定几个对应标准横断面。而且规划部门制定路口红线拓宽原则较落后,并未及时根据《城市道路交叉口规划规范》和《城市道路交叉口设计规程》更新,给后期道路设计造成一定困难。
同时该阶段无交通量预测、综合交通规划等资料对确定的横断面进行数据支撑,车道数分析不充分。这样对后期设计人员指导意义不大,难以发挥控制和约束作用,从而导致规划与设计脱节。
2、缺乏道路功能及交通流构成分析
在道路横断面设计中,仅局限于道路工程设计,缺乏交通工程设计理念,对道路功能以及所服务交通流构成缺乏分析,有时只简单根据城市道路等级,套用机动车道数,机械地布置道路横断面型式,不对设计道路在规划路网中功能作用、交通组织、机动车交通特性、周边用地性质、各种交通出行方式、服务对象及环境等因素进行细致分析,以致出现道路等级相同,横断面相同,道路横断面“千路一面”的现象。
3、确定横断面各部宽度时缺乏细致分析
横断面主要由机动车道、非机动车道、人行道、分车带、设施带、绿化带等组成。大部分设计人员在确定横断面各部宽度时仅仅根据道路设计规范规定,考虑满足规范规定各部最小宽度即可,简单相加得出道路横断面总宽度,缺乏细致分析。
4、“以人为本”体现不充分
随着社会和时展,城市机动车保有量逐年增加,为适应机动车数量迅猛增长需要,道路建设数量逐年增加,道路宽度越建越宽,主干路双向6~8条车道已是标配。因道路较宽,年轻人过街所需时间较长,老人和小孩则更长。但有的道路并未设置中央安全岛,若信号周期内,绿灯时长较短,行人过街需要小跑过街,给行人造成很大心理压力;若信号周期内,等待红灯时间较长,超过行人过街等待时间忍耐度,部分行人会闯红灯过街,存在严重安全隐患。
二、城市道路横断面设计要点
道路横断面设计时,应根据人流及交通流特征,确定道路横断面中实际交通功能部分宽度,结合绿化景观、停车设施、地面市政设施布设及交通心理等非交通需求,并适当折减。针对在上位规划中安排立体交通道路还应对有效通行断面进行叠加。
(一)机动车道设计
1、单车道宽度
(1)路段单车道宽度
根据《城市道路工程设计规范》(CJJ37-2012),城市道路设计速度大于60公里/小时时,小客车专用车道宽度选用3.5m;大型车道或混合行驶车道选用3.75m;设计速度小于等于60公里/小时时,小客车专用车道宽度选用3.25m;大型车道或混合行驶车道选用3.5m。
(2)进口道单车道宽度
根据《城市道路交叉口设计规程》(CJJ152-2010),平面交叉口一条进口车道宽度宜为3.25m,困难情况下最小宽度可取3m。当改建交叉口用地受到限制时,一条进口车道最小宽度可取2.8m。
(3)出口道单车道宽度
根据《城市道路交叉口设计规程》(CJJ152-2010),出口道每条车道宽度不应小于路段车道宽度,宜为3.5m,条件受限制的改建交叉口不宜小于3.25m。
2、机动车车行道宽度确定
机动车车行道宽度是各机动车道宽度总和。通常根据交通量预测结果进行车道数分析,根据计算所得车道数乘以―条车道的宽度,即得到机动车车行道宽度。
3、设计中应注意问题
(1)车道宽度相互调剂与相互搭配:对于双车道多用7.5~8.0m;4车道用13~15m;6车道用19~22m。
(2)道路两个方向车道数一般不宜超过4~6条,过多会引起行车紊乱,行人过路不便和驾驶人员操作。
(3)路段圆曲线处、转角导流交通岛右侧右转专用车道应按设计速度及转弯半径大小设置车道加宽。
(二)非机动车道路面宽度确定
非机动车道路面宽度由几条自行车车道宽度和两侧0.25m宽路缘带宽度组成。自行车车行道宽度应根据该道路自行车设计交通量与每条自行车道设计通行能力计算自行车车道条数。
《城市道路工程设计规范》(CJJ37-2012)中规定单条自行车车道宽度为1 m,每增加一条车道宽度增加1 m,那么能允许同时通过4 辆自行车非机动车道路面宽度为4.5m。
确定非机动车道路面宽度时还应考虑到少量机动车偶尔驶入及公交车驶入停靠站在非机动车道上行驶,适当加宽非机动车道路面宽度。
(三)人行道宽度确定
《城市道路工程设计规范》(CJJ37-2012)中规定,各级道路人行道最小宽度一般值为3.0m,最小值为2.0m。根据其所处位置,例如在商业或公共场所集中路段、火车站、码头附近路段、长途汽车站等位置,可设置为3.0~5.0m。
人行道靠行车道边种植带宽度一般不小于行道树树穴宽度1.5m,再加上侧石宽度及路灯管线敷设所需预留宽度,该宽度一般不小于2.0 m。由此,人行道宽度最小也在3.5~4.0m之间为宜,再根据此宽度考虑管线布设情况来确定人行道合理宽度。
(四)规划设计层面合理考虑
在交叉路口,根据路通流特性,交通流合理通行空间、通行权、通行规则等做出详细规划;在路段上,考虑公交停靠车站、交通过街设施设置等所需空间做出详细规划。以交叉口为例,鉴于交叉口可通车时间相当于路段可通车时间的一半左右,导致交叉口进口道单车道通行能力与路段相比大为折减。为保障交叉口进口道与路段通行能力相匹配,规划时应增加交叉口范围内红线宽度,为增加进出口车道提供基础。建议城市规划阶段横断面参数只给范围,给后期横断面设计预留一定灵活性。
在进行城市总体规划编制工作时,建议同步开展综合交通规划编制工作,在城市规划确定道路红线时,可以用综合交通规划中分析数据作为支撑,使规划红线宽度等要求更为合理。另建议道路横断面要从专业角度分析研究,充分体现专业性,减少或避免非专业的行政干预。
(五)注重道路安全性,体现“以人为本”理念
道路交通参与者中,行人属于弱者,要时刻考虑行人交通安全性,主要体现在行人过街安全新问题。
在有中央分隔带的道路,利用分隔带做安全待行区,并保留端部1~2m分隔带,对驻足行人起保护作用。在无中央分隔带道路,应压缩进、出口道宽度,设待行区(即安全岛),并以彩色涂料醒目标出,在安全区端部设置用于保护安全区防护栏或防护墩,以确保行人在绿灯尾期无法一次过街时在路中安全驻足。
(六)注意与市政管线布设的结合
《城市工程管线综合规划规范》(GB50289-98)中规定:工程管线在道路下面的规划位置,应布置在人行道或非机动车道下面。电信电缆、给水输水、燃气输气、污雨水排水等工程管线可布置在非机动车道或机动车道下面。且各类管线之间有最小水平净距的要求。
城市道路横断面确定时,要考虑各类市政管线布设位置,确定断面是否能满足管线按其规划规范的布设。
管线设计综合编制单位在布设管线在横断面相对位置时,也需注意管线布设后,是否会对沿线绿化等设施造成影响。尤其是机动车道下面需要敷设管线时,不可避免的会在路上设置检查井,检查井位置与机动车道位置关系,是否会影响行车安全及路容、美观等问题。
结语
城市道路横断面设计是城市道路设计基础内容,也是一项复杂工程,应综合考虑各种因素,本文分析了城市道路横断面形式的影响因素及设计中存在的问题,并详细阐述了城市道路横断面设计要点。以期对其它正在进行道路交通建设的城市具有参考作用。
参考文献
中图分类号:TU99文献标识码:A文章编号:
市政工程初步设计是保证市政工程质量的第一个环节,如果设计不合理必然造成诸多隐患。当前我国许多城市出现的交通拥堵问题、用水用电难问题,都与市政工程设计的不合理有一定的联系,因此对于市政设计的审查必要抱着严肃认真的态度进行,不允许出现一丝一毫的疏漏。设计审查包括修建性详细规划方案和建筑、市政管线、市政交通等建设项目的单体工程方案。根据本人的工作实践,我认为市政工程初步设计的审查要以下几个方法多下功夫:
一 从城市发展的整体规划和相关的法律法规入手,确保工程设计的质量
(一) 审查局部工程设计、专项工程设计是否与城市发展的大局相符
市政工程中的建设项目对于城市的现代化发展有着极其重要的作用,每项工程都是城市整体规划的一个有机组成部分,每项工程设计要与整个城市的发展理念和未来总体规划相契合。一个好的设计方案既能让城市富有现代化气息,又能够让城市的功能得到充分的发挥,保证整个城市的交通系统、供热、供电和供水系统运行顺畅,使用方便,形象良好。但是市政工程中的某项工程设计,往往从局部利益出发而忽视了整个城市系统的发展。所以在审查设计方案时,首先要分析城市的总体规划与分区规划的关系,考查专业工程规划对整个城市发展的影响,,科学地论证和分析工程资源及供需的平衡,对城市的工程负荷进行预测,避免盲目上项目。认真测量重大市政工程的用地及空间布局,从城市全局着眼去分析管线的设置是否合理。从全局着眼进行审查还要看设计中是否考虑到和原有基础工程的衔接,比如管线的接入、老建筑的改造等。其次要详细审查专业工程的规划,检查其是否有详尽的地图和具体的用地条件,市政设施的布置和管线工程是否有坚实的基础。检查专项工程设计对施工的规模的预测和对接入管线的负荷能力是否有准确的预测,是否对管线和基础设施有准确的定位。专项工程设计的审查还要充分了解该工程规划区外部的工程状况,避免与其他区域衔接时出现问题,尤其是排水系统,管道会有哪些弯路、大管小管的对接情况、管线在竖向和横向上有无矛盾等。
(二)审查市政工程设计是否符合相关标准和法律规定
建设项目的规划方案要依据城市规划的相关规定进行设计和进行审查,不能违背城市规划的大原则,具体设计方案要符合城市控制性详细规划或者修建性详细规划,并且要依照法律、法规和相关标准来设计。任何城市的市政工程规划都要依照经济技术定额指标、技术标准和技术规范以及地方性的一些规定来进行。
对于市政工程,国家制定了一系列的专项技术规范,如民用建筑技术规范,工业建筑技术规范,建筑工程防火技术规,建筑物理规范,暖通空调设计规范,给水排水设计规范,电器照明设计规范,工程结构技术规范,工程抗震与检测技术规范等等。在审查时,严格依据这些技术规范以及当地有关部制定的政策法规来严格审核设计方案。
二、从落实审查要求入手,探索提高审查效率的新方法
市政工程关系到百姓民生,往往涉及到一些急需要解决的生活问题,需要及早开工,所以对于工程的审查、审批要提高效率,简化审查手续,在严把质量关的前提下来剔除掉不必要的工作环节,尽量缩短审批时间。
(一)建立便捷高效的审查机制。
在初步审查阶段,要强化对用地、开发强度等方面的审查,注意工程与公共设施的配套,如交通组织、停车泊位、居民活动区域的设置要求。为了提高审查效率,减少方案的重复修改,实行建筑与市政规划同时审查。统一对各专业局所提方案进行综合审阅,确保施工方案与各种相关规划密切关联,充分结合各专业部门的审查工作而形成的综合规划。
(二)创建灵活变通的审查方式。
召开组织专业委局审查会议,对修详方案进行综合审查,确保对配套设施的综合考量。如果与工程有关的配套是单一的,专业部门审查合格并签署同意的意见后,就不要才进行修详规审查,减少审查的环节。对于关系到市政发展和城市运行的重大工程项目、重点项目,要实行总平面配市政规划审查,与相关部门协调合作来制定地块内市政配套设施初步方案审查意见,保证在施工地块内具备完整的配套设施,为项目单体施工方案的通过和及早进行施工图的设计节省时间。同时,要加快审核施工地块周边地区的道路配套管线规划方案,优先审核完重点工程的这些方案后,再进行审批市政修详规方案。
(三)审核中要对区位和环境因素进行进行充分论证。
城市的交通状况变得越来越复杂,对于交通繁忙的重点地区,实际考查研究和方案论证相结合的方法,既要满足项目的规划指标的要求,又要统筹考虑地区的整体规划。合理分布板块内的配套设施。土地的利用要与交通规划共同考虑。例如新建的工业园项目,选址往往都是在高速、通往市区的主干道和铁路的交叉处,而且会远离市区,工程审查必须要考虑充分考虑施工的区位环境因素,做到土地规划和工程建设与周围环境整体协调,对整个地区的交通进行充分论证,优化市区入通状况和停车方式,如果有地铁穿过,必须要从交通和地质条件出发来进行论证,确保形成最佳的规划方案。
三、从提高认识协调服务入手,强化市政管线规划管理
市政管线位于地下或空中,直观性差,潜在故障不容易被发现,是市政工程的薄弱环节,也是重点保护环节。但是不同管线系统分属不同部门管理,需要统一筹划、统一管理,才能打破条块分割,避免随意铺管架线,避免产生“马路拉锁”现象。
(一)统一规划,同步审查审批。
管线的规划协调是关键,审核方案时要以交通道路的规划为主线,考查管线是否达到了互不影响,统一规划。道路宽度是否统一,有没有预留充足的管线甩口,总之要从道路交通的长远发展考虑。对各类管线同步审查,就能保证新修道路的顺利完工,防止修路、铺管之间的矛盾冲突。
(二)统筹协调,加强市政管理。
在审查道路规划方案中,注重与实施设计方案结合,统筹考虑管线规划。做到在保证道路功能完善的同时,结合各类管线敷设的特点,优化道路实施断面,有效利用道路下有限的空间资源,减少道路重复开挖和对城市交通的负面影响。
(三)开拓思路,鼓励在路两侧绿化带中敷设管线。
目前,在道路两侧绿化带中敷设管线还处于研究探索阶段,没有相关的规划导则和法律依据。在审查中,要不断摸索和积累经验,制定相关措施。如果是道路排水、出厂干管、电力排管等大口径的管线,原则上安排在道路红线以内敷设。而为道路两侧开发地块配套的及敷设深度较浅的管线,如自来水、中水、燃气、通信等,安排在路两侧绿化带中。这样就可以减少马路中间管井的数量,有利于交通安全和以后井下的管线施工,避免了因重铺管线而破坏路面,而且减少了机动车对管井和管线的破坏。
结束语:市政工程对于一个城市的发展具有非常重要的意义,它包括城市交通道路桥梁、城市水系、地下管线、电力通讯、街道绿化等多项内容,各项工程之间联系紧密,任何一个小的环节出现问题,就会影响到这个城市的正常运转,所以设计审查要把好质量关,把握发展关,为提高城市的生活质量服务。
【参考文献】:
室外给水管道工程设计在各地都是必不可少,但在整个给水系统设计中占的比重不大,并且在相关专业书籍中,这一方面介绍很少,这里结合本人和当地的工作实践谈几点体会。从大范围来讲,室外给水管道工程设计首先要依据室外给水设计规范、小区给水规范、施工规范、消防规范、给水排水设计手册等相关规范和手册;然后要结合地区地理、气候特点及各地水司的运行规程等实际情况,从技术可行性、经济合理性出发综合考虑、设计。
一、管径 市政给水管道管径选择一般根据管网平差计算结果和用水情况来确定
在实际中,现状管网是依据若干年的规划和建设积累而成,可能会遇到局部管网规模与城市发展速度相比相对滞后的问题。这就涉及到长远利益与当前利益的取舍问题:是加大投资力度改善供水能力,还是“缝缝补补又三年”,过几年再说。随着各地城市发展速度的加快,最好能结合城市改造的步伐,逐步调整输、配水管网的不利点、不利管段。这就又对供水管网监测提出要求,在技术条件允许的情况下,要对全区管网进行动态监测,甚至可以进行数字建模、电子模拟,对本地的管网状况做到了然于胸,以便为合理调整、优化管段提供依据,这也是供水企业科技转化为生产力的一个方向。
居住小区内室外给水管道管径选择,一般依据《建筑给水排水设计规范》、《居住小区给水排水设计规范》等规范中居民用水定额、用水量等相关内容来确定。要注意区分最大小时流量与设计秒流量的应用范围,《居住小区给水排水设计规范》中的3.5.2条,根据居住人数和生活给水干管、支管,对此作出了界定。无论是市政给水管道还是居住小区室外给水管都涉及到流量与管径的对应问题,一般都依据流量、流速按《给水排水设计手册》中的水力计算表及地方经验来确定。不过特别是居住小区的给水管道一般管径较小,单靠水力计算表不容易确定管径。可以参考《水工业工程设计手册・建筑和小区给水排水》(中国建筑工业出版社2000.12)中提出的一个界限流量表,并结合地方经验来确定。
二、平面布置 相关规范中提出配水管线尽量布置在道路外侧
实际工作中,城市规划部门出于对所有地下管线的综合考虑,有可能安排在机动车道或慢车道下。随着城市道路等级的逐渐提高,以及地下管线的复杂程度的提高,应考虑适当多增加一些甩口,以满足城市美化和生产生活的需要。同时供水主干管上也不宜开口过多,可考虑结合地下旁通式消防甩口。一般在城市规划和城市配水管网的初步设计中,较少考虑铺设复线。实际上在交通密集路段、道路横断面较宽路段(规范规定大于50米)以及市区输水干线管径较大的路段,都应考虑铺设复线。另外,城市地下管线布置综合管廊,距离一般城市还较遥远,如果给水管线布置在车道下面,最好尽量减少在车道上做井。除必不可少的干线闸、排气等井外,像分线闸、地下旁通式消防等井尽量甩到便道上。国外的道路一般比较整洁,在这方面值得我们学习。
三、埋深 城市管线综合规划一般都本着“有压让无压”的原则
规划部门在管线交叉时,喜欢将给水管线深埋;水司在满足冰冻和荷载的情况下,出于维护和造价的考虑,喜欢浅埋。在实际工作中,市政地下管线越来越复杂,给水管线在不断穿越其他管线后,可能会造成给水管道频繁的上下起伏。不仅会增加很多的排气、增大水头损失,还可能增加隐患点。所以在管线穿越障碍时,尽量从全段角度综合考虑,局部上返还是下返,少陡峭变化,多平缓过渡;少一些曲折,多一些顺直。另外,在闸门、排气等处的埋深还要考虑井室的形状和大小。一般井室对埋深有最小要求,所以在涉及到井室处的管段的埋深要考虑井室的影响。
四、附属构筑物
国家标准图集对闸井尺寸的考虑过去主要出于闸阀的尺寸较大,现在在体积较小的蝶阀和新型闸阀被日益广泛采用的情况下,几十年一贯制的国家标准图集就显得有些跟不上形势。国家标准图集对支墩的做法,也主要按照刚性接口来考虑的。如今在用胶圈柔性接口的球墨铸铁管得到普遍使用的情况下,各地应该因地制宜,制定适合当地情况的支墩和井室图集。
参考文献
[1]《室外给水设计规范》.GB50013-2006
中图分类号:U44 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)06-0074-01
0 引言
道路桥梁在建设与使用的过程中,除了受环境、有害化学物质的破坏以外,还要承受过往车辆、风、疲劳驾驶、超载等因素的影响,同时桥梁本身采用的材料也在不断发生退化现象,其内部结构也产生不同程度的损坏和劣化。因此桥梁的设计是决定桥梁的安全性和耐久性的重要因素。
1 道路桥梁工程项目设计现状
近些年,随着经济的快速发展,我国加大了道路桥梁工程建设的密度与广度,虽然部分道路桥梁项目的设计满足了实际的功能需求与设计规范中的强度要求,但在实际投入使用后的几年内,均不同程度的出现了荷载裂缝、路基沉降、跳车等质量安全问题。因此,在道路桥梁工程项目的设计阶段,就应综合考虑、分析道路桥梁实际的结构、材料、环境条件、交通流量等因素,结合国外先进案例,通过各种技术手段优化设计方案,提高项目质量的耐久性、安全性。对于道路桥梁工程的设计,虽然国家颁布了相关标准与规范,但随着新技术、新理念、新工艺、新材料的不断涌现,而道路桥梁的功能需求又趋向多样化发展,有关设计规范与标准的更新很难适应现代化建设的需要。因此,现代道路桥梁的设计,在充分满足相关规范与标准的基础上,还需依靠设计人员的专业素质、业务水平来保障工程项目的质量安全。
2 道路桥梁设计隐患问题分析
2.1 道路桥梁工程设计阶段存在的问题 长期以来,我国部分桥梁工程项目在设计的过程中,设计人员对于道路桥梁投入使用后的环境因素、温度因素、交通流量因素等方面缺乏考虑。许多设计人员在进行道路桥梁的设计时,往往只考虑了桥梁结构的强度是否能够满足相关设计规范与标准,而对于道路桥梁的结构体系、材料、耐久性、抗腐蚀性,以及项目设计阶段、施工期间、使用过程中可能出现人为因素、场地条件因素等影响缺乏综合考虑,以至于设计时的项目实际路线、计算图示不够明确,而造成道路桥梁实体结构的受力不均,以及保护层厚度过小、混凝土强度不足、钢筋规格不符等问题,严重威胁到道路桥梁主体结构的耐久性、安全性。
2.2 设计方案滞后于道路桥梁的发展 在实际的道路桥梁工程项目的设计中,部分城市仍在沿用以往老旧、传统的项目设计方案,其不仅无法满足现代道路桥梁工程建设的需求,同时也将埋下一定的安全隐患。作为道路桥梁工程项目的施工的主要依据,设计方案水平的高低,将直接关系到工程项目的施工难度与工期、工程量、项目造价、实体质量等。目前,我国一些道路桥梁工程的建设,并未有效运用新兴的施工工艺与技术、材料与设备等,其主要是由于设计周期过紧而造成的,道路桥梁工程项目的建设方,为追求经济效益、缩减成本,而只给了设计部门极少的工作时间。由于道路桥梁工程一项复杂系统的工程,设计周期不足、任务量过大,以至于项目的设计部门难以综合考虑所有外在安全影响因素,更无法进行设计方案的优化,甚至有个别的项目设计方案会出现抄袭、模仿的现象。
3 保证道路桥梁质量安全的相关措施
3.1 合理选择设计方案 对于道路桥梁工程项目的主体结构,应合理选择设计方案,以此保证工程项目的耐久性、安全性。由于道路桥梁工程建设的铺设范围较广,环境条件差异较大,从而在设计时,首先需要分析、考虑桥梁主体的结构形式,根据控制因素的不同,而选择能够充分满足项目需求,经济、合理的结构设计方案。目前,我国桥梁结构的设计形式,其主要分为标准跨径、大跨度两种。在实际的道路桥梁工程设计中,相较于大跨度桥梁设计方案,标准跨径桥梁的造价合理、施工难度小、能够预制装配,从而广为应用。
3.2 项目设计阶段的质量控制 道路桥梁工程设计水平的高低,将直接影响到道路桥梁的使用功能与使用安全,建设单位应给予设计部门充足的设计周期。在设计的过程中,设计人员在保证项目设计强度充分满足相关标准与规范的同时,应进一步创新、研究,以此保证设计方案的先进性。值得注意的是,设计人员在进行创新设计时,应本着成熟技术的原则进行分析、研究、设计,处理、协调好创新技术与传统技术间的关系,严禁采用未经检验的技术与设计,以此避免安全隐患的产生。此外,道路桥梁工程项目的设计人员,还应熟悉、掌握项目的施工技术与工艺,在设计中降低施工风险、提高质量检查的便捷性,从而设计出易于采取质量控制与施工的结构设计方案。对于工程项目中的重要部位,设计人员应进行全面、仔细的计算,保证数据、指标的准确性,以此避免发生事故。
3.3 道路桥梁工程的耐久性设计 道路桥梁工程项目,在施工的过程中与投入试用期间,均会受到环境因素、人为因素等影响。在地质灾害、风的侵蚀、雨水的腐蚀、交通流量的作用下,将造成桥梁部分结构材料出现老化、裂缝、断面等质量问题,以至于引发安全事故。究其原因,主要是由于道路桥梁工程在设计时缺乏综合考虑,并没有进行合理的耐久性设计而造成的。为此,在进行道路桥梁工程项目的设计时,设计人员应根据项目的自身特点与要求,针对施工场地条件、项目周边环境、最大交通流量等因素进行分析、预测,从而在保证设计强度符合标准的前提下,提高道路桥梁的安全性、耐久性。
4 结语
综上所述,为保证道路桥梁工程的设计质量,在通过分析、计算、预测等各种方法与手段进行设计方案优化的同时,设计人员还需进一步提高其综合素质与业务能力,从根本上提高设计水平,促进我国道路桥梁建设的发展。
参考文献:
与地面道路衔接段,交通运行不畅、事故频发,严重影响了快速路正常功能的发
挥。我国现有规范对快速路下匝道落地点与下游交叉口间距已经有了定量规定,
但却没有针对高架快速路出口匝道与下游出入口(如小区服务性道路出入口等)
合理距离的定量规定和研究。本文借鉴美国AM 策略相关分析方法,结合我国
《城市道路工程设计规范(CJJ37-2012)》的要求,给出了地面道路不同设计车
速下的高架快速路出口匝道落地点与下游出入口衔接段最小长度推荐值。这对未
来研究高架快速路出口匝道与下游出入口合理距离,完善我国相关规范,指导我
国快速路的规划和建设具有重要的意义。
关键词: AM;高架快速路;出口匝道;下游出入口;合理距离
中图分类号: X734 文献标识码: A
引言
我国快速路系统的交通问题层出不穷,特别是在快速路出口匝道与城市地面
道路衔接段,交通运行困难甚至发生匝道交通流“回溢”现象,影响到快速路主
线的交通运行,导致快速路非但不“快”,反而还会在出口匝道处成为交通瓶颈,
影响整个道路系统的通行效率。而其最根本的原因之一就是在快速路规划过程中
对出口匝道与地面道路下游出入口衔接距离不合理,导致后期管理困难,改造增
多。
国内目前针对快速路下匝道与下游交叉口的研究比较多,但是当出口匝道与
地面道路下游交叉口相距较远时,下匝道落地点和下游交叉口之间往往还设有其
他道路出入口(如服务性道路或者小区道路出入口),若设置不当,会严重影响
下匝道车流和其他接入道路车流的运行,从而使得车辆运行效率低下甚至出现交
通安全问题。我国《城市快速路设计规程(CJJ129-2009)》第8.5.3 条[1]和《城市
道路交叉口设计规程(CJJ152-2010)》第4.2.19 条[2]对快速路下匝道落地点与下
游交叉口的距离经有了定量规定。但针对高架快速路出口匝道与下游非交叉口形
式的出入口(如小区服务性道路出入口等)合理距离的却至今没有定量规定或者
研究。
针对高架匝道与周边道路出入口的衔接距离问题,美国等发达国家已经研究
了相当长一段时间,并且有着丰富的理论成果和实践经验。其研究完善、方法成
熟,本文将借鉴美国AM 策略的各方面研究成果,结合我国相关规范,对此问
题进行定量研究。
1. AM 简介
1.1. AM 定义
AM,即Access Management 的缩写,直译为“出入口管理”。美国的Access
Management 包含了一系列技术(TECHNIQUES),对出入口的设置与管理进行
了详细介绍。美国联邦公路署(FHWA)对Access Management 的定义是“AM
策略是一种战略性的措施,为道路及其周边地块提供出入口通道,在保障出入口
周边道路网络中交通运行效率的同时确保交通安全。”[3]
AM 策略主要涵盖的内容体系分为两个方面,一是出入口布局,用于确定最
基本的出入口选择方针,包括确定出入口的数量和位置;二是出入口设计,即为
同时保障交通安全和通行效率而对出入口通道区域采取的各种交通工程技术,包
括交通工程设施设计方法和交通组织方法[4]。
1.2. AM 实施意义
Access Management 并不是一个新概念,从1900 年初期雏形的形成到2000
年AM 手册的颁布,其发展经历了漫长的历史进程[5],并在此过程中趋于完善。
AM 策略作为一种战略性方法,能够对交通安全、交通运行效率和道路周边的环
境产生深远影响。
良好的出入口管理策略在经济、社会和环境等各方面的重要意义包括[6]:
1、降低交通事故率,减少交通拥堵;
2、保障道路通行能力,延缓道路大修时间;
3、减少运输行程时间,提高通行服务质量;
4、提供舒适顺畅的交通出行,提高道路通达性;
5、促进社会可持续发展;
6、降低交通对环境产生的压力和影响。
1.3. AM 建议的下匝道与下游出入口距离
美国TRB 出版的《Access Management Manual》认为高架道路匝道与地面道
路出入口的衔接段有三种布局类型:一是匝道与下游第一个只允许右进右出的出
入口衔接段,二是匝道与地面道路第一个主要信号控制交叉口衔接段,三是匝道
与地面道路中央分隔带开口的衔接段[7],如图1- 1。
图1- 1 AM 策略要求的间距
图中:
X 是指高架道路出口匝道落地点到下游第一个道路出入口的距离,此出入口
只允许右进右出;
Y 为高架道路匝道(出口匝道或入口匝道)落地点到下游第一个主要道路信
号控制交叉口的距离。需要注意的是,在匝道落地点和第一个信号控制交叉口之
间不允许设置其他十字型交叉口;
Z 是指上游第一个出入口距离至入口匝道渐变段起点间的距离;
M 是指匝道(出口匝道或入口匝道)落地点到地面道路第一个中央分隔带
开口距离。此处需要注意从该开口处到下游第一个信号控制的交叉口之间不允许
再设置其他的中央分隔带开口。
我国相关研究和规范对于图中的Y 值都有所规定,如《城市快速路设计规
程(CJJ129-2009)》指出:“下匝道的终坡点在地面道路的位置应符合下列规定:
下匝道坡脚至交叉口停车线间的距离宜大于或等于140m。”[1]而《城市道路交叉
口设计规程(CJJ152-2010)》则规定“出口匝道的端部离下游平面交叉口进口道
展宽渐变段起点应大于红灯期间车辆排队长度与匝道车流与干路车流所需交织
长度之和,宜大于100m。”[2]但对于X 的值,国内却缺乏研究与规定。
针对我国高架道路现有的建设情况和运行情况,由于许多高架路下匝道与地
面第一个服务性道路出入口(如高层密集小区出入口)间距过近,导致下匝道车
辆运行不顺。因此,本文仅对X 值进行初步探索。为统一表达,本文中“高架
快速路出口匝道与下游出入口合理距离”即为此X 值。
2. 基于AM 的出口匝道与下游出入口合理距离
2.1. 合理距离的构成
当出口匝道离地面道路交叉口布置较远时,在下匝道落地点和下游交叉口之
间往往还有其他道路接入地面道路(一般在行车道右侧开口,允许右进右出)。
根据AM,快速路出口匝道与地面道路第一个出入口衔接段距离(即图1- 1 中
的X)必须考虑三个标准,即停车视距、最大出口通行能力下的最小间距和决策
视距[8]。
1、停车视距
当下匝道车辆汇入地面外侧车道后,与地面第一个出入口的间距可以通过停
车视距的概念来确定。如图2- 1 所示,为避免下匝道车辆进入地面外侧车道后
继续运行时与下一个出入口的右转车辆产生冲突,需保证其停车视距要求。
图2- 1 衔接段车辆与第一个出入口车辆的右转冲突示意
2、最大出口通行能力下的最小间距
根据Major 和Buckley 的研究,当出口匝道与第一个地面出入口的间距大于
车辆从停车加速至直行车辆车速所需距离的1.5 倍时,可以减少出口匝道车辆汇
入直行车流所产生的延误并改善汇合后交通流的运行特性[9]。因此,美国俄勒冈
州[10]和维吉尼亚州[8]在研究中将这个因素作为确定出口匝道与第一个出入口间
距的一个标准。
3、决策视距
决策视距在确定出口匝道与第一个出入口衔接段最小距离时也是非常重要
的。当驾驶员看到前方发生突发状况时,必须有足够的反应时间保证其采取对应
决策,此时所需的反应时间比正常情况下大很多,而决策视距就是为了保证在驾
驶员在交通条件更为复杂情况下对信息接收和反应时间的需求。
2.2. 确定合理距离
1、停车视距
根据我国《城市道路工程设计规范(CJJ37-2012)》,停车视距由反应距离、
制动距离及安全距离组成,按式(2-1)、式(2-2)计算[11]:
Ss Sr Sb Sa (2-1)
式中:
Ss――反应距离(m);
Sb――制动距离(m);
Sa――安全距离,取5m。
2
3.6 254
s
s a
s
S vt v S
(2-2)
式中,
v ―― 设计速度(km/h);
t ―― 反应时间,取1.2s;
s
―― 安全系数,取1.2;
s
―― 路面摩擦系数,取0.4。
各设计速度下的停车视距由下表给出:
表2- 1 不同设计车速对应的停车视距
2、最大出口通行能力下的最小间距
根据概念,只要求得从零速增至直行车速的距离,再乘以1.5,就能得出最
大通行能力下的最小间距。加速距离设为Sac,则根据运动学公式,其计算式为
( / 3.6)2
ac 2
S v
a
(2-3)
式中:
ac S ――加速距离(m);
a ――减速度,取1.5m/s2;
v ――地面直行车设计车速(km/h)。
将各级设计车速代入计算可得:
表2- 2 最大出口通行能力下的最小间距
3、决策视距
根据决策视距概念,其计算式与停车视距中的反应距离相同,只是反应时间
更长,俄勒冈州和维吉尼亚州采用AASHTO 绿皮书推荐值,取t=10.2s~14.5s[8] [12]。
表2- 3 决策视距
4. AM 策略推荐衔接段长度
当道路交通条件复杂程度增加时,决策视距所需的反应时间更长。考虑到城
市中心区由于土地利用和交通控制的复杂性,出口匝道与地面道路第一个出入口
的间距至少要满足决策视距的要求。
根据我国《城市道路工程设计规范(CJJ37-2012)》对城市主干路设计车速
的规定,快速路出口匝道与地面第一个出入口衔接段的最小距离如下:
表2- 4 快速路出口匝道与地面道路出入口衔接段最小长度
结论
本文发现并阐述了我国现有规范对高架快速路出口匝道落地点与下游出入
口(如小区服务性道路出入口等)合理距离定量规定和研究的空白区。借鉴美国
AM 策略在这一问题上长期而成熟的相关分析理论和分析方法,结合我国《城市
道路工程设计规范(CJJ37-2012)》的要求,给出了地面道路不同设计车速下的
高架快速路出口匝道落地点与下游出入口合理距离的推荐值。这对未来研究高架
快速路出口匝道与下游出入口合理距离,完善我国相关规范具有突破性的意义。
参考文献
[1] 中华人民共和国行业标准. 城市道路交叉口设计规程, CJJ 152-2010.北京, 2010.
[2] 中华人民共和国行业标准. 城市道路交叉口设计规程, CJJ 152-2010.北京,
2010.
[3] The Center for Transportation Research and Education(CTRE). Access
Management Handbook. Iowa State University, 2000.
[4] 卓曦. 大型公共建筑机动车出入口布局及交通组织研究[硕士学位论文]. 南
京: 东南大学, 2006.
[5] Philip Demosthenes. Access Management Policies: An Historical Perspective. Prepared for the Proceedings of the International
Right-of-Way Association Conference. Albuquerque NM, 1999.
[6] MDOT, Office of Access Management. Highway Access Management Policy
Study. Minnesota Department of Transportation, 1999.
[7] Committee on Access Management. Access Management Manual. Transportation
Research Board of the National Academies, 2003.
[8] Hesham Rakha, Alejandra M. Flintsch, Mazen Araeh, et al. Access Control Design
on Highway Interchanges. Virginia Transportation Research Council, 2008.
[9] NG Major, DJ Buckley. Entry to a traffic stream. Proceedings of The Australian
Road Research Board Conference, 1962.
[10] Robert D. Layton. Interchange Access Management. The Kiewit Center for
Infrastructure and Transportation. Oregon State University, 1996.
在执行规范SL203-97过程中,发现4.9.1地震主动动土压力计算公式中,对主动动土压力系数Ce取值的提法值得商榷。
2地震主动动土压力计算
《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97中给出的地震主动动土压力代表值计算公式为:
式中Fe——地震主动动土压力代表值
qo——土表面单位长度的荷重
Ψ1——挡土墙面与垂直面夹角
Ψ2——土表面和水平面夹角
H——土的高度
γ——土的重度的标准值
φ——土的内摩擦角
θe——地震系数角
δ——挡土墙面与土之间的摩擦角
ζ——计算系数,动力法计算地震作用效应时取1.0,拟静力法计算地震作用效应时一般取0.25,对钢筋混凝土结构取0.35并规定,公式中的Ce应取式(2)中按“+”、“-”号计算结果中的大值
3墙后填土为水平面时主动土压力系数应小于1
主动土压力按库伦理论计算,墙后填土是砂土,只有内摩擦角φ,没有凝聚力C(若考虑凝聚力C的影响,则通过加大内摩擦角的办法,即采用“等值内摩擦角φ0”将凝聚力C包括进去),因此主动土压力系数是与土的内摩擦角φ密切相关的。在墙后填土为水平面,砂性土内摩擦角φ为15°~50°时,主动土压力系数应小于1。
3.1地震主动动土压力系数Ce计算公式中的明显不合理
在SL203-97中4.9.1条地震主动动土压力公式中,主动土压力系数Ce值的大小关键在于,规范要求取“+”、“-”号计算结果中的大值。此种提法不妥,因为采用时,Ce值肯定会大于1。
(1)地震主动动土压力与静土压力计算不同,在于水工建筑物遭遇地震时主动动土压力要考虑地震系数角θe的影响,θe是随着地震烈度的大小而变化,其公式为:
式中ζ——计算系数,一般取0.25,对钢筋混凝土结构取0.35
αh——水平向设计地震加速度
αv——竖向设计地震加速度,应取2/3×ah
现将不同地震列度的θe值计算如表1,可供抗震设计时应用。
可见,当Ce取“-”号时得2.8891,数值不确切。
在进行抗震设计时,应将库伦公式中的土容重γ,土的内摩擦角φ和墙面与土之间的摩擦角δ,均按地震基本烈度对应的地震系数角θe,分别修正为λ/cosθe,φ-θe。
(2)取地震烈度7°,土的内摩擦角φ为22°,11°,其余Ψ1、Ψ2为零的情况下,分析对Ce值的影响。不同φ值的Ce值计算如表2。
可见,Ce在采用时,其结果毫无实用价值。
3.2动土压力与静土压力比值分析。
地震主动动土压力包括静土压力和动土压力,用两者比值分析地震动土压力系数Ce采用的正确性。
(1)利用公式分析
已知地震主动动土压力系数为0.4318,而静土压力系数
(2)利用SDJ-78(试行)中公式核算
按公式
式中Ce——地震动土压力系数,取4.0
Cz——综合影响系数,取1/4
kH——水平向地震系数,7°度地震时为0.1
φ——内摩擦角,22°
E——静土压力
动土压力与静土压力比值为4%。
(3)利用SL203-97中4.9.1公式的编制说明近似估算主动动土压力值和其比值。
经过对某工程实例计算后,动土压力与静土压力比值为5%。
4计算实例
现用某节制闸翼墙桩基整体稳定实例进行分析,地震主动动土压力经采用不同计算方法,其结果见表3。
已知条件:扶壁式档墙,墙长20m;墙底宽8.0m,墙后填土水平高度7.5m;填土等值内摩擦角22°;翼墙墙面与土之间外摩擦角为11°。墙后水深6.78m土饱和容重为18.2kn/m3,遇7°地震时取地震系数角为1.46°。
由表3可看出SL203-97与GB50286-98地震主动动土压力数值极其相近,但SL203-97动土压力仅占静土压力的2.8%。其原因在于SL203-97中4.9.1-1公式含有数值。
当墙后填土表面为水平,且墙面无外荷,墙面与垂直面夹角(Ψ或α)为零时,简化计算公式如下:
虑0.9833影响,计算结果为2486.5KN≈2487.3KN(GB50286-98),其动土压力与静土压力比值亦为4.6%。
另外再分析SL203-97中4.9.1-1公式,计算系数ζ取0.25和0.35对地震主动动土数值的影响,见表5。
当ζ为0.35时,地震角取2.05°,则Ce值为0.4397,,和当ζ为0.25时,地震角取1.46°,则Ce值为明计算系数区分0.25和0.35实际意义不明显。
5结语
(1)经过分析计算,在采用SL203-97中4.9.1公式进行抗震设计时,地震主动动土压力系数Ce应只取值计算,这和《堤防工程设计规范》GB50286-98、《港口工程技术规范》(1987年)、《水运工程建筑物抗震设计》JTJ201-84及《水工设计手册》第七卷挡土墙部分的规定相一致。
(2)在采用SL203-97中4.9.1公式时,计算系数不再区分0.25和0.35。
(3)建议SL203-97中4.9.1公式与《堤防工程设计规范》GB50286-98中当地震设防时主动动土压力库伦公式相统一。
参考文献:
(1)甘维义,甘城.《水工设计手册》[S].水利电力出版社,1982.
(2)冯国栋等.《土力学地基与基础》[M].中国工业出版社,1963.
(3)《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97[S].水利电力出版社,1998.
中图分类号:TU997 文献标识码: A
近年来,我国许多桥梁设计大都达到了设计规范要求的强度指标,但因设计缺陷而在桥梁使用过程中出现的安全隐患却时有发生。因此,在桥梁设计时应该综合考虑构造、材料等因素,并结合以往实际工程经验,采取切实措施来减少桥梁设计中带来的安全隐患。此外,还应须知,环境不同、使用条件不同、设计对象不同,设计要求也就不同,桥梁结构体系的布局和构造等方面也要随之进行调整。桥梁设计规范再详尽也无法也不可能涵盖应由桥梁设计人员解决的所有问题,桥梁设计规范更新再快也不可能完全适应新技术、新思想、新材料快速发展对桥梁设计提出的全新要求。因此,科学合理的道路桥梁结构设计除必须满足桥梁设计规范基本要求之外,还要求桥梁设计人员具有较高的专业素质、丰富的设计经验和正确的实践判断能力以及施工人员的质量责任意识。
1 道路桥梁工程项目设计现状
近些年,随着经济的快速发展,我国加大了道路桥梁工程建设的密度与广度,虽然部分道路桥梁项目的设计满足了实际的功能需求与设计规范中的强度要求,但在实际投入使用后的几年内,均不同程度的出现了荷载裂缝、路基沉降、跳车等质量安全问题。因此,在道路桥梁工程项目的设计阶段,就应综合考虑、分析道路桥梁实际的结构、材料、环境条件、交通流量等因素,结合国外先进案例,通过各种技术手段优化设计方案,提高项目质量的耐久性、安全性。对于道路桥梁工程的设计,虽然国家颁布了相关标准与规范,但随着新技术、新理念、新工艺、新材料的不断涌现,而道路桥梁的功能需求又趋向多样化发展,有关设计规范与标准的更新很难适应现代化建设的需要。因此,现代道路桥梁的设计,在充分满足相关规范与标准的基础上,还需依靠设计人员的专业素质、业务水平来保障工程项目的质量安全。
2 公路桥梁设计的隐患问题
在公路桥梁设计的过程中,桥梁设计人员不能很好的把握和了解桥梁工程的全面情况,如桥梁规模大小、地理位置、桥梁结构性质、当地的自然气候等。这样就很有可能出现一些考虑不到位的问题,从而造成设计不合理等原因的缺陷。有些设计工作人员对公路桥梁结构强度的设计考虑过多,但从桥梁结构体系、构件材料、结构性质、结构耐久性、美观性等考虑的太少,不能很好地体现设计的全部功能意义。近年来,在我国虽然有不少桥梁工程从表面上看设计达到了规范的结构安全要求,但是有的桥梁使用了不到几年就出现了安全隐患问题,所以桥梁结构耐久性设计已经是安全设计的一个必须考虑的问题之一。
此外,公路桥梁的设计图纸样式和实际工路标符的不够明确,公路桥梁工作者如不是专业桥梁设计者,或者在计算设计过程中的一些失误,都会造成桥梁安全隐患问题的发生。忽视或不重视现阶段存在的公路桥梁设计理论体系法规,如在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》指出,对于钢筋混凝土桥梁,因其结构重量占总荷重比例很大,活载引起的疲劳影响较小,因此不考虑重复荷载对结构产生的疲劳影响。这种理论体系对于桥梁的墩台和主梁等是有作用的,但对于桥梁的一些特殊构件的布局设计及忽略疲劳状态的设计是为隐患性的设计缺陷。再如桥梁支撑体与桥梁面板设计寿命时间不一致,在设计中没有充分考虑承载能力极限和正常使用极限情况状态。分为两种情况:一方面是指桥梁支撑体结构达到极限承载能力,结构整体或部分丧失稳定性,一方面是指在重复荷载作用下构件由于材料的疲劳而导致破坏的疲劳极限。对于桥梁墩台和主梁过于加强的特殊设计,而对桥面行车道板构件的设计不重视,显疲劳状态下的设计。
通过调查发现,多数公路桥梁主体结构承受力状态良好,而桥梁行车道板损坏严重,分析原因笔者认为是由于对行车道板的设计没有很好的把握。公路桥梁设计方案过于陈旧、缺乏创新。随着我国桥梁建设的快速发展,面对交通新形势下一些原有旧的公路桥梁的设计都跟不上交通建设形势的需要,甚至落后,停步不前。而有些桥梁设计人员思想设计观念落后、仍在模仿或运用过去的公路桥梁设计方案、缺少创新开拓精神、质量责任意识、经济等设计观念落后陈旧,设计方案单一、自然而然的就造成了缺乏论证所造成的设计方面的资源浪费、安全性问题等影响了我国桥梁的设计发展水平。
3 保证道路桥梁质量安全的相关措施
⑴合理选择设计方案对于道路桥梁工程项目的主体结构,应合理选择设计方案,以此保证工程项目的耐久性、安全性。由于道路桥梁工程建设的铺设范围较广,环境条件差异较大,从而在设计时,首先需要分析、考虑桥梁主体的结构形式,根据控制因素的不同,而选择能够充分满足项目需求,经济、合理的结构设计方案。目前,我国桥梁结构的设计形式,其主要分为标准跨径、大跨度两种。在实际的道路桥梁工程设计中,相较于大跨度桥梁设计方案,标准跨径桥梁的造价合理、施工难度小、能够预制装配,从而广为应用。
⑵ 项目设计阶段的质量控制道路桥梁工程设计水平的高低,将直接影响到道路桥梁的使用功能与使用安全,建设单位应给予设计部门充足的设计周期。在设计的过程中,设计人员在保证项目设计强度充分满足相关标准与规范的同时,应进一步创新、研究,以此保证设计方案的先进性。值得注意的是,设计人员在进行创新设计时,应本着成熟技术的原则进行分析、研究、设计,处理、协调好创新技术与传统技术间的关系,严禁采用未经检验的技术与设计,以此避免安全隐患的产生。此外,道路桥梁工程项目的设计人员,还应熟悉、掌握项目的施工技术与工艺,在设计中降低施工风险、提高质量检查的便捷性,从而设计出易于采取质量控制与施工的结构设计方案。对于工程项目中的重要部位,设计人员应进行全面、仔细的计算,保证数据、指标的准确性,以此避免发生事故。
中图分类号:U45文献标识码: A
一、前言
在国内城市建设中,单孔双向通行隧道曾得到广泛的采用。随着社会经济的发展,这种隧道断面的布置形式凸显了越来越多的缺点。
本文对国内典型的单孔双向通行隧道―上海打浦路越江隧道进行了深入分析,指出了该隧道形式的功能不足,同时对其应用范围和补充措施作了总结。
二、国内典型单孔双向通行隧道
上海打浦路越江隧道,位于上海市西南角,从上海浦西的打浦路至浦东的耀华路,全长2761m,采用直径10.3m网格式盾构施工,建成于1971年。
隧道为单孔两车道,双向通行。车道宽7.07m,高4.2m。隧道采用横向通风方式,隧道内设有照明、电话、电视、排水泵房、消防、测速 、车辆计数等装置和限高标志。
作为国内第一条越江隧道,也是第一条采用盾构法施工的越江公路隧道,打浦路隧道建设在当时具有世界先进水平,为上海以后的越江隧道建设奠定了技术和施工工艺基础。
原设计时,将双向车流置于同一孔中,每个方向一条车道,随着车流量的上升,最初的设计模式暴露出了越来越多的弊端,首先车辆出现事故时,导致同一方向交通严重堵塞,两侧没有可供临时疏导的应急车道或事故车停放点,救援车辆施救时,要占用对向行车道,往往造成整条隧道的交通瘫痪,对整个城市交通系统形成压力。其次,车辆的增多,隧道内部空气污浊,CO及排放物浓度超标。虽然上海市于1989年对该隧道进行了大修。但作为上海市中心区域内唯一能通行卡车的隧道,标准陈旧及功能不足的现象依然日趋明显,上海决定对隧道进行比较彻底的改造。
基于此,上海市对原双向两车通行的单孔隧道进行了调整,在既有隧道西侧新建一条复线,建成后将与打浦路老隧道一起形成双向四车道(单孔2车道),其中复线为浦西往浦东的单向通道。以此来弥补原单孔双向两车道的功能不足。
三、单孔双向通行隧道建设经验总结
从隧道行车安全考虑,隧道空间狭小,交通是一种管状流形式,采用双向两车道通行不安全;且隧道内交通量少时容易超速,对向行车没有分隔,容易发生交通事故,特别是长隧道、曲线段隧道视距不良。另一方面,长隧道需要考虑横向通风方式,其运营费用也较高;且单向单车道交通运行可靠性也较差,出现抛锚车辆容易引起交通拥堵。
基于此,2012年5月实施的《城市道路工程设计规范》13.3.5条第5点中也明确“隧道横断面不宜采用对向行车同一孔中的布置”。
另外,从通风角度进行分析,单孔双向通行也不及单孔单向通行。详见下表:
表1 “单孔单向行车”与“单孔双向行车”通风方案比较表
因此,隧道不宜采用对向行车同一孔中的布置,若一定要做,需增设应急车道,对向设置隔离设施、通风设施、逃生通道、信号控制、应急处理预案等具体措施。
四:结语
从国内已建隧道经验来看,单孔单向通行隧道安全、稳定,得到越来越到的应用。
但是,限于建设规模的限制,路网中的支路隧道及短距离地下通道仍可以采用单孔双向通行,为规避双向通行交通干扰、通风等方面缺陷,应设置可供疏散的应急车道或应急港湾。
中图分类号:S611文献标识码: A
1基坑设计原则及技术标准
1.1设计原则及技术标准
篁庄大道下沉式隧道分布里程为K21+175~K21+715,长540m,由挡墙段和封闭框架段构成,其中K21+400~K21+500为封闭段,长100m。隧道拟采用明挖法施工。
1.1.1 设计原则
基坑设计必须与相应的节点交通疏散方案相协调,尽量减少对节点交通的影响。根据本基坑的规模和周边构筑物的情况,侧壁安全等级二级,相应基坑侧壁重要性系数γ0=1.0;边坡整体稳定安全系数要求不小于1.3。基坑顶地面超载计算取值为20kPa,基坑最大变形控制在50mm以内。 基坑支护结构平面布置应满足隧道主体结构基础尺寸、规范允许变形、施工误差及施工作业面要求。当安全等级为二级时,基坑变形控制需满足地面最大沉降量≤0.25%H;且≤50mm;排桩结构最大水平位移≤0.40%H,且≤50mm(H为基坑开挖深度)。
1.1.2 设计依据及标准
设计依据:
《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB02-98);广东省标准《建筑基坑支护技术规程》(DBJ/T15-20-97);中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012);中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2012);中华人民共和国国家标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D62-2004);中华人民共和国国家标准《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002);中华人民共和国国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》(GB 50497-2009);广东省标准《建筑地基处理技术规程》(DBJ 15-38-2005)等其他有关的国家及地方强制性规范和标准等。
主要技术标准:
公路等级:一级公路;
设计行车速度:80km/h;
建筑限界净宽: 13.25m;
建筑限界高:5.0m;
工程结构安全等级:一级;
结构重要性系数:1.1;
钢筋混凝土裂缝宽度控制:迎水面≤0.2mm,背水面≤0.3mm;设
计基准期:100年;
汽车荷载:公路—I级
1.2 本项目设计特点及难点
篁庄大道隧道基坑平面上呈长条形,篁庄大道隧道的基坑侧壁长度为(路线左右两侧)540m,基坑开挖有效宽度(底宽)31.7~37.8m。隧道开挖深度3.73~8.35m。隧道入口东侧有约15m的边坡,距隧道入口西侧路边为平整场地,约50m为6层工业综合房。隧道出口左右侧约为2~3层砼厂房,距离路边约45m,无特殊建筑。根据已有管线调查资料,目前隧道周边存在多条市政电缆及水管和燃气管道,施工前应实地探明管线情况,先改迁基坑开挖范围内的管线,对基坑周边影响范围内不能改迁的管线应做好管线保护和监测工作,避免施工过程引起管线破坏
2 基坑设计
2.1基坑支护结构形式
拟建篁庄大道隧道为城市主干道,规划道路红线宽80m,埋于地下的市政管线全部迁改。因隧道利用原地方道路,设计需考虑隧道施工期交通疏解问题,基坑支护设计按车辆在基坑顶部3m外行驶考虑。基坑开挖过程中,为保证辅道及施工便道通车安全,保证基坑稳定同时须控制基坑变形。本隧道基坑开挖范围土层主要是素填土、杂填土、强风化变质砂岩、中风化变质砂岩及微风化变质砂岩,土层均为弱透水层,渗透性很小。支护工程根据基坑地质条件、开挖深度及周边环境等分别进行分区设计,主要采用土钉墙支护形式。
土钉墙支护:基坑安全等级为一级。用于基坑K21+175~K21+715两侧,该段开挖土层主要是粉质粘土、全~微风化变质砂岩,地质条件较好,基坑开挖深度3.73~8.35m,开挖坡面坡比1:0.5,土钉杆体采用22,采用全长粘结土钉,土钉倾角15°,水平间距1.4m,纵向间距1.5m,面板厚120mm,C25喷射混凝土,钢筋网为φ8@200*200。
2.2 基坑支护结构计算
采用北京理正软件设计研究院开发的理正深基坑支护结构设计软件(F-SPW V7.0版)对两种不同支护形式选取最不利断面进行计算。计算过程中,主动土压力采用朗肯土压力计算,砾砂、粗砂按水土压力分算考虑,其余土层按水土压力合算考虑。侧壁安全等级为一级时,围护结构施工期最大侧向变形控制在30mm以内;安全等级为二级时,基坑最大变形控制在50mm以内。
基坑顶部3m范围内严禁堆载,此范围外地面荷载取20kPa进行计算。经计算施工期整体稳定、局部稳定均满足规范要求。
2.3 基坑降、排水设计
1、基坑开挖期间,地下水位应降至基坑开挖面以下1m,开挖至基底时, 也须保证地下水位降至基坑底面以下1m。降水过程应伴随主体结构施工过程的始终。
2、基坑开挖过程中,应做好基坑内的排水工作,如在雨季施工,必须准备足够的抽水设备,并做好基坑外的排水、截水工作。
3、沿整个基坑顶外周距离坡顶1m左右设置砖砌排水沟,水沟尺寸30cm×30cm,壁厚12cm;距基坑底边线0.5m左右设置30×30cm截水沟,并向截水沟方向设置1%的横向反坡。基坑开挖施工阶段,沿坑底设置临时集水井,且每一层土方均应设置,避免坑底积水软化边坡土体。基坑开挖至设计标高以后,每间隔20~30m设置一处80×80cm的集水井。
4、基坑开挖过程中,应做好基坑内的排水工作,如在雨季施工,必须准备足够的抽水设备,并做好基坑外的排水、截水工作。
5、基坑内外均需设置适量的水位监测孔,以监测基坑范围内的地下水位,并可检测降水对周围水位的影响,控制周围地面的沉降。
3 结语
基坑属于临时性工程,其作用是提供一个空间,使主体结构的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。基坑设计必须密切结合基坑周边环境特点,采用灵活多样的支护方式,辅以优化的施工工艺和信息化施工,才能达到安全、合理、经济的支护目的。本文通过对篁庄大道下穿隧道基坑工程设计,望能对类似工程设计提供参考。