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二、运行机制
路桥勘察设计采用系企一体的运行机制,教师双师双职。依据企业生产要求,结合教师的专业特长及专业发展愿望,对专业教师进行专业归口管理。专业系主任兼任实体负责人,专业教师兼任实体员工,体现出“系级负责人有‘老总’,专业带头人有‘总工’,骨干教师有‘能工巧匠’”的特色。
三、特色亮点
(一)另类模式,打造实训基地路桥勘察设计为学生提供了一个独具特色的、移动式的、稳定的实践教学基地。学生在学习完专业课后,测设处从各班抽取一定比例的同学参与公路勘察的全过程,从测绘仪器的准备、校检到外业勘察,学生被分成横断面组、中线组、水平组、地质组、调查组、内业组等,每组由专业教师带队指导,在测设过程中定期轮换,各组的同学都在实战的环境中进行职业训练,如中线组进行RTK、全站仪放线;地质组进行小桥涵手摇地质钻探、绘制地质剖面、采集土样和一些现场土工测试;内业组进行数据复核、输入、纵断面点绘、小桥、涵洞、挡墙设计等。野外勘察大多都是在自然条件十分恶劣、人烟稀少的艰苦环境下进行的,有时还常要借宿老乡家,在每一次的实践锻炼中,学生深入社会,了解社会各阶层,无不受到生动的国情、省情教育,感受到社会责任感,经历一次次精神的洗礼。通过真实的公路勘察设计任务,对学生进行生产性实训,培养学生的工程测绘和专业识图能力。多年来结合教学实习,路桥系学生直接参与测设工作达2000多人次,深受用人单位的欢迎,在贵州交通职业技术学院“人才双选会”上,贵州省公路勘察设计院、贵州省公路工程总公司、贵州省桥梁工程总公司等用人单位就点名要参加过勘察设计实践的同学。
(二)稳定专业教师队伍、促进师资成长
学院的发展离不开优秀的师资队伍,但是,在交通大发展,行业优势和收入差距不断加大的背景下,优秀的毕业生大都选择收入高、待遇好的施工企业,而具有实践经验的一线工程人员更难引进到学校。不仅如此,相关单位也瞄准了学校的人才,常常在专业师资队伍中“挖人”,学院派到施工企业实践的专业老师就曾出现过流失,路桥系专业教师队伍不稳定,成为一段时间以来一个不争的事实。如何应对人才馈乏的挑战?如何提升专业教学质量?结合实际情况,学院进一步明确了背靠行业、瞄准市场、打造路桥特色优势专业,以积极的姿态参与市场竞争的思路,通过参与公路勘察设计,以优质的测设质量和良好的后期服务获得路桥系专业实践的品牌效益,使教师在参与生产的过程中获得相应的报酬,收入的增加稳定了教师队伍,更使本专业具有了生命力,测设项目不断找上门来,优秀的专业人才也随之而来,形成良性循环。从1992年至今我们教师收入逐年增加,缩小了行业收入差距,教师心态趋于平衡,安心教学,这对吸引人才、稳定教师队伍起到了较大的作用。在公路勘察设计及施工后期服务的过程中,师资队伍得到优化,专业教师技术水平和动手能力得到提升,理论和实践相结合,及时了解、掌握行业发展的新技术、新设备、新资料,“双师”素质教师比例渐趋合理,骨干教师得到强有力的实践锻炼。路桥系目前“双师”素质教师比例已占全系专任教师的100%,骨干教师大多数在测设工作中承担项目负责人或分项负责人工作,50多名学生在校就考取监理员、试验员等国家执业资格证书;25名教师分别考取注册监理工程师、注册造价工程师、注册岩土工程师、公路(水运)试验检测工程师等执业资格证书。
(三)互帮互学,特色助教小组
路桥勘察设计带出了大批具有较强的实际操作能力和岗位职业能力的学生,他们大多成为了学习骨干,在同学中具有较强的带头和示范作用,同时在公路测设中,实习学生还配合老师进行相应的土工实验、岩石实验。借此,成立由品学兼优、有较强的动手和组织能力的同学组成的助教小组,由实践教学口指派教师专门指导,建立完善的规章制度和管理制度,配合实训老师负责全系学生的实验室实验、实训项目课外开放的管理和指导工作,路桥系实验室每周对外开放3天,让学生有一个提高技能训练、相互交流和展示自己的舞台,为“多证书式”教学改革发挥积极的作用,同时助教小组还积极协助老师组织全系学生的实践技能比赛和各种文体活动,如全省职业技能大赛、全院技能大赛、路桥系技能大赛、迎新晚会、演讲比赛、金秋文艺晚会等,他们的身影活跃在课外活动的各个环节,成为我院一道亮丽的风景线。助教小组成立以来,每届同学互帮互传,一直延续,至今已16个年头。助教小组同学不仅学习能力强,专业知识过硬,还可深造,读本、读研、甚至个别突出的同学读博,他们的优秀表现,在学生中形成了良好的你争我赶学习氛围,激发了学生们“学知识、比技能”的热情。
(四)系企一体,教学实践相融
贵州交通职业技术学院路桥勘察设计,并未与系部脱离单独成立勘察设计公司,而是系处一体,专业老师既是勘察设计的的一员,又是系部上课老师,既在施工一线担任设计代表,又在课堂传授知识,这样做十分有利于将勘察设计中的新思想、新规范、新标准、新工艺、新方法等教学资源在第一时间传授给学生;十分有利于理论教学与实践教学的紧密结合。参与勘测设计的专业教师人数从2006年的21人增加到36人,教师专业业务水平不断提高,技术服务的成果转化为教学资源,促进人才质量的提高,丰富的实践经验又大大充实了教学内容,教师上课得心应手,工程实例信手拈来;学生通过这些生动的案例教学,学习兴趣大增。
四、实施效果
(一)促进专业可持续发展,专业教学成绩斐然
路桥勘察设计这项以路桥系教师为主体的实践教学改革,为师生提供了优质的实训平台,锻炼了教师队伍,大大强化了学生技能。经过多年的实践探索,逐渐形成了路桥独有的“五合一”,即:教师与企业员工身份合一、学院课堂与施工现场合一、教学内容与生产任务合一、职业能力培养与生产活动合一、教学评价与完成生产任务合一的工学结合人才培养模式。依托路桥勘察设计项目,团队成员核心期刊发表专业论文13余篇;普通期刊发表专业论文21余篇;完成了9门课程的课程资源建设及教材出版;获得了两门国家级精品课程建设任务;一门国家级共享资源库建设任务,2013年道路桥梁工程技术教学团队获得“贵州省省级高等职业教育教学团队”称号;道路桥梁工程技术专业毕业生近年来就业率均在96%以上,取得了学生、学校、企业三满意的好成绩。
(二)依托项目,走“产学研”之路
通过外联内引,路桥勘察设计无论在勘察任务还是在技术上都得到了充分的保证和支持。至今完成公路勘察设计100余条,累计达1500多公里,设计完成通车高速公路里程300多公里。承担厅级科研项目5个,其中厅级科研《山区高等级公路横断面测量新技术研究》获得2012年贵州省公路学会科学技术二等奖。
官山路位于肥西县西南部地带,起点位于国道G312与官亭街道交口处,终点省道S311杨桃路山南镇汽车站,路线全长22.210km,三级公路,设计速度30km/h;荷载标准为公路-Ⅱ级;路基宽7.5米,路面宽6.5米。免费论文。
1 选择改建、扩建设计的要求
当公路交通量接近或达到饱和时或对行车安全有影响时,应对公路改建、扩建与新建进行充分比选论证。采用改建、扩建时应符合以下规定:
(1)改建公路应遵照利用与改建、扩建相结合的原则,按规定公路级的技术指标,合理、充分地利用原有工程。
(2)公路改建、扩建应符合相关等级公路标准的规定。利用有公路的局部路段,因提高设计车速而可能诱发工程地质病害时经过综合分析和技术经济论证并报主管部门批准后,可维持原型计速度设计,但长度不宜大于相应设计路段长度。改线路段按新建公路标准执行。
(3)其它公路改建、扩建时,应做保通设计。并确保既有公路通行安全。
(4)公路改建、扩建设计必须遵照“远近结合、设计要有预见性”的原则。改建、扩建设计时,应为为后续改建、扩建留有余地和创造有利条件。
2 平面线形设计
2.1 平面方案
官山路改建工程自北向南布设,起于国道G312与官亭街道交叉处,经官亭街道后在K2+179处上跨宁西铁路;至K5+150处下穿合武高速铁路;在K10+699下穿肥西水利渡槽;拟合磨墩水库坝上现状公路中心,在K21+260大房庄处向南改线,终点位于省道S311杨桃路山南汽车站处。本项目牵涉到街道段的利用、下穿铁路和渡槽的处理、水库段的老路加宽和利用,老路的局部改线处理等诸多影响公路平面方案确定的因素,具体我们都根据现场和设计要求进行设平面设计和调整。
2.2 路线方案的确定
官山路改建工程由于终点路段老路两侧房屋较多、线形较差,如其沿老路改建方案存在安全隐患,且局部路段侵占河道。为了合理布设路线线位,首先在1 / 10000 地形图上进行纸上定线。布设在1 / 2000 的地形图上,针对路线平、纵面进一步优化和多方案比选论证,选择合理方案。经过方案比选,确定采用K21+260~终点路段线位改线方案作为推荐方案。
改线方案的优点:拆迁房屋减少1000平方米;减少侵占河道150米;消除终点交叉口山南路、山双路与省道S311交点错开36米的安全隐患。
2.3 平面线形设计
2.3.1设计一般原则
平面线形设计时,应以老路为主要控制物,充分利用老路,同时还应将大型建筑物、大河等作为控制点。在一般较为顺直的路段,尽可能采用较高的指标进行调整,以求改建、扩建后的良好行驶条件下;在较困难路段,应充分利用规范允许的曲线组合,在满足技术指标的前提下,充分利用老路;穿越城镇区时,应注意结合地方发展,尽量与城镇规划相协调。
2.3.2 直线及其应用
现行规范对长直线没有具体规定,本次设计中长直线控制为20V,即72秒的行程,使线形更趋合理。平曲线间最小直线长是基于保证线形连续性考虑。按公路路线规范规定,官山路设计时,我们通过计算,并参见相关设计经验,针对官山路设计速度30 km/h;同向和反向曲线间直线最短长度取50m ,这对司机调整方向盘和心理感受基本不会有影响。在达曲线间直线达不到上述要求时,将其设为复曲线。
2.3.3 圆曲线及其应用
目前规范针对大半径小偏角问题。在官山路定线时,一般将转角控制在7°以上,平曲线长度控制在150m以上,最小值也在50m,这对提高老路利用率十分有帮助。S形曲线的设计中,充分使用以反向曲线为主的曲线线形。本段路线在定线过程中,对S 形曲线的转角、圆曲线半径反复进行了调整,将相邻圆曲线半径之比控制在1 ~1 / 3 范围之内,全线线形组合成一条整体美观的水波线形。官山路设计缓和曲线均采用了回旋曲线,其长度基本与圆曲线等值。
3纵断面线形设计
老路改建、扩建项目的纵坡设计,追求路线的提高老路的利用率。在可能的情况下,尽量拟合老路纵坡,减小公路的平均高度,降低工程造价。免费论文。免费论文。
3.1 纵断面设计
本项目纵断面设计时尽量利用老路的路面作为新建结构层的底基层,以减少对老路的破坏,降低工程造价。根据对老路面弯沉的检测,通过验算确定老路的最小补强厚度。在路线纵坡设计时,本着最大限度地降低路基高度、减少工程造价的原则,对路线纵坡反复进行了调整,从而达到平纵组合较好、整体线形在视觉上连续的效果。
3.2 平纵线形组合
平纵线形组合原则为:合理设置平曲线内变坡点位置及变坡次数,在视觉上能自然地诱导驾驶员视、线,保证平面、、
纵断面线形指标大小均衡。老路改建、扩建公路变坡点较多,平纵线形组合不容易达到一一对应的要求规范规定,驾驶员在任一点所看到的纵面线形起伏一般不超过5 个。
4 先进技术设计手段
在路线设计中,大力推广新技术、新工艺和计算机辅助设计CAD软件技术。将GPS 全球定位系统用于公路勘察设计全过程,极大地提高了平、纵、横断面的测量速度和线形组合设计的合理程度。设计中运用了众多的设计软件。其中有中交第一公路勘察设计研究院和西安海德公司的纬地三维道路CAD系统、广州阿安毕路桥软件公司的RoadCAD路线设计软件及东南大学的路面结构分析软件成图系统等。
5 结束
老路改建、扩建公路线形设计是一项非常复杂的综合性工作。官山路的设计经过反复地平面定线、纵断面设计、横断面检查、平面调整及技术经济比较,经过多次优化设计、方案比选,才设计出经济上合理、技术上适用的路线方案。对于老路改建、扩建工程应灵活运用线形设计指标,在困难地段适当调整,在满足线形要求的前提下,充分利用老路。以上为笔者的一点浅显的认识。
参考文献:
[1] 张雨化.道路勘测设计[M].北京:人民交通出版社
[2] 李嘉.公路设计百问.北京:人民交通出版社
1、概况
宝兰线客专为一次双线,武威路中桥位于R=2000的圆曲线上,线路高度受站场布置控制。跨越甘肃省兰州市武威路,跨越角度为87°42′14″,武威路为城市道路,沥青路面,现状宽度为12.0m,较为繁忙。
2.主跨结构及设计资料
2.1桥梁跨度LP=80.0m,矢跨比1/5,拱轴线方程。吊杆间距6 m,采用双吊杆。系梁混凝土采用C55, 桥面宽,拱脚处16.60m,跨中15.00m。
拱脚处梁高3.1m,跨中梁高2.5m,截面形式采用单箱三室。拱肋采用外径为1.0m 、壁厚为20mm钢管形成拱肋,缀板厚度20mm,缀板外间距70cm,钢管外间距2.8m,拱肋矢高16.0m,钢管的钢材采用Q345D,拱肋内灌注微膨胀C55混凝土。
2.2二期恒载 包括线路设备重,人行道栏杆及扶手,电缆槽、挡碴墙、竖墙、防水层及保护层。取200kN/m计算。
2.3温度力 按整体升温25℃,降温25℃计算。
2.4限界计算: 表1
3.系杆拱计算分析
3.1拱肋计算
3.1.1拱肋截面换算
拱肋采用钢管混凝土哑铃形截面,两侧各设置1道“K”撑和“一”撑。
图2 拱肋截面图
考虑缀板,拱肋及拱肋内混凝土的换算容重:
=23.8kN/m3
考虑钢管内其余杆件:23.8×1.3=30.94 kN/m3
3.1.2拱肋的稳定检算
平面内稳定参照《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)第5.2.13条计算。
计算得平面内稳定系数为33.8
平面外稳定采用MIDAD Civil2012软件计算,计算得平面外稳定系数为7.5
3.2系梁计算
3.2.1系梁纵向计算
采用桥梁结构分析系统BSAS软件对系梁部分进行计算分析,主要控制条件及计算结果:
表2
3.2.2系梁横向环框计算
1、单元划分及加载图示,纵向采用1m长
4.结语
本桥受制于城市道路及铁路线路高程控制,结构高度严重受限。采用一跨跨越的系杆拱结构,造型美观,结构简单,施工环节较少,施工方便,工期短、成桥快。文中详细设计过程,计算分析了结构、截面、稳定性等,对站场附近同类桥梁起到很好的借鉴参考作用。
参考文献
[1]李亚东.桥梁工程概论[M].成都:西南交通大学出版社,2001.
[2]范立础.桥梁工程(下)[M].北京:人民交通出版社,1987.
[3] 马胜双. 京沪高速铁路跨济兖公路钢箱系杆拱桥主桥方案设计 [J].铁道标准设计,客运专线铁路桥梁设计论文专辑.
Abstract: The engineering geological investigation in China professional after nearly twenty years of efforts, has realized to the development direction of geotechnical engineering investigation of geotechnical engineering, technology progress in exploration, prospecting means, whether from the exploration equipment, technical investigation of digital or technical staff knowledge of the breadth and depth have made rapid development. In this paper, the author through analyzes the present development of geotechnical engineering survey technology, and discusses the method of technology for investigation of geotechnical engineering, for reference.
Key words: geotechnical engineering investigation; development trend;
中图分类号:P25
一、我国岩土工程勘察技术的现状
1.桩基技术方面
在高层超高层建筑中,桩基技术应用最为广泛。如混凝土预制方桩和预应力管桩由于具有单位承载力投资省、质量有保证、施工速度快等特点,近几年得到快速发展;混凝土灌注桩及其后压浆技术由于桩长和桩径范围选择大,提供的承载力幅度大,地层适用性强等特点,发展也很快。为合理利用桩间土承载力,复合桩基技术的理论研究与应用得到了较大的发展。
2.地基处理技术方面
我国软土地基处理现已接近国际先进水平,同时在天然地基的合理利用方面,开发了大量的复合地基新技术。强夯法、预压法、排水固结法、堆载预压、水泥土桩、碎石桩、以CFG桩和静压砼预制小桩为代表的刚性桩复合地基技术,得到广泛使用和研究。复合桩基和刚性桩复合地基中桩土相互作用的理论和研究成果逐步被采用。
3.深基坑工程及边坡支护技术
我国深基坑及边坡支护技术是近20年来随着高层建筑的大量兴建发展起来的一项新技术,是集岩土工程和结构工程为一体,包括支挡、防水、降水、挖运土、监测和信息化施工的系统工程,具有工程地质复杂多变,区域性和个性强的特点,已成为施工中的热点和难点问题。
4.环境岩土工程方面
与环境关联的岩土工程及与岩土有关的环境工程的广义环境岩土工程的概念逐步为学术和工程界所接受。环境岩土工程的概念和理论逐步深入人心,地基处理与深基坑工程对环境的影响问题的认识与处理,要求将地基处理与深基坑工程作为相互影响和相互作用的整体问题一并考虑成为环境岩土工程的新思想。
5.岩土预测与控制方面
从采用传统理论力学和计算土力学计算方法发展到采用灰色理论、损伤力学、神经网络技术等人工智能方法和动态滚动预测方向发展;控制技术从单一手段朝着多样、复合的方向发展。
二、岩土工程勘察技术的方法
随着计算机信息技术的不断发展,岩土工程勘察数字化技术得到广泛应用。下面就与传统勘察方法进行对比, 加以论述。
1.传统岩土工程勘察技术方法研究
勘察资料过于地质化。由于部门长期的条块分割, 勘察、 设计分散作业, 加之岩土工程规范制定和新技术、 新方法应用的滞后, 以及专业设置过细, 岩土工程本身的特殊性等原因, 设计与勘察之间脱钩多,使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式出现,而且勘察也较难参与设计的全过程;设计人员也因知识的局限, 很难深层次理解岩土工程勘察信息, 因而勘察成果在设计中的转化率较低, 造成许多不应有的浪费和损失数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。地形图是设计系统的底图或称基础数据,由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟,与 CAD 设计软件的接口不匹配, 很难顺利实现对接, 设计系统不得不重新将勘察资料数字化, 影响了设计系统 CAD 的推广应用。勘察信息数字化程度低。勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、 表格、 文字等形式为主,内容上定性描述较多。这一方面造成设计人员对于勘察信息难于准确理解, 另一方面造成对勘察信息处理、 利用上的困难。
2.数字化勘察技术研究
数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、 数据库技术、 计算机技术、 网络通信技术和 CAD 技术, 通过计算机及其软件, 把一个工程项目的所有信息有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化 CAD 技术转变,作到数据采集信息化、 勘察资料处理数字化、 硬件系统网络化、 图文处理自动化, 逐步形成和建立适应多专业、 多工种生产的高效益、 高柔性、 智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点, 把勘察、 设计的图纸、 图像、 表格、 文字等以数字化形式存贮。
3.数字化勘察技术关键优势
岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面
模型法的历史较早,它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法,也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料, 包括测点的几何特征数据和属性特征数据, 然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来,构成网状曲面片,进而确定整个地质体的空间属性,有很多方法用来表示表面, 常用的方法主要有数学模型法和图示模型法, 本论文主要讨论图示模型法。 常用的图示模型法有边界表示法、 规则格网法、 等值线法、 不规则格网法等, 其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法, 将做详细分析讨论。不规则格网法是将区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络。 区域中任意点落在三角面的顶点、 边上或三角形内,如果任意点不在顶点上, 则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到,所以 TIN 是一个三维空间的分段线性模型, 在整个区域内连续但不可微。有许多种表达 TIN 拓扑结构的存储方式,这里采用一个简单的记录方式是:对于每一个三角形、 边和节点都对应一个记录,三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针, 边的记录有四个指针字段, 包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针;也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。每个节点包括三个坐标值的字段,分别存储 X,Y,Z 坐标。这种拓扑网络结构的特点是:对于给定一个三角形,查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率,当然可以在此结构的基础上增加其它变化,以提高某些特殊运算的效率。对岩土工程勘察方法实施改进, 逐步过渡到数字化勘察技术, 并推广其广泛应用, 这是勘察工程发展的必然趋势, 但是这其中还有一段很长的路要走,不仅仅是因为其中还有一些关键技术问题尚未完全攻克,而且我国目前在数字化勘察、勘探方面的专业人才也很匮乏, 因此, 必须加大数字化岩土工程勘察技术人才的培养, 并加快该技术的研究应用,以真正实现岩土工程的数字化勘察的广泛应用。
4.数字化勘察技术的应用
我们在进行道路、 桥梁、 隧道的测量设计经常遇到地形复杂交通不便的情况。如线路在丘陵山区,经常是各种树木生长茂盛、 沟壑纵横,难以通视,传统的测量手段很难解决,经常令测量工作人员吃尽了苦头。传统的测量手段数据处理往往用手工方法记录储存,不仅数据显得零乱,而且在数据后续处理中,往往手工处理,工作量大,容易出错,测量数据不易校核。 由于处理枯燥,需要耗费的重复劳动也就相当多,内业处理出错率较高。通过调查研究, 在我国大多数单位在公路设计测量工作中采用的方法传统,速度慢、 精度差,数据不易保存校核,所以难以适用当前推进公路建设自动化、 信息化建设的要求。采用现在传统的测量方法存在许多弊端,例如测量数据多,易出错,测量完毕不易校核和保存,采用数字化地形图可有效解决这一问题。 采用专业数字化地形图测绘,经过处理后,可以满足公路规范的需求,每条公路的地形图可以形成永久保存的电子档案,勘测成果在图上一目了然,可重复利用,并可不断补充调整。 公路设计引入专业勘测的电子地形图,勘测效率大大提高,勘测费用降低很多,勘测设计周期会大大缩短,而且数据精确,易于保存,数据直接导入利用,免去人工录入的繁琐和失误,可以重复利用,一举多的,可以纸上选线、 定线,测量数据可以视实际情况,随时补充调整。测量成果可以直接与国家控制网转化,以便与其他测量行业的数据共享。测量完毕或公路施工后能长久保存测量成果,并进行校核,推进公路测量的数字化进程。
三、结束语
总而言之,岩土工程勘探是工程质量的重点,目前我国的岩土工程勘察技术方法较多,且众多勘察方法、技术发展的成熟程度不尽相同,所以我们要在实际勘察设计工程中积累经验、重视有效性的发展、时刻应用新科学新技术来发展我国的工程勘察技术,把我国的勘察技术提高到一个更高的水平。
参考文献:
中图分类号:[TE132]文献标识码:A文章编号:
1、理论与经验的关系
岩土工程勘察所涉及的基本理论主要包括土力学的理论、工程地质理论、工程力学理论等,这些工程理论都是一种半科学半经验的理论,很多理论是建立在经验的基础上的,如很多公式都是经验公式。在学习和运用理论的过程中,一定要注意隐藏在公式和规律背后的背景知识和真正实际内涵及其假定边界条件。而积累经验的过程可分为分析与预测现场观测对分析、预测和现场观测结果进行比较、分析、评估和总结3个过程,可见积累经验的过程也离不开理论的支持。笔者认为:理论与经验在岩土工程勘察中具有同等的地位,过分强调哪一点都是不合适的。笔者讨论此问题,目的在于目前很多岩土工程技术人员过分强调经验,而对理论的学习和运用不足,这种现象对岩土勘察技术的发展不利;同时用于对年轻技术人员的传、帮、带上,不利于年轻技术人员的成长,甚至会出现以讹传讹。 2岩土工程勘察方法概述
2.1传统的岩土工程勘察方法存在的问题
2.1.1勘察资料过于地质化。
由于部门长期的条块分割,勘察、设计分散作业,加之岩土工程规范制定和新技术、新方法应用的滞后,以及专业设置过细,岩土工程本身的特殊性等原因,设计与勘察之间脱钩多,使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式出现,而且勘察也较难参与设计的全过程;设计人员也因知识的局限,很难深层次理解岩土工程勘察信息,因而勘察成果在设计中的转化率较低,造成许多不应有的浪费和损失
2.1.2数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。
地形图是设计系统的底图或基础数据,由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟,与CAD设计软件的接口不匹配,很难顺利实现对接,设计系统不得不重新将勘察资料数字化,影响了设计系统CAD的推广应用。
2.1.3勘察信息数字化程度低。
勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、表格、文字等形式为主,内容上定性描述较多。这一方面造成设计人员对于勘察信息难于准确理解,另一方面造成对勘察信息处理、利用上的困难。
2.1.4数字化勘察技术概述
数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术,通过计算机及其软件,把一个工程项目的所有信息(勘察、设计、进度、计划、变更等数据)有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变,作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化,逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点,把勘察、设计的图纸、图像、表格、文字等以数字化形式存贮,供各专业设计使用。
2.2岩土工程数字化建模方法
岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面模型法(也叫数字表面模型)的历史较早,它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法,也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料,包括测点的几何特征数据和属性特征数据,然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性按照一定的规则连接起来,构成网状曲面片,进而确定整个地质体的空间属性,有很多方法用来表示表面,常用的方法主要有数学模型法和图示模型法,本论文主要讨论图示模型法。常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等,其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法,将做详细分析讨论。
2.3数字化岩土勘察工程数据库系统
基于GIS的岩土工程勘察涉及到的原始数据主要为地理信息方面的空间数据和非空间数据,数据来源包括:
2.3.1基础地理数据这些数据主要包括:
①自然区划图。
该图反映被研究区域的地理区划、河流、道路、居民区、山川、公共设施等等自然地理信息。
②地形、地貌图。
该图反映被研究区域的自然地貌情况。
2.3.2岩土工程勘察数据这些数据主要包括:
所研究区域的工程地质勘探资料。经过筛选、处理的各勘探点包括地理、环境、土的物理力学指标在内的所有信息。各类建筑场地的地层信息,比如液化等级、液化指数、特征周期、年代、沉积相等。
3数字化岩土工程勘察应用实现的关键技术
3.1 岩土工程数字化建模方法
岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面模型法(也叫数字表面模型)的历史较早,它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法,也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料,包括测点的几何特征数据和属性特征数据,然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性点按照一定的规则连接起来,构成网状曲面片,进而确定整个地质体的空间属性,有很多方法用来表示表面,常用的方法主要有数学模型法和图示模型法,本论文主要讨论图示模型法。常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等,其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法,将做详细分析讨论。
不规则格网法(TIN)是将区域内有限各点将区域划分为相连的三角面网络。区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内,如果任意点不在顶点上,则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到(在边上用边的两个顶点的高程,在三角形内则用三个顶点的高程),所以TIN是一个三维空间的分段线性模型,在整个区域内连续但不可微。有许多种表达TIN拓扑结构的存储方式,这里采用一个简单的记录方式是:对于每一个三角形、边和节点都对应一个记录,三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针,边的记录有四个指针字段,包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针;也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。每个节点包括三个坐标值的字段,分别存储X,Y,Z坐标。这种拓扑网络结构的特点是:对于给定一个三角形,查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率,当然可以在此结构的基础上增加其它变化,以提高某些特殊运算的效率。
3.2数字化岩土勘察工程数据库系统
基于GIS的岩土工程勘察涉及到的原始数据主要为地理信息方面的空间数据和非空间数据,数据来源包括:
3.2.1岩土工程勘察数据这些数据主要包括:
经过筛选、处理的各勘探点包括地理、环境、土的物理力学指标在内的所有信息。
各类建筑场地的地层信息,比如液化等级、液化指数、特征周期、年代、沉积相等。
结合上述分析,数字化岩土勘察工程数据库系统可以按以下几个步骤实施构建:
①岩土工程勘察数据库的概念模型设计。
岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题,为了能获得反映信息世界的概念性数据模型,将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来,仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系,并在此基础上建立相对应的数据库表结构。
②数据库建立实现。
中图分类号:TU198+.2
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2009)13-0298-01
1 引言
岩土工程勘察是工程设计的先决条件。一般岩土工程信息,包括地形地貌、地层界面、断层、地下水位、风化层厚度以及各种物探、化探资料,这些资料只是一些离散的数据,岩土工程技术人员较难直接利用它们再去分析场地中工程地质参数的分布规律,更何况传统的岩土工程资料分析和解释一般都局限于二维、静态的表达,这种表达描述空间构造起伏变化的直观性差,往往不能充分揭示它们空间变化的规律,难以使人们直接、完整、准确地理解,也就越来越不能满足工程的空间分析要求。
随着计算机图形处理技术的完善,已经完全可以集成以岩土工程建模、岩土工程数字化、岩土工程数据库管理、岩土工程特性分析、岩土工程地质解释以及空间分析和预测、地学统计和图形可视化的一体化系统,继而发展成为现代化、信息化为一体的岩土工程勘察数字化新体系。本论文就将主要对数字化的岩土工程勘察进行简单的探讨,以期和同行分享。
2 岩土工程勘察方法概述
2.1 传统的岩土工程勘察方法存在的问题
(1)勘察资料过于地质化。
由于部门长期的条块分割,勘察、设计分散作业,加之岩土工程规范制定和新技术、新方法应用的滞后,以及专业设置过细,岩土工程本身的特殊性等原因,设计与勘察之间脱钩多,使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式出现,而且勘察也较难参与设计的全过程;设计人员也因知识的局限,很难深层次理解岩土工程勘察信息,因而勘察成果在设计中的转化率较低,造成许多不应有的浪费和损失
(2)数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。
地形图是设计系统的底图或称基础数据,由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟,与CAD设计软件的接口不匹配,很难顺利实现对接,设计系统不得不重新将勘察资料数字化,影响了设计系统CAD的推广应用。
(3)勘察信息数字化程度低。
勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、表格、文字等形式为主,内容上定性描述较多。这一方面造成设计人员对于勘察信息难于准确理解,另一方面造成对勘察信息处理、利用上的困难。
2.2 数字化勘察技术概述
数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术,通过计算机及其软件,把一个工程项目的所有信息(勘察、设计、进度、计划、变更等数据)有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变,作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化,逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点,把勘察、设计的图纸、图像、表格、文字等以数字化形式存贮,供各专业设计使用。
3 数字化岩土工程勘察应用实现的关键技术探讨
3.1 岩土工程数字化建模方法
岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面模型法(也叫数字表面模型)的历史较早,它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法,也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料,包括测点的几何特征数据和属性特征数据,然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来,构成网状曲面片,进而确定整个地质体的空间属性,有很多方法用来表示表面,常用的方法主要有数学模型法和图示模型法,本论文主要讨论图示模型法。常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等,其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法,将做详细分析讨论。
不规则格网法(TIN)是将区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络。区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内,如果任意点不在顶点上,则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到(在边上用边的两个顶点的高程,在三角形内则用三个顶点的高程),所以TIN是一个三维空间的分段线性模型,在整个区域内连续但不可微。有许多种表达TIN拓扑结构的存储方式,这里采用一个简单的记录方式是:对于每一个三角形、边和节点都对应一个记录,三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针,边的记录有四个指针字段,包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针;也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。每个节点包括三个坐标值的字段,分别存储X,Y,Z坐标。这种拓扑网络结构的特点是:对于给定一个三角形,查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率,当然可以在此结构的基础上增加其它变化,以提高某些特殊运算的效率。
3.2 数字化岩土勘察工程数据库系统
基于GIS的岩土工程勘察涉及到的原始数据主要为地理信息方面的空间数据和非空间数据,数据来源包括:
(1)基础地理数据这些数据主要包括:
①自然区划图。
该图反映被研究区域的地理区划、河流、道路、居民区、山川、公共设施等等自然地理信息。
②地形、地貌图。
该图反映被研究区域的自然地貌情况。
(2)岩土工程勘察数据这些数据主要包括:
所研究区域的工程地质勘探资料。
经过筛选、处理的各勘探点包括地理、环境、土的物理力学指标在内的所有信息。
各类建筑场地的地层信息,比如液化等级、液化指数、特征周期、年代、沉积相等。
结合上述分析,数字化岩土勘察工程数据库系统可以按以下几个步骤实施构建:
①岩土工程勘察数据库的概念模型设计。
岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题,为了能获得反映信息世界的概念性数据模型,将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来,仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系,并在此基础上建立相对应的数据库表结构。
②数据库建立实现。
中图分类号: U412 文献标识码: A
一、前言
随着社会经济的快速发展,公路建设逐步向山区延伸,而山区地形、地质复杂,公路路线布设的限制条件和影响因素很多,山区公路的设计在技术和经验方面面临着前所未有的机遇和挑战。因此,对山区公路的设计进行更深入的研究,探讨出新的设计理念以指导山区公路的设计十分必要。
二、山岭区高速公路线形设计标准的掌握
山岭区高速公路线形设计标准掌握的合理程度直接影响到工程安全、工程造价和环境破坏,也影响了行车安全和实际运营车速。线形设计中,平曲线指标是视距及行车安全的首要影响因素,而纵坡指标是行车速度的主要影响因素。规范规定了各级公路的设计车速和相应线形设计控制指标,同时也规定了各级公路的适应交通量,这就使线形指标的采用有了很大的选择范围。
1、平纵指标的选用尽量结合地形,应抛弃原来追求高指标、大填大挖的设计思路,在“六个坚持、六个树立”指导思想下,坚持“安全、耐久、节约、和谐”的设计理念,灵活选用。
2、如果一条高速公路沿线地形基本相同,为了在安全前提下保证形式速度的一致性,设计时在一定路段内应注意所采用线形指标的均衡性和一致性,避免平面指标的突变。
3、高速公路分段采用不同设计车速时,宜选择分离式隧道等路基分合流段、互通立交等交通转换段、视觉上比较明显的特大桥段等作为不同设计车速标准的分解点,以达到设计标准的自然过渡,并注意避免不同设计车速过渡段前后平面指标的突变。
三、山岭区公路选线的特点
山岭区公路选线的特点是山高谷深,高差大,地形、地质复杂,工程艰巨,可比选方案多。在地形方面,路线平、纵、横3个方面均受到约束;在地质方面,山区土层薄、岩层厚,岩层产状和地质构造变化复杂,影响线位布设;在气候方面,山区暴雨多、山洪急,溪流水位变化幅度大,是公路定线中不可忽视的因素。因此,在山区选线必须深入调查,认真勘测,精心研究,综合考虑,解决好越岭的垭口、展线的方案等重大问题,总之山岭区具有地形起伏大、沟壑纵横、平面展线位置狭窄、平纵配合困难等特点;具体自然特征如下:
1、山高谷深,高差大,地面起伏大(地面自然坡度一般大于20以上)、地形复杂;
2、石多、土薄、地质复杂,不良地质现象(如岩堆、滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等)较多;
3、气候条件多变。昼夜温差大,山高雾大,气压较低;
4、水文条件复杂。山区河流曲折迂回,河岸坡陡,水流比降大,洪水短暂,水位涨落变化大,流速快,流量集中,冲刷及破坏力较大;
四、山区优化选线的几点原则
公路线形是构成公路的骨架,它支配着整个公路规划、设计和施工。线形设计良好与否,对行车安全、舒适、经济、协调、美观等都具有决定性影响。路线设计要综合考虑平、纵、横3者的关系,恰当地掌握标准,做到平面顺适、纵坡均衡、横面合理。
1、山区公路选线的特点
山区公路选线的特点是山高谷深,高差大,地形、地质复杂,工程艰巨,可比选方案多。在地形方面,路线平、纵、横3个方面均受到约束;在地质方面,山区土层薄、岩层厚,岩层产状和地质构造变化复杂,影响线位布设;在气候方面,山区暴雨多、山洪急,溪流水位变化幅度大,是公路定线中不可忽视的因素。因此,在山区选线必须深入调查,认真勘测,精心研究,综合考虑,解决好越岭的垭口、展线的方案等重大问题。
2、山区沿河(溪)线的选择
沿河(溪)线的选择,要处理好河岸的选择、线位高低和跨河换岸地点3者间的关系。利用有利地形,避开工程艰巨和不良地质路段,如泥石流、滑坡、崩塌、岩溶、岩堆、泥沼、冻土等等。跨河换岸时,一般情况下以选择横坡平缓的河岸为佳。有些河岸横坡虽然平缓,但地质不良,岩层倾向于路线,开挖后易产生顺层滑塌的病害,而对岸虽横坡稍陡,但岩层背向于路线,开挖后不易产生顺层滑坡,路线走向则应选择后者。深汕高速公路陆丰路段就出现过这种情况。所以跨河换岸时,要特别注意地质情况的好坏,不能单凭横坡陡缓来决定采用哪一岸的问题。
3、采用新型技术手段改进设计方法
现代道路勘测设计水平飞速发展, GPS、DTM等勘测手段大大提高了基础资料的利用率, CARD/1、纬地等现代道路设计软件极大提高了道路线形设计的效率。在定线过程中,如能充分利用这些现代高科技手段快速调整路线,检验路线方案的合理性,设计者的意图就能够被充分体现,并且在DTM的支持下,动态可视优化线位,使得设计人员摆脱了烦琐的计算过程,更加专注于优化线位,方案对比更加充分,使得工程更趋合理。
4、越岭线垭口的选择问题
越岭路线选线时,应结合水文地质情况处理好垭口选择、过岭标高和垭口2侧路线展线方案3者间的关系[3]。垭口是越岭线方案的重要控制点。垭口最好选择与路线总走向一致且标高较低和2侧利于展线的垭口,可缩短公路里程。不需展线或少量展线而又靠近路线总走向的较低垭口为最理想。但有的垭口虽然在路线总走向的位置上,但从垭口到山脚间的距离较短,高差也较大,需要长距离展线时,反而不如展线条件好,离开路线总走向稍远的垭口。有的垭口虽然相对高差较大,但如垭口2侧有较开阔的山坡或山谷可用来展线,或可采用稍长的隧道以降低越岭的海拔标高时,可大大缩短公路运输里程,营运经济效益显著,亦应认真考虑,仔细比选。
5、关于坡长限制
我国规范对各级坡度坡长作出了限制,一般在山区高速公路纵面设计时,为了满足规范对坡长的限制,习惯上将纵坡设置成台阶坡。实际上,台阶坡的设置未必适宜。台阶坡有时很难与地形符合,往往使平纵组合不当,并造成工程量增加;变坡点增多,驾驶者需频繁换挡。而对于下坡车辆来说,设置过多的变坡使行车舒适性降低;两端长陡坡间夹短的缓坡,再配上竖曲线以后,变坡点之间的直线坡段实际上很短或几乎不存在,汽车在频繁换挡的情况下也未必能真正得到休息。如果对各路段都加以对应坡度的坡长限制,而强行将纵坡设计成台阶坡,纵面线形未必能得到有效改善,可能与地形不符,反而会造成工程量增大。
6、长大纵坡应做好安全评价
随着公路建设向山区延伸,长大纵坡引发的交通事故越来越引起人们的重视,八达岭、107粤北段等多个国家级交通黑点都是此类设计问题造成的。针对不可避免的长大纵坡应对路段的通行能力和服务水平进行检验,避免由于通行能力不足导致交通事故增加。分析设置爬坡车道、紧急避险车道、紧急停车带的必要性。
五、结语
山区公路路线设计是公路设计中非常重要的关键环节,路线设计的好坏,影响到公路路网结构的合理、汽车运营的安全舒适、线形指标的合理、工程造价的控制、地形景观的协调等等。设计中应把握好最佳线形选择的科学指标,合理采用路线标准,较客观地选择出综合考虑各主要影响因素的公路最佳路线线形方案,使用最短的路线长度实现最大的综合效果。
参考文献:
[1] 中交第一公路勘察设计研究院,高速公路勘察设计论文集,陕西人民出版社,2006
中图分类号: X734 文献标识码: A 文章编号:
1 前言
近年来,随着我国道路交通事业的不断发展,交通安全问题日益为人们所重视。影响交通安全的因素是多方面的,其中车速是一个重要因素。诸多国内外研究显示,车速与事故有明显的相关性,车辆超速或高速行驶已经成为公路交通事故频发的主要原因。要有效减少事故发生,就必须采取有效措施将超速或高速行驶车辆的速度降下来。目前,道路上使用的车速控制措施种类较多,最基本的是利用交通标志实施危险警告和车速限制。而且,以减速带为代表的强制控速设施近年来在我国得到了空前广泛的应用。
2 减速措施分类
控速措施按其警示力度大小可分为非强制性和强制性控速措施:
目前常用的非强制性控速措施:强化路面监控,加强路面管理,如使用雷达测速仪;设置用于交通管理的道路交通标志,如限速标志、视错觉减速标识、急弯路标志等;在路面上施划减速标线。
目前常用的强制性控速措施:在路面上喷涂热塑振动警示减速标线;道钉减速带;水泥台减速带;路面凹形槽减速带;驼峰式减速带。
2.1 限速标志
为了行车安全,常常在需要限制车辆速度的地方设置限速标志。实际设立限速标志时可能需要综合多种因素:(1)道路特征、路肩条件、等级、线形和视距等;(2)路侧土地使用和环境;(3)停车需求和行人活动;(4)1个时间段的事故报告。设置的限速标志并不能一劳永逸,尤其对于一般公路,隔一段时间后,应对道路特征或周围土地使用情况发生重大变化路段的限速标志进行再评估。
2.2 减速带
许多研究证明了减速带是一种比较有效的限速手段,甚至有研究表明其事故数和严重度的降低能达到50%以上。减速带在我国应用较多,但还没有相应研究说明减速带在我国应用的效果。但无论效果怎样,应该注意2点:(1)减速带应全断面布置,如果只是下坡方向布置(半幅路),车辆为了避免行驶其上的不舒适感,会绕行而占用对向车道,更容易造成车辆对撞;(2)布置减速带的路段,应提前告知驾驶员,否则驾驶员如果没有看见减速带(尤其是夜晚),车速较高也容易发生事故,可以用标志或标线表示。
3 减速措施优缺点
3.1 非强制性控速措施优缺点
1)设置的原则是非强制性的,目的只是对车辆起警示、警告作用,用以规范那些即将有安全隐患的车辆,对以正常速度行驶的车辆干扰会比较小。
2)非强制控速措施实施起来都很方便,不需要大面积的施工,也不会破坏路面,节约了很多道路维修养护资金。
3)缺点是控速效果有限。例如,如果车辆驾驶员不遵守交通法规,交通安全意识差,心存侥幸心理,那么这些措施的效果将大打折扣。根据笔者在内蒙古某省道所作的驾驶员对减速设施减速效果的问卷调查,26.7%的驾驶员选择减速标志,73.3%选择减速带,没有人选择减速标线。
3.2 强制性控速措施优缺点
1)控速效果明显,且较为持久。英国的Webster分析结果为:道路设了减速带后,85%车速降低了16 km/h,事故数减少了71%,周围道路事故数减少了8%。
2)在具体实施时需要在路面上做大面积的施工,这样不仅会造成对路面的破坏,加大道路维修养护工作量;而且在施工过程中,还干扰了车辆的正常通行。
3)在北方地区,由于冬季除雪要求,强制减速措施的设置会影响除雪,且对重型车辆在爬坡时也是一大障碍,强制减速措施在冬季宜撤掉。
4)由于车辆行驶在减速带上会造成很大的震动,对车辆的车体结构易造成损坏,会严重影响人的舒适性。根据笔者在内蒙古某省道所作的驾驶员对减速带接受程度的问卷调查结果,10%的驾驶员表示非常反感,33.3%的驾驶员表示反感,56.7%的驾驶员认为可以接受。
4 结语
车速是道路交通安全的一个重要影响因素,诸多国内外的研究显示,车速与事故有明显的相关性,超速行驶将对行车安全造成巨大的不良影响。在社会发展过程中,我们应注重发展与安全协调发展的原则,为保障我国道路交通安全,采取有效的限速措施将车速降下来,以保证人民出行安全和社会稳定。
参考文献
[1] 何勇.速度管理[M].人民交通出版社.2008.
[2] 毛恩荣等.《车辆人机工程学》.北京理工大学出版社.2007.2.
[3] 陈永胜.高速公路安全设计基础理论及关键技术研究[D].北京工业大学.2001.
[4] 莫战春.高速公路减速标线的设计与应用研究[J].湖南省交通规划勘察设计院.2008.
[5] 刘兆棋.《道路交通安全应用心理学》[M].北京:警官教育出版社,1998.2.
1概述
随着道路等级的提高,人们对道路线形的审美要求与周围景观的协调性越来越重视,从过去的二维图纸到现在的三维模型空间的分析,计算机辅助设计在公路景观设计过程中将占有越来越重要的位置,把最新的计算机技术应用于设计工作中将有助于更直观的反映设计内容,提高设计和周边环境的协调性,同时还能大幅提高设计效率。
道路透视图是路线计算机辅助设计系统设计的重要组成部分,它可以使设计者在设计阶段获得形象逼真的道路全貌,用以检查路线设计的线形质量以及道路与周围环境的协调程度,并以此作为修改设计的依据。采用先进的计算机辅助软件系统建立公路三维模型动态透视图技术可更方便、快速地检验和评价公路设计方案,利用动态透视实时漫游系统可提前让驾驶员感受到在公路上行驶的舒适性及安全性。动态透视图技术在公路景观设计中有着广泛的应用前景,利用该项技术能够在公路建成之前就对沿线公路景观有较为真实的反映,对于行车的舒适性和安全性有较为直观的展示。对公路设计,交通规划和标志标线设计等也有着参考作用,为领导决策和工程实践提供了依据。
2动态透视图系统的主要内容
在外业勘测方面,原始数据主要从航测、遥感、UYS等高新技术的综合应用进行地形、地质数据的采集与处理;在内业设计方面,主要是三维数字地面模型的建立、公路CAI)一体化技术及道路三维可视化技术等,并将上述技术集成,实现了勘测设计一体化。内业设计阶段主要是三维数字地面模型的建立、公路CAD一体化技术及道路三维可视化技术等,并将上述技术集成,实现了勘测设计一体化。
动态三维透视图的工作主要的工作流程包括原始资料的收集整理、现场调查收集野外图片资料、通过什算机辅助系统软件建立三维模型、渲染制作和最终合成等几个部分。
2. 1原始资料的搜集及数字地面模型的建立
原始资料主要包括公路设计资料、沿线地形资料与沿线景观素材,采集处理真实准确的原始资料是制作符合实际情况的动态透视图的基础。进行公路线形透视图检查,首先要建立一个设计公路的立体模型,设计公路模型可分为两类:一类只是单纯地设计公路模型;另一类是含有地形的设计公路模型。第一类模型的建立:直接进人计算机数模管理中,创建一个新的数模编号,然后从横断面数据库及纵断面数据库中读人设计公路的数据,构网、建模即可;第二类模型的建立:在第一类模型的建立基础上,还要将地形图数据库中的地形点读人数模,并将公路边界内的俄地形点剔除,然后,用全部点在构网建立模型。
2. 2动态透视图的一般原理及制作过程所用的计算机软件
对于道路本身的建模工作,可利用AutoCAl软件下的二次开发软件如维地5. 6完成,通过以上构建的数模三角网还可以按照n}格式输出,该功能可以给第三方渲染软件如3I?max渲染巨匠( lightscape)等提供数据模型数据。为了更好地建立模型,还需要采集地物、植物、路面等图质,以建立更接近真实的材质库,而处理采集的图像资料一般可采用Photoshop, CORELDRAW等图像编辑软件。
三维模型的建立是动态透视图的核心,一个完整的三维模型应包含完整的三维场景,包含各元素的三维模型和相关的配套材质贴图。通过有关程序在Au-toCAD下面快速构建公路立体模型,构建公路立体模型可应用相关专业软件如:HinCADS. 6、海地公路软件、武汉捷力的公路一体化设计软件建立。捷力平面三维动画系统可以在平纵横一体化设计完毕后根据地模或纵横地面线文件及路线设计信息自动生成真实三维模型,自动生成栏杆、行车道、中央分隔带等构造物,任意设定背景材质,直接将模型转换到3DMAX渲染巨匠(lightscape)软件做效果处理,最后再生成真实的三维效果图及动态的AVI文件,很快就可以生成线路透视图与三维全景图,利用先进的虚拟现实技术实现公路三维的动态实时浏览。可按指定路径播放三维动画,从不同角度、高度观察道路设计效果,对设计成果进行检查和评价。中交第二公路勘察设计研究院研制开发的公路虚拟景观实时漫游系统BID- VRS,直接接受数字摄影测量系统产生的正射影像数据,将影像同数字地面模型、公路路线与互通立交三维几何模型、公路桥梁三维几何模型形成的综合模型叠加,进行场景布置,并实时地对公路设计的虚拟景观进行动态漫游。动态透视图的真实影像与公路设计相结合,真实、动态地反映公路勘察设计的成果,为设计成果评审和环境保护提供了全新的可视化手段和工具。
海地公路三维仿真系统(Hard3D)是西安海地计算机软件开发有限公司自主开发研制的一套专门用于公路三维模型制作及动态播放的实时三维图形生成及渲染系统。它具有使用简便、制作效率高、画面清晰以及生成的动画具有可操作性、能够真实可靠的反映设计意图,在实时动态播放过程中,系统能够逐桩显示出该断面的所有技术指标(包括断面填挖面积、填挖高度、路基宽度、超高、大地坐标等等技术指标),使观看人员可以随时掌握各个断面的信息,在动态播放过程中,用户可随时抓取精彩画面(生bmp文件)并保存到硬盘上,用于制作工程效果图,系统也可以连续录制动画、录制声音包括背景音乐以及设计人员的解说,系统自动进行影音合成(生成avi文件)。具有动画的可操作性、路线各类信息的可动态显示性以及此系统可广泛用于公路工程项目的三维演示、效果图制作、项目评审、工程设计召投标过程当中,能够尽现您的实力,为工程的合理优化提供强有力的视觉支持等。由于Hard3D所基于3D图形引擎提供了强大的动态建模、动态渲染和模型管理功能,并且获益于微软公司不断对DirectX图形驱动性能的升级,从而使Hard3D在图形的动态渲染和模型的动态测试达到了国内绝对的领先水平,彻底摆脱了用3DMAX预渲染然后播放的传统做法,使公路三维进人了一个崭新的阶段。
2. 3三维模型的渲染
三维模型的渲染在3DS系列软件 3DS}MAX}VIZ}中进行,具体的内容包括:设置灯光、架设摄像机、贴材质、设背景、最后渲染成静态全景透视图。
2. 4渲染图的后期处理
后期处理对制作高质量的渲染图很重要。
2. 5动画制作和视频输出
除了跟静态渲染图有相同的要求外,还需要设置摄像机路径,然后逐帧渲染。渲染后的图片以每秒一定帧数(可根据汽车的运动速度确定)播放出来就成了动态全景透视图,最后一步是通过有关软件对动画片断进行剪辑、合成、配音,最终得到成品。
3实际应用
依托西藏自治区那曲地区布龙至比如通县油路工程,对全线进行了动态透视图的研究并完成了全线的三维模型和约10 Km的重点路段的动态三维透视图的工作,在初步设计阶段及施工图设计阶段,生成公路复杂地段全景透视渲染图和模拟汽车行驶的公路动态透视图,对方案的比选、视距的好坏、平纵组合是否合适等起到指导作用。
Abstract: the subway tunnel waterproof underground method is one of the important factors of success or failure. The leakage of the tunnel is highlighted in tunnel construction quality problems and solve the issues to be further. Type of method with China's rapid development of urban rail traffic, underground mining method tunnel is more and more, this paper aims to analysis in underground mining method in the tunnel construction the characteristics of various auxiliary measures, suitable conditions, the use of waterproof facilities.
Keywords: the subway tunnel; Waterproof facilities; Concealed excavation method
中图分类号:U45文献标识码:A 文章编号:
一:暗挖法定义
暗挖法,是指在软弱围岩地层中,以改造地质条件为前提,以控制地表沉降为重点,以格栅和锚喷砼作为初期支护手段,遵循“新奥法”理论,按照“十八字”方针(管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测)进行隧道的设计和施工。暗挖的优点:结构形式灵活多变,对地面建筑、道路和地下管线影响不大,拆迁占地少,扰民少,污染城市环境少等。缺点:施工速度慢,喷射混凝土粉尘多,劳动强度大,机械化程度不高,以及高水位地层结构防水比较困难等。
二:地铁矿山法隧道所处的环境
通过对多个矿山暗挖法隧道的调查研究,对不同文地质条件,周边环境下的注浆措施进行分析对比研究结论:在城市地铁中的矿山暗挖法隧道,需根据工程的周边环境,隧道埋置深度,工程及水文地质条件,隧道断面尺寸,结合隧道施工的基本工法,选择合理的注浆参数,对地层及围岩进行必要的加固和止水,减少对周边环境的影响至关重要。
不少地铁隧道,由于埋深浅,处于第四系各种土层,砂层或岩石全,强风化的软弱围岩中,一般地下水位较高,地下水丰富;因此,在矿山法隧道设计和施工中选择合理的辅助施工措施,围岩进行加固和止水,保证隧道的施工安全和减少对周边环境的影响。
三:在矿山暗挖法中排水放在非常重要的地位
但近些年来由于部分建设工作者对地下工程防水存在模糊认识,致使地下工程渗漏水越来越严重。为了规范地下隧道工程防水做法,除建议严格执行国家有关规范外,特提出以下方案。
1、地下防水工程选材条件
1.1地下工程防水的目的
a、防止水对地下维护结构的侵蚀,保证地下建筑物使用年限。
b、防止水对地下建筑空间的侵蚀,保证地下建筑物使用安全。
c、防止渗漏造成地下水土失衡,影响相邻建筑物使用安全。
1.2关于防水层在地下建筑物构造层次中的地位
“混凝土的裂缝是不可避免的”,是对混凝土特性的科学评价。因此,《地下工程防水技术规范》中规定混凝土允许裂缝宽度为0.2mm,这也是合乎情理的。但允许有0.2mm裂缝的混凝土仍称作“结构自防水”是没有道理的。因为从物理概念上说,水分子的直径约0.3×10-6,可以穿过任何肉眼可见的裂缝。肉眼可见的裂缝范围一般以0.005mm为界。那么0.2mm的裂缝肯定要漏水的,被允许有0.2mm裂缝的混凝土,又如何称得上“结构自防水”呢?所以,防水层在地下建筑物主体结构以外的构造层次中,其作用之重要是第一位的,而不能被视为“附加防水层”。
1.3须考虑防水材料与地下建筑物使用同步
由于地下工程是埋于地下的建筑物,将来防水层失效需要翻修的可能性几乎没有。因此,地下工程防水层材料选择尽可能采用能与建筑物设计使用期同步的材料。因为,合成树脂片材在不受大气、臭氧、紫外线、侵蚀的情况下老化非常缓慢。日本、美国等工业发达国家常采用诸如:EVA、PE、PVC防水卷材做复合衬砌防水层。目前已经有35年不失效记录。
一般地下隧道工程设计使用年限为70年,故隧道工程绝大多数采用合成树脂片材(包括均质或复合片材)做全外包防水层。
2.采用合成树脂片材的缺陷和改用埋贴式高分子防水卷材的优势。
2.1采用合成树脂片材做隧道全外包防水的缺陷
合成树脂片材(如HDPE、EVA、PVC)具有耐久、(几十年不降解)防腐,强度高(不易被戳穿),延伸大等优点。但由于采用合成树脂片材做防水层与二次衬砌间不发生任何形式的粘着,它们之间是松铺的,因此,很容易因某个局部破损或不密实而造成窜水、漏水,甚至导致整个工程防水失效。
2.2 改用埋贴式高分子防水卷材做隧道防水层的优势。
埋贴式高分子防水卷材,是在合成树脂片材上涂盖不小于0.5mm厚的自粘胶层而制造的高分子自粘防水卷材。其特点是高分子卷材表面的自粘层与混凝土有很强的粘着力。施工时,先将卷材铺在隧道支护层上,采用捆绑固定法将卷材固定,卷材搭接部位的高分子片材间热焊,使高分子片材形成一个整体。二次衬砌施工前,将卷材表面隔离层揭除,在自粘胶粘结面表面涂敷一层水溶胶,当二次衬砌模注完成,达到设计强度并干燥后,便可达到标准要求(卷材与混凝土粘结强度)的粘结强度。
四:高分子防水卷材施工
常用的埋贴式高分子防水卷材为高分子复合片材两面覆有自粘胶层(即双面卷材)。在应用时,一面与基面粘结,另一面与结构粘结。埋贴式高分子防水卷材应用于明挖法地下室工程,底板垫层和侧墙保护墙是比较平整的,采用外防内贴法;如需采用外防外贴时,可选用单面粘埋贴式高分子防水卷材。
埋贴式高分子防水卷材应用于暗挖法(或矿山法)工程,防水基面是凹凸不平的,施工时是在基面固定自粘片(每块为150㎜×150㎜,每平方米不少于3块均布),然后将卷材整体托起,就位,在一边用25宽镀锌压条固定,再将粘结块压紧压实。卷材主体搭接时可采用垫焊法(卷材可留有搭接边);也可以采用全粘法(卷材不留垫焊搭接边)。
五:埋贴式高分子防水卷材暗挖法工程施工
在暗挖法工程防水施工中,埋贴式高分子防水卷材为双面粘,当施工车托盘将卷材展开托起后,对准基准线就位,然后固定。卷材表面隔离膜(纸)在主体结构浇筑前揭除。底板垫层部位的卷材自粘层表面喷有水溶胶粉,以防粘结。埋贴式高分子防水卷材明挖法工程施工在明挖法工程防水施工中,埋贴式高分子防水卷材可以是双面自粘,也可是单面自粘。基面基本干燥的明挖法工程可采用双面自粘埋贴式高分子防水卷材;基面潮湿(无明水)的明挖法工程可采用单面埋贴式高分子防水卷材。
六:结语
随着国民经济的发展,路、铁路隧道工程也越来越多。隧道工程不可避免地要经过含水量较高的地层,以必将受到地下水的有害作用。果没有可靠的防水、堵漏措施,水就会侵人隧道,响其内部结构与附属管线,至危害到隧道的运营和降低隧道使用寿命。所以隧道工程的防排水已经成了隧道施工的关键工序。对长大隧道和穿过富水地层的隧道,防排水显得尤为重要。
[1] 铁道第二勘察设计院.铁路工程设计技术手册#隧道。订版.北京:中国铁道出版社,1999.