时间：2022-03-02 13:12:10
引言：易发表网凭借丰富的文秘实践，为您精心挑选了九篇路基路面设计论文范例。如需获取更多原创内容，可随时联系我们的客服老师。
通过工程实践分析，高速公路的工程质量存在诸多质量通病，当然有施工方面的原因，主要存在于设计方面的以下问题：路基土的回弹模量的计算问题：因为对土质的物理指标（含水量、密度、干密度、饱和度、饱和密度、空隙比、孔隙率、）等缺乏实地勘测试验，多以经验加估算设计，极易产生沿线路基的非均匀性沉降及其整体的CBR值准确，从而造成路面结构层的计算不符合行车轴载的实际情况。所以路基的弯沉值计算应该根据路基的干湿类型或80cm深度相对含水量确定路基的回弹模量，再以汽车荷载（附加应力）、路面结构层的恒载（自重应力）计算容许弯沉值是比较合理的，即路基允许弯沉值Lr=k9038E-0.938。式中意义：Lr——设计允许弯沉值(10-2mm)；E——路基土的回弹模量（MPa）;k——不利季节的影响路基压实度与弯沉值的控制设计问题：传统的理论认为路基分为上路基和下路基两个部分，80cm深度内的上路基属于上路基，是承受汽车轴载与路面恒载的主要受力结构层，以传统JN--150后轴重100KN为参数，按照附加应力的扩展深度80cm计算的，尚未考虑运输超载的个别因素，现在的车轮轴载已经超过该标准很多，一汽重卡或斯太尔车型一般到装载90~100t，斯太尔（191型；后三轴12轮）半挂车，普通载重100~120t，单轴重达到20t，在很多干线公路上超载一倍的车轮都在一半以上，汽车轮胎的标准气压应该是0.7MPa，但实际上已经增大到1.0MPa，以上，经过计算轴载的附加应力、路面结构层恒载的自重应力及不可避免的超载因素已经达到100cm之多，确切地说，路基压实度与弯沉值是因果关系，压实度不足会影响到弯沉值指标不满足路面结构层的承载力需要。因此；为结构层路面设计提供的技术参数偏低而且理论深度不尽全面，缺乏现场勘查理论数据的分析与计算，由于路基的整体强度薄弱也是造成路面结构层早期疲劳破坏的主要原因。对于不同干湿类型的路基，应采用不同的路基回弹模量，根据不同的路基回弹模量计算不同的路面设计弯沉值，不能狭义的以一张图纸设计代表几十公里路基设计的理论用于施工，国外的设计方法见下表1：根据计算得出的不同设计路基弯沉值，可通过路基补强或增加基层厚度取得一致的路基设计弯沉值，在此基础上通过路面结构的双层体系计算相同的路面结构层厚度。
结构层路面设计理念的改进问题
因汽车工业的技术发展与进步使轴载不断增大，而不应以大型车辆的诞生而扼杀运输能力，更说明我国路面结构层的设计的确存在理论缺陷，包括对建筑材料的质量品质以及计算理论存在不切合实际的问题，合理的建筑材料及路面结构层厚度满足路用功能是检验设计理论的标准。基层结构组合问题：尤其高速公路路面结构比较厚，一般厚度在80cm左右，基于路面结构层的低温抗裂性核高温稳定性的使用功能，设计时应该尽量将半刚性基层用做底基层，基层采用柔性基层的设计。柔性基层一般采用乳化沥青稳定大粒径碎石混合料或设计为ATB25～30做基层更为理想。柔性基层的结构特性和强度机理分析；通常采用大沥青碎石混合料做基层，使面层抵抗车辙、防止温差变形有显著作用，与传统的沥青混合料一样，其组成结构为骨架空隙结构、悬浮密实结构及骨架密实结构。骨架空隙结构属于开级配；骨架密实结构属于密级配，一般采用骨架密实结构为多，主要考虑了抗裂性能及坚固抗车辙能力。该结构特点是粗骨料充分形成石子与石子接触的骨架特征，剩余的空隙由少量的细集料、矿粉和沥青填充，因此；具备了良好的骨架稳定度，骨架稳定度指压实成型后的沥青混合料粗集料的体积密度Pcm与松堆密度Pna之比即为骨架密实度S=Pcm/Pna，骨架特性具有较大的内摩阻力和嵌挤力、骨架稳定性及强度衰减慢等特点，很好的抗高温变形能力，该结构更适用于高温或温差大以及重交通地区的基层。柔性基层的力学特点：因组成材料以粒料为主，具有较大的孔隙率，其主要特点不会因温度、湿度的变化引起收缩裂缝，相邻层次产生的裂缝也不会通过柔性基层反射到面层，具有良好的抗裂、防裂、和阻止裂缝扩展的能力。况且由于孔隙率大可及时、迅速的排除进入路面结构内的雨水，减轻沥青面层的水害影响。柔性基层的刚度小于刚性和半刚性基层，一般沥青稳定碎石的回弹模量约为1000Mpa，级配碎石的回弹模量约为500Mpa，因此，在沥青路面结构中沥青面层与柔性基层共同成为承重结构层。
结构层的路面设计原理与数学参数分析
沥青路面结构层的厚度计算公式原理与步骤：根据汽车轴载、轮胎直径与气压，采用双层体系的当量圆计算模式图1。按图解法包括路基在内将路面结构的多层体系换算成为三层体系，采用双层体系的当量圆计算模式，确定轮胎直径与气压，此次分别推算结构层厚度。以双轮组单轴载100KN为标准轴载，对不同车型轴载进行标准的轴载换算，N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)4.35；累计当量轴次：Ne=[(1+γ)t-1×365].N.η/γ；轴载换算：N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)8；设计弯沉值：Ld=600Ne-0.2.Ac.AS?Ab路面结构层的优化设计的宗旨是：实际弯沉值小于允许弯沉值Ls<Ld，实际弯拉应力小于允许弯拉应力σm<σR，实际剪应力小于允许剪应力τа<τR，合理造价小于最大值及大于最小值；hmin<h<hmax，路面总厚度大于冰冻厚度，H>Ht，根据不同地区气候条件分别设计。高速公路沥青混合料面层一般设计为三层结构，然而考虑到防水必须做封层，根据工程实践，将封层设计在上面层和中面层之间更为合理，一般使用1.5L/m2的改性沥青和铺撒2～3m3/Km2的碎石，粒径在5～10mm之间，通过脚轮压路机稳定后防水效果更好。有关沥青混合料的最大粒径D同路面厚度h的关系，经过大量的工程实践研究表明；随着h/D的增大路面的疲劳耐久性提高，但车辙量增大；反之h/D的减小而车辙量也减小，但耐久性降低，特别是h/D<2时；疲劳耐久性急剧下降，因此；结构层厚度与矿料最大粒径的比值应控制在h/D≥2为宜。<<公路沥青路面施工技术规范>>（JTJF40-2004）规定，对热拌热铺密级配沥青混合料；一层压实厚度不宜小于公称最大粒径的2.5倍，对于高速公路、一级公路不宜小于公称最大粒径的3倍，对于SMA和OGFC等沥青混合料则不应小于公称最大粒径的2.5倍。同时矿料的最大粒径宜从上而下逐渐增大，与结构层的设计厚度相匹配，以保证沥青路面的压实厚度、减少矿料离析。特别提倡沥青混合料实验采用的是GTM法成型试件；提倡同时以米歇尔理论加以验证，最大限度的提高了很合理的密度及相对减少了沥青含量，对路面低温抗裂性核高温稳定性有显著技术改进。
半刚性材料基层7d无侧限强度的设计理论问题
1.1.1公路设计首先要对线路选择、断面设计、结构层设计和排水设计等进行综合考量，并给出三四个设计方案，然后结合工程造价、经济社会效益等，从中优选出最佳方案。参照的规范有《城市道路设计规范》《公路沥青路面设计规范》和《公路水泥混凝土设计规范》等。1.1.2公路交叉口规划与设计公路交叉口设计包括渠化及交通组织设计和竖向设计两种。渠化及交通组织设计应当根据相交道路的等级来确定是否需要渠化。具体渠化后的交通组织，例如转向和直行车道的划分等，需要根据交通需求来设置。竖向设计可以通过很多软件进行。1.1.3交通控制与管理的原则交通控制与管理的原则包括分离原则、限速原则、节源原则和可持续发展原则。1.1.4公路标志和标线公路交通标志和标线的分类、颜色、形状、线条、字符、图形和尺寸等应符合现行《道路交通标志和标线》中的相关规定。公路标志和标线应在路网分析的基础上，综合考虑公路的交通状况、交通条件、气象和环境条件等因素，并根据各种交通标志和标线的功能、驾驶人的行为特征和交通管理的需要进行设置。1.1.5公路照明为了使驾驶者能在夜间辨认出道路上的各种情况，且不会感到过度疲劳，就要在公路上设置相应的照明设施。公路照明的质量主要表现在亮度水平、平均照度、眩光和视觉引导这四个方面。照明灯具一般分为截光型、半截光型和非截光型三种。1.1.6路侧环境管理路侧环境管理主要体现在对路侧植物的管理上。路侧植物主要有美化环境、减缓司机疲劳、吸收有害气体和粉尘、净化空气和减少噪声等作用。1.1.7设计车速与运行车速的选择和控制设计车速决定着道路的几何形状。运行车速则是针对设计速度的不足，避免产生速度突变，保证汽车行驶的连续性而引入的，主要用于根据设计速度初定道路线形、通过测算模型计算路段运行速度、用速度差控制标准检查和修正线形和以修正后的运行速度为依据来确定线路的其他设计指标。两者的区别在于：设计速度是一个固定值，用于极限指标的控制；而运行速度则是根据设计速度和测算模型计算所得的线形，用于非极限指标的控制。1.1.8交通弱者的安全措施交通弱者的安全措施包括设置人行道、行人交通信号和安全岛，且路肩要有一定的宽度，并符合质量要求。
1.2公路用户行为规范
在公路安全系统中，人是公路用户的主体。实践证明，在诸多交通事故中，公路用户行为的不规范是导致事故发生的主要原因之一。社会需要规则，公路交通安全同样需要用户行为规范来保证。不同的人，成长环境、性格和行为习惯不同，这些不同使他们在共用公路这一公用设施时会产生不同的行为。一旦违反交通规则，就会导致公路交通的不畅，甚至发生交通事故，因此，要制订规范的、标准的、具有法律效力的用户行为规范，以规范用户的行为，为公路安全工程的顺利进行提供保障。
2公路安全检查
2.1主要内容
公路安全检查的主要内容包括安全制度的建立情况，安全管理人员和专职安全员的在岗情况，安全责任制的签定和落实情况，安全生产的经常性检查和整改情况，特种作业持证上岗情况，爆破器材的管理和使用情况，劳保用品的领用和使用情况，违章指挥、违章作业、违反劳动纪律情况和现场安全文明施工情况等。
2.2技术路线
路线：安全检查准备阶段—安全因素识别分析—安全检查单元划分—安全检查方法选择—定性、定量评价—提出安全对策措施—形成安全检查结论和建议—编写安全检查报告。
2.3实施程序
针对安全生产的实际情况，拟定安全检查的具体细则和考核办法，或按照上级安全生产督察评价标准直接进行安全检查。
3结束语
1．1综合排水设计的原则在对沥青路面结构进行优化时，要做好路面排水设计，这样可以延长路面的耐久性，也可以增强路面的承载能力。南方地区，由于夏季雨水比较多，如果路面排水设计存在漏洞，很容易造成路面积水问题。另外，设计人员还要合理布局道路周围的排水设施，需要充分考虑路面结构组合设计。另外，在进行路面改建施工时，也需要结合实际，对道路排水系统进行更改，提高路面的防渗性以及路基的承载能力，使沥青路面结构组合设计更加优质。
1．2增加路面结构层功能性的原则沥青路面是道路施工中常见的类型，沥青这种材料的性能比较强，在设计其层面结构时，要注意提高路面的抗滑性以及耐磨性，还要提高路面结构的抗剪性以及抗拉能力。由于道路暴露在外界环境中，所以自然气候因素以及车载作用力对其质量影响比较大，如果面层材料的强度不高，粘结力不强，则会影响路面的整体质量，还会影响其功能的发挥。面层的等级越高，其承受车载的能力则越强。在城市快速路以及一级公路设计中，由于交通量比较大，所以设计人员需要增强路面结构层的功能，要选择优质的施工材料，提高混凝土面层的质量。沥青结构层一般是由细粒式沥青混凝土作为表面层，中、粗粒式沥青混凝土作为中下面层构成，既可有效防水又可保证强度，所以，优化路面结构层设计，应注意确保路面的刚度以及稳定性。
2沥青路面结构组合类型之间的影响
2．1各结构层荷载应用分布特点路面在投入使用后，其各个结构层会受到荷载作用力的影响，而且荷载的大小随道路结构层的深度而递减，在不同的层面中，需要应用不同的施工材料，这些材料的强度会随道路结构层的深度而减小。所以，在设计路面结构层时，需要以强度自上而下的递减方式进行组合，这种组合类型在沥青路面设计中应用较为广泛，而且收到了较好的效果。在对路面基层进行施工时，要充分利用施工材料，按照就近的原则多利用当地材料，这样有助于降低工程造价。在对沥青路面的组成材料以及构件进行重新组合时，要分析材料强度随深度的变化规律，当路面结构层之间的模量相差较大时，要注意控制结构层间的拉应力，如果其差值超过材料的承受范围，则可能出现沥青路面结构层断裂的问题。根据以往设计经验，土基与基层的模量之比需要控制在0．08～0．40之间，而基层与面层回弹模量之比需要控制在0．3，道路设计人员，在对沥青路面结构组合进行优化时，要避免出现拉应力过大的问题，要根据不同的结构层，选择不同的材料，只有掌握好各结构层材料变化规律，才能设计出最佳的组合方案。
2．2各结构层特性以及相互影响沥青路面结构是由多种材料构成，在不同的层面上，需要应用不同的施工材料，这样材料的强度以及影响有一定差异。在组合的过程中，要注意其相互之间的影响，消除各结构层特性的不利因素，并采用有限的措施，对结构层组合类型进行限制。在沥青混凝土道路工程中，经常会用到石灰以及水泥这类材料，其受温度影响比较大，如果施工工艺存在漏洞，会导致路面出现大量的裂缝现象，所以，设计人员需要采取有效的措施降低基层材料的收缩问题，可以增加细料含量，还可以增大结合料的剂量，从而降低反射裂缝出现的概率。设计人员可以适当增加面层厚度、设置沥青碎石缓冲层、设置应力消散层或吸收层等;在潮湿的粉土或粘性土路基上，不宜直接铺筑碎(砾)石等粗颗粒材料。必要时可在路基顶面设土工布隔离层，以防止相互掺杂而污染基层，或导致过大变形而使面层损坏。层间结合应尽量紧密，避免产生滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连续性。沥青面层与半刚性基层或粒料层之间应设置透层沥青，根据施工条件如多层沥青层次能否连续施工、施工期内是否多雨等采取相应的层间结合措施。
3结语
为了直观地理解在沿所述结构的表面的深度方向的路面层拉伸应变的变化，使该车轮的间隙在中心处的X，Y应变沿表面结构拉伸改变映射的深度方向(见图1)。图1显示了路面结构层的X，Y拉伸应变，除了在该层的变化上是不同的，它基本上是类似的趋势。沥青层基本上与第一压缩再拉，深度越深，就越有拉应变的沥青层的底部达到最大值，并且Y向大于X向的拉伸应变。沥青路面设计时，Y向的沥青层底部张应变是控制不产生沥青面层裂缝的一个重要指标。内轮载到沥青层底拉应变的范围示于Y向三维分布(见图2)。结合上述理论，并在法国，日本等发达国家，半刚性沥青路面的沥青厚层具有优异的性能，京津塘(北京—天津—塘沽)高速公路，广深(广州—深圳)高速公路一层厚厚的沥青路面结构也取得了良好的效果。因此，厚的沥青路面结构层+半刚性基层可以达到很长的使用寿命，作为长寿命沥青路面是可行的。在国外的半刚性沥青路面调查厚沥青层的沥青厚度通常为20cm～30cm，而半刚性基层为15cm～50cm，半软质和半硬质基底基板具有相同的性能，因此，半柔性的长寿命沥青层厚度的结构在15cm～50cm，长寿命沥青路面结构见表1。采用路面结构BISAR310应力载荷的双圆均布荷载计算，按标准轴载100kN，超载30%，50%和80%分别计算负荷计算点位于圆心下直到基层双底。根据规格的半刚性限制劈裂强度，应取0．45MPa。
2常规沥青混凝土路面结构层
路面厚度是使用特殊的程序APDS97来计算，采用多层弹性连续介质理论，均布荷载作用下的双圆，以设计的路面弯沉的整体刚度指标计算设计和沥青路面和半刚性的基础，检查底板的拉伸应力，结合各结构层结构的最小厚度进行适当的调整。交通特别繁忙的特重车道路面结构如下:上层是由密级配4cmAC-13SBS改性沥青混凝土组成，中面层采用6cm中粒式密级配AC-20沥青混凝土，下面层是12cmATB-30粗粒式沥青碎石，基层为38cm水泥稳定碎石，最后为20cm水泥稳定碎石基层+30cm稳定碎石稳定土;交通繁忙的重车道路面结构如下:上层是由4cmAC-13SBS改性沥青混凝土组成，下面层采用6cm中粒致密级沥青混凝土AC-20，基层为34cm水泥稳定碎石，底基层为20cm水泥稳定碎石或30cm稳定土。
3两种路面结构经济分析
1)初始成本。参考最近的公路建设材料价格及相关的机械成本，长寿命沥青路面结构设计造价比传统一般沥青路面结构设计的造价高234．1元/m2。
2)维护成本。传统一般沥青路面结构设计寿命为15年，假设在其运营期间，更换3次上层，中间层改变2次的总成本为52元/(m2•年);而长寿命沥青路面结构设计使用年限为30年，以更换5次磨耗层，更换3次抗剪切层，更换1次联结层，费用总计为44元/m2。
3)残值。从工程经济分析的角度来看，按照1/3的初期建设成本考虑，对传统一般沥青路面结构设计剩余价值的原设计是164元/m2，长寿命沥青路面结构设计为208元/m2。
4结语
在本文中，通过传统一般沥青路面结构设计与长寿命沥青路面结构设计的技术和经济成本的比较得出结论如下:
1)这两种不同的设计方案，均可满足山西重、特重车道道路路面的技术要求。
关键词：砼路面；设计；路基
1 前言
水泥混凝土路面有很多的优点：路面强度高、承载能力大，耐磨耗能力强，能见度好，使用寿命长，养护费用少，行车的油耗也较沥青路面少10％——15％，正因为有这些优点，所以水泥混凝土路面在许多省市广泛使用，也取得了比较好的效果。
80年代至90年代初期，我国的水泥混凝土路面建设呈现一个高峰期。但从道路使用运营状况来看，大多数的水泥混凝土路面难以达到20一30年的设计使用年限，并且出现一些较严重的缺陷，如路面的早期断裂、错台边角破损、平整度及粗糙度差等给行车和养护带来一定的困难，且不易处理，修复费用高难度大。究其原因，除了设计施工质量问题外、还有各种自然因素的影响。因此本文将从设计构造的角度，就如何提高水泥混凝土路面的使用性能，有效的控制路面的缺陷，结合自己的实践体会与具体做法提出一些探讨意见，供同仁参考讨论。
2 水泥混凝土路面设计中的理论依据问题
2．1 路面设计指标可靠度的分折
公路工程结构的设计安全等级为3个等级．路面工程的安全等级仅考虑高速公路。一级公路和二级公路的路面，相应的安全等级要求规定为一级、二级和三级。为三级和四级公路路面增加一个设计安全等级-- 四级。并规定了相应的设计基准期为20MPa；而设计安全等级为四级的路面结构的目标可靠指标和目标可靠度．系按前三级的数值级差递降得到的。按施工技术、施工质量控制和管理要求达到和可能达到的具体水平．选用其他等级。降低选用的变异水平等级，须增加混凝土面层的设计厚度要求；而提高选用的变异水平等级．则可降低混凝土面层的设计厚度或混凝土的设计强度要求。可通过技术经济分析和比较予以确定 但对于高速公路的路面，为保证优良的行驶质量，不宜降低变异水平等级 材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级．按施工技术、施工质量控制和管理水平分为低、中、高三级 由滑模或轨道式施工机械施工．并进行认真，严格的施工质量控制和管理的工程．可选用低变异水平等级。由滑模或轨道式施工机械施工，但施工质量控制和管理水平较弱的工程，或者采用小型机具施工，而施工质量控制和管理认真、严格的工程可选用中低变异水平等级。采用小型机具施工，施工质量控制和管理水平较弱的工程。可选用高变异水平等级。
设计时．可依据各设计参数变异系数值在各变异水平等级变化范围内的情况选择可靠度系数。目标可靠度是所设计路面结构应具有的可靠度水平。它的选取是一个工程经济问题：目标可靠度定得较高，则所设计的路面结构较厚，初期修建费用较高。但使用期间的养护费用和车辆运行费用较低；目标可靠度定得较低，初期修建费用可降低，但养护费用和车辆运行费用需提高。通常采用“校准法”来确定目标可靠度。“校准法”是对按现行设计规范或设计方法设计的已有路面进行隐含可靠度的分析，参照隐含可靠度制定目标可靠度，则所设计的路面结构接纳了以往的工程设计和使用经验，包含了与原有设计方法相等的可接受性和经济合理性。
2．2 交通量计算取值的分析
轴载换算公式是以等效疲劳断裂损坏原则导出的。对于同一路面结构，轴载和标准轴载产生相同疲劳损耗时。才能等效换算。在交通调查分析双向交通的分布情况时，应选取交通量方向分配系数，一般可取0.5；并依据设计公路的车道数．确定交通量车道分配系数(应剔除2轴4轮以下的客、货车交通量)，即为设计车道的年平均日货车交通量ADTT，然后用轴载当量换算系数法或车辆当量轴载系数法求得)，再根据设计基准期l和轮迹分布系数、交通量增长率求得累计f 用次数N，确定交通分级。
2．3 水泥混凝土路面结构组合的设计分析
对于路基用土．高液限粘土及含有机质细粒土．不能用做高速公路和一级公路的路床填料或二级和二级以下公路的上路床填料；高液限粉土及塑性指数大于16或膨胀率大于3％的低液限粘土，不能用做高速公路和一级公路的上路床填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时，应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。对于基层材料选择时。特重交通适宜贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土时，设计计算应按复合式路面分析。且强度以试验为准 对水泥混凝土面层下基层的首要要求是抗冲刷能力不耐冲刷的基层表面。在渗入水和荷载的共同作用下会产生淤泥、板底脱空和错台等病害，导致行车的不舒适，并加速和加剧板的破裂。混凝土面层下采用贫混凝土基层，主要是为了增加基层的抗冲刷能力，并不要求它有很高的强度。高强度的贫混凝土并不能使面层厚度降低很多，反而会增加混凝土面层的温度翘曲应力，并产生会影响到面层的收缩裂缝。另外．新规范取消了基层顶面综合模量的规定值的要求。
对于面层板来说，我国绝大部分混凝土路面的横向缩缝均未设传力杆。不设传力杆的主要原因是施工不便。但接缝是混凝土路面的最薄弱处，唧泥和错台病害，除了基层不耐冲刷外．接缝传荷能力差也是一个重要原因。同时，在出现唧泥后。无传力杆的接缝由于板边挠度大而容易迅速产生板块断裂。此外，接缝无传力杆的旧混凝土面层在考虑设置沥青加铺层时．往往会因接缝传荷能力差易产生反射裂缝而不得不加大加铺层的厚度。为了改善混凝土路面的行驶质量，保证混凝土路面的使用寿命，便于在使用后期铺设加铺层，新规定了在承受特重和重交通的普通混凝土面层的横向缩缝内必须设置传力杆。另外，新规范仅强调了在邻近桥梁或其他固定构造物处设置胀缝，取消了变坡点、小半径曲线设胀缝的限制，使行车更顺畅。
3 路面接缝处理的设计
平A1类交叉口优化设计应与交通组织设计、交通信号控制及交通标志、标线等管理设施设计同步进行。遵循人车分隔、机非分隔，各行其道的设计原则，根据交通流量和流向充分利用交叉口的时间和空间资源，妥善处理各交通流之间的干扰，以达到分离和控制交通流，使交叉口各交通流达到有序、安全、通畅。主要内容包括:车道功能划分，机动车进、出口道设计，交叉口内部区域优化设计，行人及非机动车交通组织设计以及交通信号控制、交通标志标线等管理设施设计。
2平A1类交叉口目前存在的主要问题
现以晋中市某现状道路平面交叉口(红线宽52m主干路与红线宽30m次干路相交的十字交叉口)为例，介绍交叉口实际使用中存在的问题。该交叉口为主、次干道平面相交信号控制十字形交叉口，是晋中市通往城区西部的主要交通要道，周边分布着吸引大量交通流量的办公楼、大型酒店等主要工作、消费场所。东西向主干路为三幅路型式，路段上为双向四车道，道路中央设有分隔栏，进口处一个左转进口车道和两个直行进口车道，右转机动车借用非机动车道右转。南北向次干路为两幅路型式，中间为中央绿化隔离带，进口处一个左转直行道，右转机动车借用非机动车道右转。经分析，目前存在的问题是:交叉口未优化交通，交通指示信号灯采用二相位信号灯，同时控制直行与左转车道，造成交通混乱，致使左转机动车通行能力减小，右转机动车与同向行驶的非机动车冲突严重，易引发交通事故。南北方向次干道进口直行车道数少于出口车道数，造成路口通行能力下降。人行横道地面标线划分不合理，缺少行人二次过街设施。车辆和行人通过距离偏大，使得交叉口的信号周期变长，降低了各交通流的通过率。
3平A1类交叉口可进行的具体优化措施
为保证行车安全，在满足停车视距要求的前提下，通过设置交通岛可减少车辆停止线之间的距离，避免交叉口内车流游荡，造成车流秩序混乱。同时相应缩短人行横道长度，进而很大程度上减小了平面交叉口的面积，可有效地缩短车辆和行人在路口的通行距离和通行时间。并采取展宽交叉口的措施，按照车流前进的方向划分左、右转专用车道，明确其行进轨迹，减少各个方向交通流之间的相互干扰。而且结合信号灯控制，实现人车分离，各行其道，互不干扰。利用中央绿化分隔带交通岛作为安全岛，确保行人安全过街，并相应配套绿化景观效果，提高城市品位。依据现状交通流量，按照相关规范要求对以上两种道路板块重新进行了规划设计，并对交叉口进行了展宽设计。
3．1平A1类交叉口进出口车道设计
本工程东西向主干路现状为三幅路型式，设计为四幅路型式，中间为2m中央绿化分隔带，两侧各11m机动车道(双向六车道)，5m绿化隔离带(在距交叉口出口道一侧缘石转弯半径终点100m处，设置了公交港湾式停靠站)，5m非机动车道，4m人行道。将现状道路中央分隔栏改为2m宽中央绿化分隔带，用于分隔对向交通流，同时增添道路绿化景观效果，美化城市风貌;考虑车道数平衡问题，要求车辆尽快通过并离开交叉口，压缩进口道右侧绿化隔离带，将进口道分别拓宽增加一个车道，由现状两个直行道增加为三个直行道。本次设计为一个左转专用车道(3．25m)，三个直行进口车道(3×3．25m)，三个直行出口车道(3×3．5m)(直行车通行能力增加一倍)，一个右转专用车道(4m)。南北向道路断面板块和现状道路一致，设计为中间3m中央绿化分隔带，两侧各11m机非共板道，2．5m人行道。本次设计为一个左转专用车道(3．25m)，两个直行进口车道(3．5m)，三个直行出口车道(3．25m+2×3．5m)(直行车通行能力增加两倍)，一个右转专用车道(4m)。为减轻交叉口通行压力，在中央绿化分隔带距停车线120m处均做了断口，便于机动车提前调头使用(左转车通行能力相应增加30%)。通过交叉口展宽设计，增大了交通流通过交叉口的通行断面，增强了通行能力，使机动车能快速、顺畅安全地通过。
3．2平A1类交叉口内部区域优化设计
1)设置安全岛使停止线前移，能减少交叉通流可能产生冲突的路面面积，加快了车辆和行人在交叉口内通行速度，从而提高了道路平面交叉口的通行能力。2)左转及右转车辆交通组织设计。a．进口道左转专用机动车道优化设计。处理好左转交通，增加专用左转车道是交叉口规划设计的重点。在城市已建的平A1类交叉口，可采用进口道中线偏移的方案;在新建扩建改建时可采用进口道展宽，压缩进口道中央分隔带宽度的方案。当高峰15min内每信号灯周期左转车平均流量达两辆时宜设一条左转专用车道，达十辆时宜设两条左转专用车道，并把司机朋友非常喜欢的左转超前候驶区尽可能地延伸出去。本次设计在交叉口进口设置一条左转弯专用车道，并施划左转弯待转区，使左转弯车辆从直行交通流中分离出来，增加直行车道通行能力。合理组织左转车辆的交通，是保证交通安全，提高交叉口通行能力非常有效的方法。b．提前右转弯优化设计。本次设计在进口道右侧绿化隔离带做了断口，便于机动车提前右转，按规范要求交叉口设计了展宽，利用安全岛在展宽进口道新增右转4m宽右转专用机动车道，便于右转机动车行驶顺畅，有效地缓解了直行车的通行压力，这样就可以大大减少交叉口的冲突点，提高交叉口的通行能力。
3．3行人及非机动车交通组织设计
目前，我市非机动车交通仍是广大人们出行的主要方式，成为我市交通的一大特点，由原来单一的以人力为主的自行车发展到以电动车作为部分城市居民出行的代步工具，使得行车速度上有了较大的提高，由此势必带来一定的安全隐患，特别在交叉口停车线前拥挤堵塞时，其密度更大。基于以上原因，根据目前非机动车的交通特性，按照新的交通管理制度，在空间和时间资源方面对交叉口进行了优化设计。1)进口道右转专用非机动车道优化设计。进口道展宽开辟专门用于右转的3．5m宽非机动车道，真正实现机非分离，避免二者相互干扰，既提高了非机动车的通过效率，又减少了交通事故，大大改善了交叉口的通行能力。2)行人过街优化设计。在人行横道处利用绿化隔离带设置行人二次过街安全岛，并保留端部1m～2m的分隔带，对驻足的行人起保护作用，提高了通行的安全性。同时建立交通管制，在安全岛增设行人过街通行信号灯，可明确指示行人二次过街安全通行，规范行人交通后，保证了交叉口内的行车速度，从而提高了道路的通行能力。3)交通岛设计。本工程在交叉口内设置四个直角边均为15m三角形的交通岛，称为导流岛，可以起到诱导、分离交通流的作用。同时，利用导流岛作为街头绿化小品，提升了城市内涵3．4优化交通标志标线合理设置标志标线，明确路权，控制冲突点，为各方向交通流提供明确的行驶方向及路径，减少其之间的相互冲突及干扰，达到优化设计的意图。交通指示信号灯采用了多相位箭头信号灯，与完善的交通标志标线设施配合，驾驶员可预先判断行驶方向，增加行车安全度。根据监控实测机动车交通量资料，适当调整信号灯信号周期时长，控制早、中、晚高峰期，相应增加主干路信号灯“绿信比”。
4结语
日本国土总面积仅仅有37万多平方公里,约相当于俄罗斯的1/45,中国和美国的1/25。它拥有人口约1.3亿,其中的80%居住在城市,而且平均每2人就拥有1辆汽车。日本人口密度之大,拥有汽车数量之多,可谓世界各国所少有。就拿日本的首都东京来说,和北京比起来,东京市内可谓没有大路,路窄,行车道也窄,而且不常见到立交桥,市内核心区的很多干道也只不过是双向四车道。东京车流密集但是基本不堵车,道路通过率极高,事故率极低,交通繁忙而井然有序。是什么原因让日本的交通达到最优化的配置呢?
二、高度发达、便捷高效的轨道交通网络体系
在日本,轨道交通包括城市间的火车、城市中的地铁和有轨电车。轨道交通第一个优势是经济。日本汽车售价相对便宜,但保有和维护私家车的经济支出很大。相比之下,轨道交通则要划算得多。
便捷也是轨道交通吸引乘客的重要原因。日本城市轨道交通系统非常发达,在东京,居民一般步行10分钟至15分钟就可以到达最近的车站。
日本轨道交通车辆充足。为了保证乘客的需要,东京的地铁、有轨电车在白天一般5分钟左右一趟,高峰时则每隔两分半钟就发一趟车。
轨道交通乘坐环境也非常舒适。地铁、电车车辆一般都配备良好的通风系统,可以做到车厢冬暖夏凉。车厢每个车门上方都安装有液晶显示器,提示站名,提供换乘指南、线路运行状况等信息。
日本轨道交通依靠自身的优势吸引了乘客,同时降低了人们驾驶私家车出门的需求。在东京,有超过90%的人选择乘坐轨道交通工具上下班,选择私家车的只有6%。这不仅缓解了交通拥堵问题,对保护环境也发挥了明显的作用。
除地铁之外,日本的高架轻轨列车也很方便。这种“空中列车”与地铁一样,也是间隔2~3分钟1趟,与地铁相互呼应,相得益彰,构成日本都市的立体公交,激活和促进了日本社会人流、物流、信息流的高速聚散与运转。
三、先进的智能交通管理系统
日本东京的电脑自动化智能管理交通的流程,使借助遍布主要路段的6000部车辆感知器、90部自动摄影机,将路面情况传送至警视厅的21个电视屏上,通过电脑分析,将各路段的车流拥挤程度、车速等数据,用红、黄、绿等颜色自动显示出来,而指挥中心很快就可以掌握全盘情况,然后通过电台广播直接指挥。
(一)车辆导航系统
为了使驾驶员在驾驶中可以采取最佳的行动,通过分散交通流等为驾驶员提供便利,将经过路线的堵塞信息、所需时间、交通管制信息、停车场的满空信息等通过双向通信的导航系统或信息装置提供给驾驶员。此外也可事先在家中、办公室等地获得同样的信息以便制定合适的出行计划。
(二)安全驾驶
为预防事故通过车辆、道路的各种传感器掌握道路、周边车辆的状况等驾驶环境信息,通过车载机、道路信息提供装置等实时地为驾驶员提供信息,并进行警告。此外通过在车辆设置自动控制功能,判断自身车辆及周围车辆的位置、动向、障碍物等信息危险时自动地实施车速控制、驾驶控制等辅助驾驶动作。随着辅助驾驶功能的完善最终实现自动驾驶。
(三)行人辅助系统
通过使用便携式终端、磁、声等各种设施、道路引导设备帮助老弱病残者行走,以保证其安全。此外,在行人横穿道路时可以通过便携式终端延长绿灯时间,为行人提供帮助。车辆方面可以通过监测车辆前方的行人,警告司机或自动采取刹车等措施预防交通事故。
此外,在智能交通的发展下,日本诞生了新的交通管理系统UTMS。它包括十个子系统:公交优先系统(PTPS)、交通信息提供系统(AMIS)、综合智能图像系统(IITS)、安全驾车辅助系统(DSSS)、行人信息通信系统(PICS)、紧急车辆优先系统(FAST)、紧急状态通报系统(HELP)、环境保护系统(EPMS)、动态诱导系统(DRGS)、车辆行驶管理系统(MOCS)。
这一系统使用,可使交通事故降低30%,并且减少五分之一的交通拥堵时间。
四、交通法规全民教育
日本少年儿童从小接受交通安全教育,因此养成了一个良好的遵守交通规则、维护交通秩序习惯。
日本各种民间组织,如全日本交通安全协会和日本自动车联盟(JAF)等8家协会分别对不同的人(包括老人和儿童)进行全面的交通安全教育。教育的手段多种多样,有讲座、交流、同车驾乘、观察他人的驾驶行为、通过模拟驾驶仪体验危险以及交通危险预知训练等。教育的内容也很丰富,有交通法规、交通事故处理、保险知识、车辆的构造与维护、ITS 知识及个人的生理特征等。
日本人驾车比较讲文明礼貌,只要人行横道上还有1个行人,汽车就绝对礼让。车如此,人亦如此,很少有闯红灯之类的违章行为,这种通行有序的情景让人感受其文明程度的具体和实在。人、车各行其道,相互礼让,繁忙而有序,使日本城市交通和谐畅通。
除了与驾驶者文明开车有关外,再就是管理严格。日本交通法规对无照驾驶、超速行驶、闯红灯、酒后开车、违章停车等行为的处罚相当严厉。
由于微小平面度的高精度测量对测头需要小型化和轻量化，因此采用measurement公司MHR050型LVDT传感器，轻质铁芯有助于减小应力以及保证铁芯激励组件结构的完整性。线圈和铁芯之间的紧密电气耦合可得到高度灵敏的测量效果。整体质量6g，线性量程±1.27mm，激励电压3Vrms，工作频率范围2kHz~20kHz。LVDT传感器输入的是磁芯的机械位移，输出是与磁芯位置成正比的交流电压信号，结合信号调理芯片AD698使用能够以较高精度和重复性误差将传感器的机械位移转换为单极性或双极性直流电压。
电信号经低噪声AD8476差分运算放大器送至A/D转换器。预达到平面度误差0.1um~0.01um的精度，所需A/D转换器的位数n。由于线性量程为±1.27mm，即在3mm的范围内实现最小0.01um的分辨率，经计算需21位的ADC芯片，考虑到噪声和滤波的影响，因而采用24位AD7190模数转换芯片。该芯片是一款适合高精密测量应用的低噪声完整模拟前端，可以配置为两路差分输入或四路伪差分输入，最高输出速率为4.8kHz,最高无噪声分辨率为22.5位，失调漂移为5nV/C。本系统中对于单片机的要求并不高，选用STC12C5A60S2单片机作为控制器。该芯片采用贴片封装、体积小，有利于系统集成。
二、电源电路设计
虽然开关电源具有体积小、效率高等特点，但是存在一定的纹波并且开关噪声较大，因此系统采用线性电源，线性电源先将交流电经过变压器再经过整流、滤波、电压反馈调整得到高精度稳定的输出电压。实验室现有±12V线性电源，由于电路中的芯片还需要±9V和+5V供电电压。因此采用线性稳压器件调整得到所需电压值，TPS7A4901是一款输入为3V至36V超低噪声，输出可调的低压降线性稳压器，结合TPS7A3001调节接入电阻使得输出为±9V，LM7805为输入5V至18V固定输出5V稳压器。在芯片两端添加小电容，减少噪声干扰，达到滤波。为了减小模拟电源与数字电源间的相互干扰，采用电感将它们隔离开，并通过0Ω电阻将模拟地与数字地相连。
三、实验测试
将扭簧表和测头固定，工作台一端同时挤压扭簧表和测针，即可在相同条件下用扭簧表的实测位移和测头读值表示当前位移变化。测试原理如图2所示。测试数据如下表1所示。最小二乘法拟合出直线方程：y=kx+b，经计算k=0.023854，b=1538.757即分辨率为0.02464μm。
四、结论
关键词：沥青；路面设计；问题
1 设计理论
当年，壳版石油公司研究所进行了以下的研究：
计算方法方面，编制了BISTOR和BISAR电算程序，解决了多层体系应力、应变的计算问题；对沥青混合料抵抗疲劳和永久变形的性能进行了研究；在室内环道和野外现场进行了新的试验，尤其在高温时（60℃）层状体系理论的适用性得出了肯定的评价，据此提出了1978年版的设计方法。
1.1 路面模型
1.1.1把路面层体系，面层材料土基场面弹性模量E和泊松比μ表征，除土基μ用0.35外，各层材料μ用0.25，材料性质假定为均质的、各向同性的，各层水平方向为无穷大，土基在向下的深度方向也为无限，但一般以三层连续体系为基础。
1.1.2荷载图式采用一个圆或几个圆上作用着垂直和水平的均布荷载，荷载以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ―100表示；单轮传压面当量圆直径δ为21.3cm；两轮中心距为1.5倍当量圆直径；至于层间接触，假定为多层弹性体系层间完全连续接触条件。
这就从根本上改变了过去所有设计方法都把双轮当作当量的单圆的不合理规定，使荷载图式开始接近实际。
1.2计算机计算
1968年开发的BISTOR程序可计算多层连续体系单轴或双轴垂直荷载下任一点的应力、就变和位移，包括主应力、主应变及其作用方向。1973年开发的BISAR程序扩大到可计算n层垂直荷载和水平荷载或综合荷载，层间接触条件也扩展到完全连续、完全滑动、或部分连续部分滑动三种状况。对沥青面层处于高温状态时，试验证明当处于短促荷载时间及出现较小的变形时，即使温度高达60℃，如果沥青面层的性质以劲度模量表示，则按弹性层状体系理论计算结果与用非线性弹性或粘弹性理论所得结果并无差别。
2 设计指标
高速公路、一级公路、二级公路的路面结构。以路表面回弹弯沉值、沥青混凝土层的层底拉应力及半刚性材料层的层底拉应力为设计控制指标；三级公路、四级公路的路面结构以路表面设计弯沉值为设计指标。对重载交通路面宜检验沥青混合料的抗剪切强度。
3 设计参数
3.1交通分析
标准轴载统一采用BZZ-100标准，推荐以轴载比表达的换算公式;仍采用弯沉等效、层底拉应力等效原则，根据多层弹性理论分析弯沉、拉应力与轴载P或π、δ因素的关系。结合公路上实测不同轴载汽车的弯沉对比、疲劳试验、容许弯沉公式以及直槽测试拉应变验证提出。路面刚度用弯沉值控制，Ld=Lo=LR/AT，其中Ld为设计弯沉值；LR为容许弯沉；AT为相对弯沉变化系数；Lo为竣工验收弯沉值，且：
式中，Ld为设计弯沉值（0.01mm）；Ne为设计年限内一个车道上的累计当量轴次（次/车道）；As为面层类型系数；Ac为公路等级系数；Ab为路面结构类型系数（半刚性基层沥青路面取1，柔性基层沥青路面取1.6）。
强度验算中要求路面的疲劳弯拉应力σm≤σr，其中σr为容许拉应力，它是通过σsp和Ks来确定的，σsp为在规定条件下通过劈裂试验获得的材料劈裂强度，也称为间接抗拉强度；Ks为抗拉强度修正系数，是根据沥青混合料或半刚性材料疲劳规律并考虑间歇时间、裂缝传播速度、交通量折减和横向分布等室内外试验条件的差异等因素经修正而得出的，且：
式中，Ag为沥青混合料级配系数（细、中粒式取1，粗粒式取1.1）。
3.2材料设计参数
材料的模量是表征材料刚度特征的指标；抗拉应力是反映材料强度的指标，这两个重要指标均是以静态参数为前提。弯沉拉应力指标均用静态抗压回弹模量计算，抗拉强度σsp由圆柱体劈裂试验来测定，而静态抗压回弹模量E静压又是通过σsp来确定。以沥青层或半刚性结构层的层底拉应力为设计或验算指标时，应在l5℃条件下测试沥青混合料的抗压回弹模量。路面厚度计算时，引用了综合弯沉修正系数：
式中，Ls为实测弯沉值；Eo为土基回弹模量值；P为标准车型的轮胎接地压强（MPa）；δ为当量圆半径。该经验公式是通过试验路段的结果回归分析得出的。
4存在的问题
在沥青路面设计中应该注意以下一些问题：从设计角度看，材料的低温抗裂性没有得到完全体现；沥青混合料的参数取值有一定的局限性，其回弹模量和抗拉强度应力都是在静态作用的前提下得出的，而实际道路行车时所受的荷载都是动态的、随机的，与实际有较大出入；对路面在反复荷载作用下出现的车辙问题，不能从设计角度加以控制；
对设计弯沉值计算中所用到的基层类型系数考虑不全面，取值范围较单一；半刚性基层Ab取值为1、柔性基层取值为1.6，在l和1.6之间的区间较宽；由于对基层的半刚性与柔性并没有给出明确的界定，弯沉综合修正系数F存在一定的缺陷，因为F经验公式是对试验路段的试验结果的经验总结，通过数据回归分析而得出的，由于试验路段本身在施工条件、方法、环境等方面的特殊性，与实际有一定的差距，再加上路段的代表性、地理位置、人为因素等都会影响F的真实性；对沥青路面的低温开裂和车辙问题。在设计阶段考虑不足。
5解决措施
为解决上述问题，使设计方法更接近于路面的实际使用情况。下面拟从设计理论、设计标准、材料参数等方面提出一些改进建议。
5.1设计理论
现在的路面设计程序。如HPDS2006等，通过电算计算双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状连续体系的精确解，取代了过去有一定误差的查图法，但多层弹性层状体之间，并不一定是完全连续的，对于绝对光滑或部分连续光滑没有考虑，即使考虑也无法计算出精确解，故与实际结果有一定误差，所以不妨参考引进SHELL设计法中的BISAR程序，可以计算N层体系作用垂直和水平荷载层间的三种状况。
5.2设计标准
5.2.1以弯沉为设计标准，拉应力验算只是静态作用，没有考虑路基的垂直压应变ξz与重复荷载作用次数N之间的关系，这正是控制车辙的一个主要因素故应加以考虑，把该推荐指标引入设计中：
5.2.2沥青面层只是以层底拉应力为验算指标，而水平拉应变ξθ没有体现出来，拉应变正是沥青面层疲劳开裂破坏的一个重要指标，而ξθ与N有关系，故可以引入关系式ξθ=CN，C为混合料的类型系数，它与模量有关；
5.2.3对于其他整体性基层的设计，我国也只是用拉应力验算，故在此也应引入水平拉应变及与荷载次数N之间的联系；
5.2.4路面表面的总变形主要是由于表面层在重复荷载的作用下引起的，表面上看就是车辙，而该指标在我国设计方法中根本就没有涉及，更谈不上控制了，所以可以引入国外设计法中的表面总变形指标h，计算如下：
式中，hi为第i层沥青混合料层的厚度；σi为行驶的车轮下沥青层内的平均应力，σ=mp；P为接地压力；m为平均压力与轮载接地压力之比；Smη为沥青粘滞部分的劲度，Smη=3η/W to;η为粘度；w为车辙通过次数等效数，且W=C2A2N；to为一次通过的时间；C2为系数，每条车辙的总轮数与每个车道总轴数之比，一般等于1.4；A为依赖于轮载谱的比例系数；Cm动载修正系数。另外，车辙深度RD按下式计算：科式中，Δh为基层的永久变形；Δδo为土基的永久变形；
5.2.5在温度急剧变化的地区，由于温度应力超过沥青层抗拉强度而引起沥青面层的低温缩裂，与荷载无关，我国以抗拉强度σ≤σr，进行控制，但如果材料温度应变过大也会产生开裂，所以也应考虑用水平拉应变ξθ来辅助控制。
5.3材料参数
对于材料的回弹模量，我国主要采用静态下的抗压模量静。如在路基土回弹模量值测定中用承载板法测定结果，只能是静态值，而没有采用动态弯沉仪或测震仪测定其动态回弹模量，所以应考虑运用动态仪测定，以使设计参数更切合实际。
6结语
