第10章 高速公路.docx
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第10章高速公路
第10章高速公路
§10-1高速公路的特点和发展概况
高速公路是专供汽车分向、分车道行驶,并全部控制出入的多车道公路。
由于高速公路全线采用中央分隔带分隔对向车流,设置立体交叉控制出入,并采用较高的技术标准和完善的交通设施。
因此,为汽车的高速、安全、便捷的大运量行驶创造了优越的条件。
一、高速公路的特征
(一)限制交通,汽车专用
高速公路对车种及车速加以限制。
我国高速公路规定:
凡车速在50km/h以下的车辆不得进入高速公路,在我国高速公路设计车速一般为120km/h。
因此,拖拉机、装载特别货物的车辆及非机动车均不得使用高速公路。
(二)控制交通的出入
为保证高速行车、消除侧向干扰,对于不准车辆进出的路口,均设置分离式立交加以隔绝;允许车辆进出的路口,则采用指定的互通式立交匝道连接。
对非机动车及人、畜的控制,则主要采取禁入栅、高路堤、护栏等隔离措施将高速公路“封闭”,以确保汽车的快速安全行驶。
(三)分隔行驶,安全高速
高速公路采用双幅路横断面的形式,中央设置中间带,将对向车流分隔,从而杜绝对向撞车,既提高车速,又确保安全。
对于同向车流,则采用全线划线的方法区分车道,以减少超车和同向车速差造成的干扰。
二、高速公路的优点
(一)高速行车
速度是交通运输的主要技术指标。
由于高速公路平均车速高达90~110km/h,故行驶时间的缩短带来了巨大经济效益和社会效益。
德国高速公路每147km平均行程时间为1.23h,比一般国道,其节约时间为47%,节约燃料为93%。
(二)通行能力大,运输效率高
一般双车道公路昼夜通行能力为0.5万辆,而一条四车道高速公路则为2.5~5.5万辆/昼夜,六车道和八车道高速公路则高达8~10万辆/昼夜。
高速公路的通行能力是一般公路的几倍至十几倍。
通行能力大,运输能力必然提高。
三、高速公路的弊端
(一)占地多,对环境影响大
一般高速公路用地宽度至少为30~35m;六车道为50~60m;一座互通式立交用地则高达4~10万m2。
高速公路的征地费用约占总投资的1/5。
这对于耕地较少的国家对农业造成一定威胁。
噪声、废气对环境的污染不可避免。
因此,兴建高速公路时,应尽量节约用地。
(二)投资大,造价高
高速公路的投资主要用于征地、筑路、设施等,其中士方、路面、桥涵及设施等的费用约占总投资的80%,征地及赔偿费占20%。
我国高速公路的平均造价较一般公路高约10倍。
虽然在今后的运营中可将投资回收,但鉴于当前财力所限及筹集资金的困难,只能分步建设。
四、高速公路的发展概况
(一)国外高速公路的发展概况
德国是较早兴建高速公路的国家,而高速公路的高车速为其战时运输提供了有利条件。
l933~1939年,共建3440km的高速公路,为当时摩托化部队的快速调遣起了重要作用。
此外,还可作为飞机临时跑道。
美国于1937年着手兴建高速公路,至今已建成89232km,占世界高速公路总里程的46%,居世界首位。
其州际和国防高速公路网连接了48个州的首府。
并与加拿大和墨西哥相连。
日本至1958年才开始兴建高速公路,但发展迅速,至1998年已建成6114km,以东京为中心的全国高速公路网能在半小时内将城市人口疏散,2小时内可达全国各地。
到目前为止,全世界已有60多个国家和地区建设有高速公路。
世界总里程已达23万km。
表1-10-4列出的是世界上一些国家的高速公路状况。
(二)我国高速公路发展概况
我国高速公路发展比世界发达国家晚了半个世纪,但发展速度之快是世界各国没有的。
我国高速公路的兴建,最早始于我国台湾,北起高雄,南达基隆,全长373km,于1978年建成。
我国大陆高速公路的建设起始于1984年。
1988年和1990年相继建成沪嘉(上海-嘉定)高速公路和沈大(沈阳-大连)高速公路。
目前,全国兴建高速公路的热潮方兴未艾,至2006年,全国己建成高速公路4.53万km。
目前高速公路已覆盖了我国28个省份,辽东半岛、山东半岛、长江三角洲、珠江三角洲和东南沿海地区都有重要的高速公路,并集中分布在国道主干线上。
目前正以年平均千余公里的建设速度发展,交通面貌的大为改观,促进了沿线工农业、商贸、旅游业的综合发展。
中国高速公路仅用了10多年时间,走过了发达国家一般需要40年才走过的进程。
§10-2高速公路几何线形设计
一、横断面设计
(一)通行能力
四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000~55000辆;六车道高速公路应能适应的年平均日交通量45000~80000辆;八车道高速公路应能适应的年平均日交通量60000~100000辆。
(二)设计速度
设计车速:
是指在气候条件良好、车辆行驶只受道路本身的条件影响时,具有中等驾驶技术的人员能够安全、顺适驾驶车辆的速度。
设计速度涉及到高速公路的几何设计标准,投资的多少等一系列问题。
而高速公路的车速,除了汽车性能的影响外,还与路线的平曲线、纵坡、超高、视距、路面宽度、中央分隔带宽度、交通标志和安全设施的设置等均有关。
国外高速公路把设计速度分为四个等级,如德国、法国、意大利等西欧国家采用140,120,l00,80km/h四个等级,而日本、墨西哥则采用120,100,80,60km/h四个等级。
我国把设计速度分为三个等级,120,100,80km/h。
(三)主线横断面
高速公路,按通行能力需要可设为双向四车道、六车道、八车道,并采用相应的路基宽度(图1-10-1a)。
高速公路、一级公路,当交通量超过四个车道的通行能力时,其车道数可按双数增加,路基也应采用相应宽度(图1-10-1b)。
在平原地区横断面上各个车道一般都放在同一个平面上,做成整体式的路基断面形式;但在山岭和丘陵地形,由于横断面地面线坡度较大,为节省土石方,一般须做成分离式断面形式(图1-10-1c)。
1我国《公路路线设计规范》(JTJ011-2003)规定高速公路车道宽度除V=60km/h采用3.50m外,其余均采用3.75m。
对各种高速公路行车道宽度的规定值见表14-2。
2高速公路中间带的功能是:
分隔对向车流,防止对向车辆碰撞;减少干扰,保证车速;减轻夜间对向车灯的眩光;清晰显示内侧边缘、引导驾驶员视线;防止行车任意转弯调头;并可作为设置安全护拦、标志、绿化及其他交通设施之用。
路缘带则起着诱导视线及增加侧向余宽的作用。
中间带宽度应等于设施带宽度和两边侧向余宽之和(图1-3-5)。
如果采用较窄中间带的设计方式,设施带的宽度应考虑到植树与设置防冲护拦的需要,一般为0.8m;侧向余宽应考虑到弯道视距、养护人员安全操作宽度、埋设地下管线等因素,以上这些需要1.Om的宽度;路缘带作为中间带的一部分与行车道相连接而设置,以显示行车道边缘,宽度为0.50~0.75m。
因此侧向余宽总计应为每边1.75m,中间带的全宽应为4.5m。
其中中央分隔带的宽度以3m为宜。
在中央分隔带两侧和两边路肩上一般需设置安全护拦。
高速公路受到地形限制时,当设计车速为120km/h时,中央分隔带可减至2m,这样中间带宽度可以为3.5m;对设计速度为80km/h、60km/h的山岭区高速公路,中央分隔带宽度可减至1.Om,当受地形或特殊情况限制时还可把路缘带宽度减至0.5m,这样中间带总宽为2.Om,但从中央分隔带的作用考虑其宽度不宜任意缩减,见表1-3-7和见图1-10-1。
(四)匝道横断面
匝道横断面,图1-10-3。
匝道的组成如下:
1.单车道匝道和对向分隔的双车道匝道上,应设置供应急停车用的右侧硬路肩,其宽度包括路缘带在内为2.5m。
特殊困难路段,可采用1.5m。
2.左侧硬路肩包括路缘带在内的宽度为1.Om。
3.非分隔对向双车道匝道,两侧各设包括路缘带在内的宽度为1.Om的硬路肩。
4.单向双车道匝道,在通行能力有富裕的情况下,两侧各设包括路缘带在内的宽度为1.Om的硬路肩。
当交通量接近于通行能力时,右侧硬路肩应不窄于2.50m。
5.枢纽型互通式立体交叉中,匝道设计速度大于60km/h时,双车道阻道的断面宽度应与主线分离式断面相同。
二、高速公路平面设计
(一)高速公路路线定线原则
1.开辟新线保留原公路线作为地方性辅道。
(1)高速公路是全封闭的专供汽车高速行驶的道路,在我国目前混合交通情况下,就必须修辅道,以供快、慢车及行人分道行驶。
(2)高速公路标准要求高,旧路的利用程度有限。
(3)且需要改建为高速公路的路线,其现交通量均较大,保留旧路还可保证施工期内的正常交通。
从实践中,有的公路利用老路改建,毁了原有道路和桥梁,后来要另修辅道则是一个惨痛的教训。
2.路线与城市应有一定距离。
高速公路过于靠近城市,会影响城市的远景发展。
同时还大大增加高架桥梁与立体交叉数量,使高速公路的造价大为提高。
应该将高速公路布局位于城市之外相当距离的地方。
这无论从交通规划、土地利用、环境保护各方面来看都是有利的。
3.尽量少跨越河流,以减少桥梁、特别是大桥的数量。
4.尽可能减少互通立交和通道的数量。
并尽可能将通道位置顺延至桥涵位置而与桥相结合;条件许可时可下挖通道,以降低填土高度,并节约用地。
(二)路线线形设计的要点
1.高速公路除汽车动力行驶要求外,应考虑人体生理和心理等因素,即线形设计采用视觉分析为基础的三维空间设计,以保证线形的舒顺与美感。
因为车速高,流量大,对视距及平、纵面线形设计要求高,通常应尽量不采用极限最小值。
2.平纵面的线形应避免突然变化,以使司机有足够的时间来感觉和逐渐改变车速及方向。
长直线易使司机疲倦而发生事故,只有在特定的地形条件下,才允许采用长直线段。
并采用透视图、车速图等来分析评价线形的优劣。
国外认为:
高速公路平面线形应以曲线为主,平面线形宜成为一条连续线形。
美国研究报告提出:
理想的平面线形为圆曲线占2/3,缓和曲线占1/3,没有直线和曲线的突然变化。
我国认为线形过于弯曲不仅增加路线长度和投资,还要增加养护费用和运行费用。
目前几条高速公路的平直比,基本都接近1:
1,也有采用4:
1和2:
1的。
3.汽车高速行车要求路线具有动态平顺性,线形设计应能满足司机驾驶时具有适宜的行驶节奏。
设计的路线应使司机视线内的前方路段无波浪式的起伏和大急剧转折。
平曲线与竖曲线的协调。
平、竖曲线最好是一一对应,即竖曲线的顶点大致与平曲线中点相对应,这样的平、竖曲线重叠将有助于视线诱导,从而有助于行车安全。
但也不能过份强调平竖一对一的平曲线包竖曲线的要求。
4.纵断线形
高速公路的最大纵坡,平原微丘为3%,山岭重丘为5%(表1-4-21)。
从现有几条高速公路来看,一般都小于3%,这与我国的汽车组成比重有关。
许多高速公路发达的国家规定大于3%,需设爬坡车道,供载重汽车达不到路段行车速度行驶,而我国以载重汽车为主,采用小于3%的纵坡是比较合理的。
但也涉及到一些其他问题,特别在平原地区,村庄密集,河流纵横,桥梁和横向通道明显增多,对纵坡设计带来了困难。
为使纵坡平缓,则填土高度必将增加,而地基处理、填土来源、工程造价增加等问题接踵而来。
降低相交道路标高,以桥孔代替填土,采用上跨式桥等措施,可降低填土高度,减少施工困难。
也有的以粉煤灰间隔土填土代替引桥以节省工程造价。
纵断面线形的好坏同平面线形有很大关系,设计时尽可能做到纵断面线形成为与平面线形密切配合的立体线形。
§10-3高速公路的立体交叉和横向通道
一、互通式立体交叉
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