道路土方挖填平衡.docVIP

公路线形设计中最小土方量填挖平衡方法 A.Burak Goktepe， A.M.ASCE A. Hilmi Lav2 ————————————————————————————————————— 摘要：在公路工程中，经济因素和其他设计控制因素一样重要。因此，公路设计者应当结合可能较大增加工程造价的因素考虑最小土方量填挖平衡。实际上，一种减少土方工程量的方法是考虑填挖平衡时尽量使坡度线和基线相靠近。然而，当平衡沿着道路中线的时候，这种做法可能会导致错误的结论。事实上，道路中线地面标高很少表示整个横断面的填挖平衡线。特别在山地，关于横断面的中线标高，地面标高的横向是突变的。这篇文章的目的是提出一个考虑假想的“加权地面标高”来表示地面标高中的横向变化平均值的方法，而不是道路中线的标高。因此，让坡度线变为加权标高线（沿着中线的加权地面标高的整合），会使填挖平衡和更少的土方工程量，并引起很多有价值有影响的结果。 文章编号：10.1061/~ASCE!0733-947X~2003!129:5~564! 土木工程师数据库主题词：土方工程；横断面；公路设计。 ————————————————————————————————————— 引言 没有单一的一套几何学的标准可以应用公路设计。理想的公路几何设计应该满足几个设计控制。当公路的功能分级已经确定时，至少应规定以下4点设计控制： ? 设计速度； ? 设计车型；， ? ? 最大坡度。 当确定了基本的设计控制之后，设计师应该把他们联系到公路设计所有主要因素，尤其是水平和竖向线形。一般来说，由许多切线和曲线组成的道路的横纵向线形是连接在一起的。应该注意的是在这篇文章中叙述的方法，只处理的一部分依据填挖平衡和最小土方量调整的竖向线形。因此，横向线形假定是确定的。也就是说，道路图是确定的。　　————————————————— 1研究生（博士），伊斯坦布尔技术大学伊斯坦布尔Ayazaga Kampusu。 2副教授，伊斯坦布尔技术大学伊斯坦布尔Ayazaga Kampusu。E-mail: lav@itu.edu.tr 备注：讨论持续到2004.2.1。个别的讨论必须申请书面文件。为了延长截止日期一个月，书面请求文件必须由ASCE的总编备案。文件的原稿会被提交评审并可能在2000.8.2日发表；2002.7.31得到批准。这篇文章是运输工程杂志的一部分。Vol. 129,No. 5, September 1, 2003. ?ASCE, ISSN 0733-947X/2003/5-564–571/$18.00. 文献综述 公路线形是三维的问题。然而，实际上，它可以归结到2维的线性，也就是，横向和纵向的线形。世界许多国家的线形设计政策都是基于2D线形和设计速度（Krammes and Garnham 1995）。考虑到时间设计速度常用来计算横向半径、超高率和视距，横向线形是确定的。至于竖向线形，需考虑竖曲线的最小长度和最大坡度。依据上述研究的引用，11个发达国家的设计政策都几乎相同。这相当于是说，这些国家的线性设计政策相同点比不同点多。 就像Sthapit and Mori（1994）描述的，公路线性的另一个重点是高土方工程造价对公路项目总造价的贡献。尤其在横向的海拔标高是突变的多山地带，最小的土方工程和填挖平衡成为重点。大多数最近出版的有关公路线形设计的期刊论文（2D或3D）主要以安全注意事项（Hassan et al. 1997; Easa1999; Gibreel et al. 1999; Taiganidis and Kanellaidis 1999）或计算土方工程量的方法（Easa 1988, 1991,1998）为焦点。即使有用于计算公路土方量的有限元方法（Davis 1994），但最近几乎没有关于土方量平衡的文章出版。 不过，一些课本上有关于土方量和填挖平和的现代方法的章节。这种方法提供了坡度线尽可能的接近于地平线的确定方案（布鲁斯和克拉克森1950；巴特森奥格尔斯比曼纳林科斯塔斯班克斯 图1.旧文献(a)（希克森————————————————————————————————————— 此外，竖向线形的建立，原始资料也考虑现有的沿中线地面标高（地平线），以及最小土方量和填挖平衡（美国各州公路与运输官员协会加州交通部计算机辅助设计三角形网格地形模型 图2.（a）用旧方法设置横断面，（b）同一 位置加权法设置横断面 ————————————————— 图3 横断面平衡详图 —————————————————统的方法相似，横向线形是首先确定的。根据横向线形，软件输出并显示了沿着中线的地面标高。然后坡度线就参考上面提到的进行确定。用设计软件包的一个优势是为选线提供快速的土方量计算。（班克斯