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中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)07-0136-02
一、研究背景
当前,高等职业院校路桥工程技术人才培养目标应该是培养具备良好的工作适应能力、发展能力和竞争能力的人才。目前,我院道路勘测设计教学,主要还是传统的模式:理论教学+课程设计,存在不少学生理论知识不扎实,动手能力不强,实训效果不理想等问题。道路勘测设计课程是道路与桥梁工程技术专业的主干课,是实现上述培养目标的重要工具。为提高道路与桥梁工程技术专业学生技能水平,笔者结合多年的教学经验及本院实际情况来谈谈对《道路勘测设计》课程的认识及该课程教学改革的建议。
二、课程教学特点
1.课程内容多,涉及范围广。本课程研究的对象是道路的几何设计,即道路的平面设计、纵断面设计、横断面设计、平面交叉口设计、立体交叉设计、选线、定线的理论与方法,是一门实践性、综合性很强的专业课程。因此,在教学上应注重理论与实践相结合,以课堂教学为基础,辅以课程设计环节,提高学生独立分析问题的能力,再通过实训环节,培养学生独立解决问题的能力。
2.课程技能目标要求高。《道路勘测设计》是道路建设的基本步骤,是工程建设的必要依据。高职院校道路与桥梁工程技术专业的培养方案中的一门核心课程,除了知识目标的要求,对学生的技能培养是本课程的重要内容。通过课程学习及课程实训,要求学生能够在道路施工前进行施工放样,道路施工过程中进行施工测量。
3.相关课程门类众多。《道路勘测设计》课程与本专业相关课程联系密切。培养方案中该课程的先修课程有《道路工程制图》《测量工程技术》《工程力学》《路桥工程地质》,后续课程有《路基路面构造与施工》《桥梁结构与施工》《公路施工组织设计与管理》。
三、教学现状
1.规范、标准及施工图集等教辅资料馆藏不足。教学过程中,与现行标准、规范联系紧密,目前教材出版及使用更新速度较快,有关的技术标准和规范等也在不断修改。本院馆藏的教辅资料没有及时购买更新,导致学生在课程学习及课程实训期间缺乏参考资料,影响学生学习热情。
2.课程内容多、学时数少。道路勘测设计课程内容庞杂,而本院专业培养方案总学时要求仅有42学时。这虽然适应了高职教育理论学时减少的基本要求,但是该课程教学内容多与教学学时数少之间的矛盾在教学执行过程中表现尤为突出。
3.课程实训教学较为薄弱。我院道路勘测设计课程的实训环节是《平原微丘区某二级公路设计》,时间一周。该实训任务书存在设计资料不完整以及地形图资料不详细等问题,因此,学生在实训过程中对设计的控制条件模糊不清,实训热情不高,形成“一人设计,全班照抄”的局面。在培养学生实际工作能力方面受到一定影响。
4.课程岗位技能实训难度大。路桥施工企业基于行业特点,均推行了项目责任制,项目负责人出于工程进度、工程安全及现场管理等方面的原因,一般不愿接收学生实习。而且学生人数众多,施工企业也无法提供足够的实习岗位满足实习需求。
5.学生对《道路勘测设计》课程的兴趣普遍较低。本课程中计算公式较多,再加上高职院校学生数学普遍基础比较薄弱,遇到计算分析就想要放弃,因此在理论学习过程中学生对该课程兴趣降低。另外,本课程的先修课程《测量工程技术》本院在培养方案中跟本课程开设时间在衔接上有一定的偏差,课内实训的开展出现困境,这也是本院学生对该课程的兴趣偏低的另一个关键因素。
四、教学改革建议与实践
1.重新构建教材结构,合理安排教学内容。根据本课程教学内容相互联系的特点,笔者将“道路勘测设计”的课程内容依据高职教学要求归纳为六个基本模块构成的基本体系即道路平面设计、纵断面设计、横断面设计、道路选线、定线、平面交叉口及立体交叉设计。在充分分析教材内容的基础上,将本课程的重点和难点梳理出来。该课程教学重点是道路的平、纵、横设计,难点是平曲线要素计算,主点桩号计算,竖曲线设计计算,弯道超高及加宽计算。抓住重点后,对基本概念、基本原理的掌握做到重点突出、目标明确、详略得当,实现对学生知识目标的培养。而其他拓展学习内容,如汽车行驶特性、道路勘测设计的依据及勘测设计阶段、道路选线、定线、平面交叉口及立体交叉设计等建议引导学生自学,可略讲。通过整合教学内容,研究课程重点难点,科学分配课时,有效地利用课堂时间。
2.拓宽专业面,培养学生兴趣。充分利用多媒体教学手段,改善课堂教学环境,搜集施工视频或购买专业教学视频资料,利用学院教学资源库平台,将教程和电子讲稿及相关教学资源上传,及时更新和丰富馆藏教辅资料,方便学生学习与拓展训练,激发学生学习热情。关于设计计算的讲解,充分利用图表,提高教学效果。
3.强化课程实训环节,实现技能目标培养。课程实训是将理论知识与实践能力培养相结合的重要环节。在教师指导下,安排两周的道路勘测现场实训,让学生实地进行道路测设并进行内业处理。学生在实训过程中,将路线设计理论应用于实际工作中,既提高了专业兴趣,又加深了对理论知识的理解。通过道路勘测现场实训教学环节,既实现了对学生进行道路测设的技能目标的培养,又实现了对学生吃苦耐劳的态度目标的培养。而且,在道路现场测设过程中,将《道路工程测量》《公路工程地质》《桥涵水文》等相关专业知识融入道路设计,培养了学生综合运用专业知识的能力。
4.建立稳定的校企合作实习基地。由于路桥工程施工工期较长,课程实训时间最多安排1个月的时间,因此,在实习期间,该项目只能完成少部分内容,无法获得较好的实习效果。另外施工企业出于进度及安全及管理方面的考虑,也不愿意接收过多的实习生到施工现场。因此,学院应加强与企业的深层次沟通与交流,深化校企合作。可以签订协议,以校企联合、互惠双赢的模式,建立实训教学基地。稳定的校企合作能实现对学生进行相对稳定和有序实习训练,有利于教师安排、指导和管理学生实习,提高学生专业技能。
5.提高教师自身素质。教师除了要具备扎实的路桥专业理论知识外,还应该把本专业最新的动态、最新的科研成果引入课堂。因此,教师在教育教学过程中,应不断加强本专业及相关专业的新知识、新技术的学习,积极投身教学改革和科研实践,提高自身的业务水平,才能担负起培养高技能人才的重任。除此以外,有可能的话,教师应主动到企业顶岗锻炼,为课堂教学多积累经验。
通过对“道路勘测设计”课程的分析与教学实践,很大程度地提高了教学质量,实现了学生知识目标和专业技能目标的培养。教学工作是一项长期而艰巨的任务,只有通过教师自身不断地努力,不断创新,勇于实践,提升自身素质,才能确保教学质量和人才培养质量的全面提高。
参考文献:
[1]杨少伟.道路勘测设计[M].北京:人民交通出版社,2009.
[2]王家全等.《道路勘测设计》现场实习教学改革探讨[J].中国科教创新导刊,2010,(25):193-194.
[3]黄文雄等.《道路勘测设计》课程教学改革的研究[J].高教论坛,2007,(1):100-101.
[4]包国涛.道路勘测设计实践教学创新研究与实践[J].白城师范学院学报,2006,(6):78-80.
Abstract: Combining engineering survey and design practice in the construction of several roads in the northeast of Yunnan, this paper discussed the application and specific practices of line bit fitting method to provide reference for the mountainous highway survey and design.
关键词:山区公路;勘测设计;线位拟合法
Key words: mountainous highway;survey and design;line bit fitting
中图分类号:U41 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)07-0041-02
0 引言
山区低等级公路勘测设计,是一种涉及范围较广、制约因素较多、测设条件艰巨、政策性和技术性都很强的工作。在测设过程中,必须根据实际工作的需要,对原有测设方法进行调整,提出新的测设方法,以适应勘测设计的要求。本文根据滇东北几条公路勘测设计的特点,提出了线位拟合法这种新的测设方法,并在滇东北几条公路建设工程的勘测设计中加以应用,取得了较为明显的效果。
1 传统测设方法及存在问题
一般的山区公路勘测设计,路线线位的布设一般采用大比例尺的地形图进行纸上定线,然后在实地放桩调整。这种方法固然很好,在室内即可以进行多方案比选,进行精细的线位调整,获取最佳的路线方案。
但在山区低等级公路测设中,有时并不具备大比例尺地形图。这是就需要采用传统的实地定线的方法。这种测设方法在公路线形不太复杂,且设计周期允许的情况下,是可以通过反复调整线位来获得较好的测设效果的。当前山区公路建设工程往往都具有原有平面线形复杂且不规则、设计周期短及建设资金不足等特点。要在较短的时间内,敷设复杂的线位,并且把投资控制在一定范围内,显然,此时采用传统的实地定线测设方法费工费时,且由于方法的局限性。实地定线仅适用于公路等级较低,且地形简单的路线。由于地形复杂,定(选)线人员视野受到限制和产生错觉,容易使定(选)人员误判或判断精度不够。难以取得理想的设计效果。常常因为平曲线半径不够、直线长度过短、纵坡超标等原因造成勘测返工。有时虽然也能满足技术标准,但和实际地形状况应采用的线位也有较大的出入。
滇东北地区,沿线山高谷深,壁峭坡陡,植被茂密,路线线型复杂,测设条件十分艰巨。要在较短的时间提交设计文件,且造价须控制在一定的范围内。若采用传统实地定线的测设方法来布设路线线位,受条件局限性,显然从质量、时间及造价上都无法得到有效地保证。
经长期实践总结和充分研究讨论,根据山区公路的特点,提出新的测设方法,即纸上实地结合定线的线位拟合法。
2 平面设计
其具体作法为:A、选线人员先按实地定线的方法,先进行沿路勘察,初步确定路线方案。初步确定交点位置,很显然,由于实地定线的局限性,这些交点位置未必是合理的;B、沿线按初步确定的路线走廊带内位置布设平面控制点(即上步初步确定交点的位置),利用全站仪进行联测,测量出平面控制网;C、选线人员布设路线线位控制点的同时要对各个控制点的重要性进行判断并记录;D、根据平面控制网成果,选线人员结合初选方案,沿线布设路线线位控制点并编号,并利用全站仪,详细测量出线位控制点坐标,并进行相应的记录;E、将线位控制点坐标数据输入计算机中,并绘制出整段路线线位控制点图,各控制点应带编号;F、在路线线位控制点图上,采用纸上定线的方法,合理运用平面线型各种复杂的组合形式,拟合出最优的平面线位,合理运用平面线型各种复杂的组合形式,根据线位控制点的重要性,在计算机上进行线位拟合;G、根据最终的平曲线线位,在计算机中生成路线逐桩坐标,利用全站仪进行实地测量放桩;H、进行中平、横断面等其他测量。
3 纵坡控制
滇东北地区山高坡陡,越岭线很多时候路线由平均纵坡控制,沿河线的部分地段的路线走向也由最大纵坡控制。因此,测试工作中的纵坡控制有相当重要的地位。
在初步确定路线方案时必须先进行放坡工作,此时的放坡应在小比例尺的的地形图(1:10000~1:50000)上先进行室内工作,必要的地方需利用全站仪等仪器具体进行实地放坡。以前采用的手水准放坡,由于精度及操作性等原因,非不得已可不采用。
需要注意的是我国公路路线设计规范规定:二级公路、三级公路、四级公路越岭路线连续上坡(或下坡)路段,相对高差为200~500m时平均纵坡不应大于5.5%;相对高差大于500m时平均纵坡不应大于5%,且任意连续3km路段的平均纵坡不应大于5.5%。山区公路最大纵坡相对容易控制,较难控制的往往是平均纵坡,特别是任意3km平均纵坡。在山区低等级公路测设中,采用传统的实地定线方法进行测设时,因为平均纵坡超标而造成返工是常见的,造成了经济和时间成本的浪费。因此,在进行越岭线或河床较陡的沿溪线测设时,必须采用全站仪等先进仪器具体进行实地放坡,避免因为平均纵坡超标而造成返工。
在路线走廊带纵坡总体控制的前提下,具体纵坡控制则需要在测量路线线位控制点平面坐标的同时,还需要测量出点位的标高,即点的三维坐标。在进行平面线位拟合时,考虑纵坡问题。如纵坡问题无法解决,则必须调整路线平面线位。
4 平面线位调整
运用纸上实地结合定线的线位拟合法确定的路线线形,在前述的平纵设计中主要考虑的还是路线总体的布置,一般都能精确反映出设计人员意图,往往无需再进行反复调整,在内业设计阶段,经多次拉坡设计比选,增大了工程数量,或路线平、纵面线形组合不够理想,经常会发现个别平面线位定得不当,有必要对平面线位进行适当调整,主要目的是降低工程造价、提高设计质量。具体线位调整可分为大调整和小调整两种。
大调整就是需要平面线位需要进行较大的位移,如十几米至几十米。如拉坡设计时发现此路段需要填方或挖方过大,如几米十几米。并且此路段有平面线位调整的余地,此时应对路线线位进行调整。具体调整方法为根据此路段路线横断面地形,计算出需平移距离,在纸上进行调整。由于上区地形复杂,必要时应该进行实地调查或测量确定平移位置。
小调整就是平面线位需要进行较小的位移,如因填方过高、挖方过深、路线平、纵面线形组合不够理想等,平面线位仅需移动几十厘米至几米,就可取得较好的效果。
平面线位调整的具体作法为:根据初步拉坡后的横断面设计图,详细确定需要进行线位整的路段,然后在纸上上对这些路段的平面线位按需要的移距进行调整,从移线的起点开始解算出对应于原线设计横断面整桩号的新线桩号,并求出长短链,再根据各桩号的移距,在计算机上对原横断面数据进行修改,最后对设计纵断面进行调整,核对无误后输出设计文件。
但需指出,此法的移线资料主要从原线位的横断面上取得,由于横断面施测范围有限,如移距太远,超出横断面测量范围,将难以保证其成果的精度,这时宜现场重新施测改线段的有关资料。一般来讲大调整均需重新进行放线测量。而小调整则视具体情况,判断移线后的设计成果精度能否满足要求。若不能满足精度要,再现场重新放线测量。
在滇东北几条公路勘测设计中,采用这种方法对一些路段进行线位调整,大大缩短了设计周期,提高了设计质量,取得了较为明显的效果。
5 结语
滇东北几条公路的路线测设,均采用上述的纸上实地结合定线的线位拟合法,通过沿线线位控点制数据的采集,进行线位拟合,大大缩短了测设周期,确保了测设成果的质量,有效地控制了工程造价,取得了显著的设计成效,其最终的平面线位吻合地形较好,且与周围的环境相协调。
纸上实地结合定线的线位拟合法实际上在没有大比例地形图时,通过在实地测量线位控制点位,取得相对简单但带有针对性的地形图,进行纸上定线的过程。由于线位控制点坐标测量精度较高,且带有选线人员的定线意图,所以在实际工作中这种方法综合了传统的纸上定线、实地定线的优点。而线位调整则是一种根据初步完成的设计成果进行优化调整的设计过程,优化了设计,提高了工作效益,节约了大量的工程投资,它们都充分利用已有资源进行调整,有效地保证了测设成果的质量。
当然采用这两种方法均需使用先进的测量仪器和计算手段。如全站仪、计算机及相应的软件。若在进行平面线位控制点位测量及放坡工作时采用GPS测量,进行线位拟合或调整时有专用软件,则效果更为明显。
这两种测设方法取得了一定的成效,具有一定的推广价值,在山区公路勘测设计实践中得到充分的检验。
参考文献:
[1]中华人民共和国行业标准,公路路线设计规范(JTG D20-2006),人民交通出版社.
关键词:高速公路;分离式路基;平面设计;纵断面设计;横断面设计 文献标识码:A
中图分类号:U416 文章编号:1009-2374(2015)30-0092-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.30.048
固原至沿川子高速公路是西部大通道银川至武汉高速公路(宁夏境)的重要组成部分,该段途经固原六盘山地区,属山岭重丘地貌,地形错综复杂,局部路线受地形限制。如路线经刘家沟、堡子山、卡子村时,相对高差较大,若采用路基通过很难达到路线线形设计要求,且路基高填深挖会对山体造成大的切割,从而引起各种地质灾害。所以为了保护生态环境、节约土地,为了降低交通事故发生率,缩短运营里程,提高行车速度与安全性、舒适性,故采用隧道通过。
这些隧道长达600~700m之间,属于中隧道,为了减小设计和施工难度以及隧道本身安全,根据经验:高速公路一般应设计为上、下行分离的两座独立隧道,因此该段落中设置了分离式路基。本文就该项目中分离式路基平面设计、纵断面设计、横断面设计以及总体设计的过程进行介绍。
1 平面设计
固原至沿川子高速公路路基宽度及横断面形式
如下:
1.1 整体式路基
平面设计时,整体式路基以路基中心线为设计线,而分离式路基则采用前进方向距路基左侧边缘1m处为平面设计线。因此,在这两种路基形式变化处需要做特殊的设计:在整体式路基结束前10m的距离内将两侧土路肩从0.5m渐变到0.75m,使得整体式路基宽度变由24.5m渐变为25m,从而和两个分离式路基总宽25m(2×12.5)相对应。
具体的平面定线是利用计算机辅助设计软件HintCAD在1∶2000数字化地形图上进行设计。首先确定整体式路基末端A点,然后将经过A点的平曲线导线边分别向两边偏移1.0m,从A点法线方向在两条偏移的导线边上得到B、C两点,将这两点作为分离式路基的起点,并将偏移的导线边作为分离式路基的起始边,结合地形地貌分别将其他平曲线导线边的位置及中间交点用以确定。同时还需要考虑地形及地质条件、有无隧道以及隧道的进出口位置,综合考虑填挖平衡、平曲线设置时还应满足设计参数要求等设计因素,综合选定出合幅位置D点,采用同分幅点相同的设计方法分别找出左、右幅路基的相应终点E、F,如图3所示。根据平面设计结果,采用右幅路基(上行线)终点里程桩号作为合幅后整体式路基的起始计算里程桩号。
2 纵断面设计
路线纵断面线形是公路路线三维空间线形的重要组成部分,纵断面设计除了满足规范要求的各项技术指标及平纵组合得当外,分离式路基分幅、合幅处的标高必须要与整体式路基衔接平顺。本次设计中,整体式路基是以中央分隔带外边缘为设计标高,而分离式路基是以前进方向距路基左侧边缘1m处为路基设计标高。在平面设计中,合幅后整体式路基的里程桩号以右幅(上行线)终点计算,因此先对右幅(上行线)进行纵断面
设计。
其实,左右幅路基起点C、B两点便是整体式路基中线A点所在位置中央分隔带外边缘上的两点,它们的设计标高即为A点的设计标高。同样道理:F、E和D点纵断面设计标高也是相同的。因此,本次纵断面设计中,不论合幅还是分幅,纵断面设计都是以中央分隔带边缘作为设计标高的。由于左右幅路基的分离,在初始分幅阶段两幅路基间就形成一个楔形端,借鉴立交设计的经验,根据《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)中11.3.7条款规定,该处需要设置一个鼻端。同时还需考虑两幅幅路基纵坡在分别拉破时的首变坡点最好布设于超出路基分离后的第一个竖曲线切线长的距离之外,即保证分离式路基与整体式路基的平顺接坡,设计时相对简单,易于处理。
3 横断面设计及土方计算
在本次设计中,左右幅路基是分开单独设计的,这样做的结果会造成分幅、合幅处两侧横断面填方坡脚、挖方坡口线交叉,土方重复计算。所以为了避免这一点,应该做横断面大断面戴帽子设计。借助纬地HitCAD道路设计系统做出横断面修改设计,准确计算土方数量。
4 圆曲线超高
本项目多处段落设置超高,根据《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)中7.5.5规定:有中间带的公路可绕中央分隔带边缘旋转;分离式路基公路的超高过渡方式,宜按无中间带公路分别予以过渡。所以,本次设计中整体式路基以中央分隔带边缘作为超高旋转轴,而分离式路基则分别以其平面设计线为超高旋转轴。另外,为了简化设计,一般将整体式路基与分离式路基的衔接处设置在直线段内,以利于它们更好地衔接。
5 路基设计表
路基分幅后、合幅前,左、右幅路基分别为向外侧的单向横坡,这样正好与整体式路基以中央分隔带为中心的双向横坡相衔接。但是这样做会使得路基设计表中分幅式路基左侧硬路肩(0.75m)一分为二,即0.25m和0.5m。所以查看路基设计表时,需要注意这一点。
6 总体设计
在本次设计中,分离式路基的采用为了在总体设计上使各技术指标的设置水平、纵线形组合恰当,平面顺适,纵面均衡,各构造物的选型与布置合理、实用、经济,应对路线平面、纵面、横断面设计,路基、路面排水设计,路基、路面防护设计,公路桥梁、涵洞设计,沿线拆迁情况等的合理性进行检验和补充,所以本次分离式路基的总体设计应遵循以下原则:(1)在平面设计和横断面戴帽子设计时,左右幅应同时体现在一张图纸中,保证总体设计的准确性;(2)检验挖方坡口、填方坡脚是否交叉并予以处理,保证土石方计算的准确性;(3)穿越左右幅的涵洞应保证对应左右幅的准确桩位,保证左右幅中间部分的路基、路面水的引排,必要时增设涵洞。
总之,高速公路根据地形、地物等情况,其路基断面形式可分段采用整体式或分离式。在山岭、丘陵地段或地形受制约地段,当采用整体式路基而工程量过大、工程造价过高时,宜采用分离式路基,但这样会给平、纵、横的衔接带来诸多问题。所以本次设计为了解决这些问题,采用了一种较简单的设计方法:平面设计中,分离式路基的设计线相当于整体式路基中央分隔带外边缘线,从而给纵断面设计带来方便,让大家易于理解,设计人员易于处理,避免造成设计的不合理性和重复性。
参考文献
[1] 公路路线设计规范(JTG D20-2006)[S].
参考和借鉴。
关键词:公路铁路立交勘测设计思路
中图分类号:S611文献标识码:A
1引言
随着我国公路、铁路交通网络的不断发展,公铁立交现已成为保证交通运输安全和减少
交通拥堵的有效途径。如何根据现场水文、地质、地形条件,公路、铁路的等级及技术标准
和政府的交通规划,设计经济、合理、实用、人性化的立交方案,已成为摆在设计人员面前
的重要课题。本文结合工作经验总结了开展该项工作的基本思路和注意事项,期望能起到抛
砖引玉的作用。公铁立交设计大致需要经过外业勘测、方案设计和施工图设计几个阶段,下
面逐一论述。
2外业勘测
在工程设计之前,要对项目进行外业勘查工作,调查、收集、整理立交桥设计所需要的
资料。对工程现状的调查全面与否,对于立体交叉跨越方案的选择有着非常重要的意义。
2.1初测阶段
在初测阶段要了解以下内容:
(1)拟定桥位处的公路、铁路情况。
(2)桥位处的水文、气象、工程地质、地震基本烈度等自然情况。
(3)桥位处农田排灌、水利现状、规划及水工建筑物对桥梁的影响和要求。
(4)桥位处交通现状、地下管线现状及其规划对桥梁的影响和要求。
(5)城市规划对桥梁的影响和要求。
在了解上述情况后,还需征求当地政府和有关部门对桥梁设置的意见,根据这些情况与
有关部门签定协议、纪要等。
2.2定测阶段
在定测阶段要进一步调查、核实、补充上述各方面所需内容,取得更为详尽的书面资料,
签定有关协议、纪要等。定测阶段要收集整理以下几方面的资料:
(1)桥址平面图,即桥涵位置的线路情况及公路与铁路斜交角等。
(2)道路中心纵断面,一般测至引道以外。
(3)道路横断面,一般30m~50m一个。
(4)铁路路基横断面,一般1~3个。
(5)桥梁位置现在及远期的通行能力。
(6)桥梁的净空要求。
(7)对于电气化铁路,还应调查承力索、回流线(或最高的电线)的高程和外侧电线距
立柱中心的距离。
(8)除此之外,还应调查铁路中长期路网规划,看是否有对交叉处的铁路进行改造的
可能,并预留改造条件。
根据以上所收集的资料,并结合地方经济的发展要求和交通规划,进行方案设计。
3方案设计
3.1立交方式
公铁立交建成后数十年不宜改动,因此选择公路上跨铁路还是下穿铁路的立交方式应结
合地形、地质、公路纵坡,交叉点处铁路路基高度、坡度、了望视距要求及目前施工的技术
水平等进行具体比较,综合分析,慎重选择交叉形式。
3.2桥位选择
(1)位于铁路区间时,立体交叉的位置宜选择在铁路的直线地段通过。若须在曲线地
段通过,设计时要注意铁路限界的曲线加宽,并考虑提速改造调整曲线半径的可能。
(2)位于铁路枢纽时,立体交叉的位置宜避开铁路的咽喉区。采用上跨方案时,桥墩
的位置应避免影响铁路的了望视距;采用下穿方案时,应加强对道岔和信号机的防护。
(3)对于电气化铁路,桥位的选择还要考虑接触网立柱的位置,桥梁宜在接触网立柱
之间通过。
3.3桥式拟定
桥式的选择应根据城市和乡村交通需要、公路和铁路技术条件、施工方法、工程造价、
施工运营与养护维修等因素综合分析比较,选择合理的桥梁样式。
(1)上跨铁路桥梁在铁路区间设置立体交叉时,对立交桥的跨度要求不是很大。国家
铁路一般为标准双线,线间距为4~5m,地方铁路一般为单线,如果正交通过,跨度在25~
35m左右,如果采用不超过30°的斜交通过,跨度最大也不超过50m,施工方法宜采用预
制架设法。桥梁的结构形式主要有以下几种:空心板梁、组合T梁、组合箱梁,这些梁型
设计及施工经验已相当成熟,质量容易保证。
(2)上跨铁路桥梁在铁路枢纽设置立体交叉时,对立交桥的跨度要求比较大。一般情
况下均采用≥50m的大跨度桥梁通过,施工方法应首选转体法或顶推法。大跨度桥梁主要采
用以下几种形式:斜拉桥、大跨度刚构桥、钢混结合梁。
(3)下穿铁路桥梁一般采用框架式地道桥。框架能有效减少梁部高度,改善桥下道路
纵坡及排水条件,而且施工技术成熟,因此框架桥在下穿立交中得到普遍采用。
3.4确定净空
上跨立交桥下净空即梁底至轨顶的距离,由桥下线路技术条件控制。下穿立交桥下净空
即梁底至公路路面的距离,由公路等级及交通需要控制。桥梁净空的确定将会直接影响公路
的纵坡设计。
3.5上跨桥梁纵断面设计
对于上跨铁路桥梁应根据地形、地质条件确定桥梁跨径以及桥上纵坡和下部构造。桥
梁跨径必须保证桥下铁路线路的正常运行,墩、台等下部构造要尽量远离线路。跨越路堑时,
由线路路基横断面确定桥梁纵坡;平交时,根据公路等级、引道要求确定纵坡和纵曲线,要
保证纵坡平缓,桥头线路短而顺直,并使桥梁、引道和调治构造物等工程数量为最小。对于
下部构造,当跨越路堑时,不同跨度对下部构造尺寸的影响较大,尤其是桥台;而当地形平
坦时,下部构造尺寸不会随跨度不同有较大的变化,这时主要考虑墩台对桥下线路的影响来
确定跨度。
3.6下穿桥梁横断面设计
对于下穿铁路桥梁,桥梁净孔要本着“以大局为重,兼顾远期发展”的原则,根据公路
等级、交通量大小、既有路面宽度及与有关部门签定的协议、纪要确定,并与原来的公路交
通状况相适应。
3.7平面设计
根据公路与铁路的斜交角确定桥梁与铁路的斜交角和公路平面曲线,使桥梁在平面上与
铁路正交或接近正交,以优化桥梁结构受力,并缩短桥长,节约投资。
3.8基础设计
基础形式主要考虑独立扩大基础、刚性联合基础和桩基础。根据地质条件及规范要求确
定基底埋深,由计算拟定基础尺寸并进行检算。在地质条件许可时宜优先选用扩大基础,因
为该基础样式施工方便且投资节省;当基底须埋入土层很深时,可采用桩基础,它施工速度
快,承载力高且沉降量小。对于不良地基应考虑进行地基处理。
3.9引道设计
引道是立交桥的重要组成部分,其设计须符合公路规范规定的各项要求。上跨桥梁引道
一般采用填土路基。当公路周围建筑物密集或为节省耕地,也可做路基挡墙或引桥。下穿桥
梁要充分考虑纵向限制坡度和地下水位两大因素的影响。尤其是当地下水位较高时,为防止
地下水渗入桥孔,应采用钢筋混凝土封闭引道,接缝处设置双层止水带,并设计完善的桥下
排水系统。引道设计质量好坏将会直接影响桥梁的使用效果。
3.10安全防护设计
上跨铁路桥梁,由于过桥车辆和行人较多,开通使用后须保证铁路及桥上行人和车辆的
安全。为此,应在桥梁范围内设置防撞墙并安设防护网,以防止车辆坠落到铁路上,并能阻
止行人向铁路投掷物件。防撞墙设计标准采用加强级。防护网高度不应低于2.2m,网眼不
应大于0.25cm²,设置范围应延伸至距最外线路6m以外。对于下穿铁路桥梁,当净空小于
5m时需在桥梁两侧设置限高防护架。为防止地道内发生车祸危及墙体,桥内宜设置调治构
造物。
综合权衡以上几个方面后确定最佳设计方案。该方案要结构合理,施工方便,且工程费、
维修养护费和运营费的总和最经济。
4施工图设计
确定方案后,即可进行施工图设计。根据方案比选确定的桥式、平、纵曲线以及上部和
下部构造,完成具体的设计工作。这其中包含框架主体配筋、梁式桥梁体选定、墩台帽梁、
基础尺寸确定及检算、基底检算、地基处理以及施工图的绘制和工程数量的计算等。
5结束语
公铁立交勘测设计是一项复杂的技术工程,除处理好上述各环节外,还要求设计者必须
【关键词】应用型人才培养 城市道路 规划与设计 教学改革
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)09-0249-02
一、概述
城市道路指连接城市内部各地区且与公路连接,主要供城市内交通运输运行的道路。在我国城镇化进程不断推进的背景下,城市道路的宏观规划与微观设计改造显得尤为重要。
城市道路规划与设计是东南大学成贤学院交通运输专业开设的专业课程,共计48学时,理论教学32学时,实践训练16学时,授课时间为3年级第1学期。
本文根据笔者的教学经验,总结了本课程教学中存在的问题,提出教学改革措施,以达到提高理论和实践教学效果的目标。
二、课程存在问题
教学改革之前,本课程课堂授课过程枯燥,实践环节效果不佳,与培养应用型人才的目标存在脱节现象。
(一)课程关系不清
根据本院交通运输专业本科培养方案,本课程与交通工程设施设计与施工、交通工程学、道理勘测设计、交通规划、交通管理与控制之间关系紧密。由于专业课程分由多位教师承担,故本课程授课内容存在空白,又与相关课程重复较多,重点不突出。
(二)授课内容针对性不强
本课程课堂教学内容先后包括:城市道路网规划、城市主次干路及支路设计、城市快速路、道路平面交叉、道路立体交叉、道路通行能力、城市道路雨水排水系统设计、城市道路景观与绿化、道路交通设施等。授课内容多,深度不足且与缺乏工程实践知识介绍,授课顺序和学时安排不尽合理。
(三)实践环节效果不佳
本课程原有实践环节要求学生利用AutoCAD软件绘制城市道路平面图、横断面图、道路交通基础设施结构图,但考试中的绘图题特别是涉及道路改造的绘图题学生并不能很好绘制且标注错误较多。说明课堂教学与实践环节难以匹配,绘图内容陈旧且与实际工程设计、改造衔接效果不佳,尤其缺乏教师示范讲解。
(四)教学手段和方法与工程实际脱节
培养应用型人才需要在理论知识基础扎实的前提下重点培养学生的应用技能,但本课程的课堂教学与工程实际存在脱节;教材中的图示与实际道路标线不符,教学资源特别是图片、视频等非常有限,某些实际工程中的重要知识点教材没有涉及且教材没有附带课后练习。
三、城市道路规划与设计教学与实践改革
根据本课程在教学及实践中暴露出的问题,从宏观、中观和微观角度加以解决。宏观上需要优化课程体系,实现课程之间互补;中观上优化教学大纲,调整授课次序及内容;微观上优化课堂授课和实践环节。
(一)课程体系改革
根据课程关系分析,城市道路规划与设计是一门承上启下的关键课程,从整个课程体系出发实施改革的原则如下:①先修课程道路勘测设计以讲授公路线形设计为主,与城市道路相关内容仅作一般介绍;②本课程重点介绍城市道路的规划、设计、改造以及公交设施设计;③交通工程学重点介绍交通特性,交通工程设施设计与施工重点介绍交通设施,与本课程实现互补;④本课程适当介绍与后修课程相关的道路规划及交通管理的内容。通过上述调整明确了本课程在课程体系中的地位及授课的难重点。
(二)教学大纲修订
基于学生知识背景和应用型人才培养需要,将教学大纲内对知识点的要求分为(一般)了解、(深刻)理解、(熟练)掌握三个层次,调整如下:①理论教学学时由32调整为36,实践学时由16缩短为12,目的是强化课堂授课效果,提高实践教学效率;②将原有城市快速路及高架道路设计、立体交叉设计、道路景观绿化设计、道路交通设施设计部分的知识点由理解调整为了解并缩短学时;③本课程为后修的交通管理与控制课程提供知识基础,故要求学生理解补充的交通管理知识;④将道路通行能力知识由理解调整为深刻理解;⑤本课程的核心内容为道路主、次、支路设计以及平面交叉口设计,该部分内容要求学生深刻理解或熟练掌握;⑥对新增的道路横断面改造设计、交叉口改造设计以及公交专用道设计等均要求学生深刻理解或熟练掌握;⑦由于道路的排水功能对建设海绵城市非常重要,故将原有城市道路雨水排水系统设计由了解调整为理解;⑧对要求理解或掌握的重要知识点,大纲适当延长学时以确保教学质量。
(三)教学内容优化
在培养方案和大纲改革指导下,本课程的教学内容优化以强化和补充本课程独有的重点内容,精简繁琐重复内容为主。教学内容改革如下:
1.调整教学顺序
①本课程前期介绍交通运输基础、道路交通管理以及道路通行能力知识;同一时期,交通工程设施设计与施工课程讲授道路管理设施设计;②本课程中、后期重点讲解城市道路网规划、城市道路及交叉口的设计和改造方法、公共交通设计;③本课程末期讲授道路排水、绿化及照明设计。通过上述改革理顺了课内和课程间的授课顺序,实现了课程互补。
2.填补教学空白
①本课程在介绍完概述内容后补充部分交通管理知识,既夯实基础知识也起到了启下作用;②课堂授课除介绍道路网规划的基本指标定义外,补充各指标在工程中的实际评价方法和使用限制;③由于学生未来就业后将面对大量道路、平面交叉口拓宽和改造的难题,这部分内容恰恰教材涉及较少,故在城市道路主次支路设计和交叉口设计授课完毕后分别补充城市道路及平面交叉口拓宽和改造知识;④在本专业培养方案相关专业课程中没有涉及公交专用道设计,由于公交专用道是城市道路设计的重要内容,因此本课程重点补充公交专用道设计及评价方法。
3.精简超出培养方案要求的内容
①高架道路设计、立体交叉设计部分,以重点介绍交通组织形式、匝道及出入口设计等内容为主,其他内容仅做一般介绍;②道路交通设施设计和景观绿化设计部分内容与交通工程设施设计与施工课程相关内容重复,故该部分由交通工程设施设计与施工课程重点介绍。
改革后的教学内容如表1所示。
表1 改革后的教学内容
(四)授课手段与实践训练改革
1.授课手段改革
由于国家规范有所调整且教材内容比较枯燥,课堂授课与道路交通现场之间存在脱节致使授课效果不佳,故从以下几方面实施改革:
①收集国家最新的相关规范,修订多媒体课件确保多媒体课件规范性和时效性;②收集国内最新权威期刊杂志的相关信息、图纸并在筛选后编入多媒体课件;③收集城市道路实物照片,确保授课内容能够理论结合实际;④收集车辆行车记录仪视频、新闻视频、道路监控视频等资料,经筛选后有针对性的在授课中播放;⑤编制《城市道路规划与设计》学习手册,手册中按章节编制教学重点、课后思考题及习题,收录了本课程额外补充的重点内容和图纸,能够配合教材对学生学习和工作起到辅助作用。
2.实践环节改革
鉴于绘图实践环节与课堂教学脱节且效果不佳,改革如下:
①绘图时间安排调整为:3学时每次,共4次,共计12学时,目的是让不同难度的绘图可以根据课时灵活调整;②每次授课均由指导教师示范绘图过程,而后再由学生绘制;③绘图实践内容依据课堂授课内容安排,包括城市道路平面设计图、横断面设计图、交叉口设计图、道路及交叉口拓宽改造设计图以及公交专用道设计图等,确保内容调整后更贴近于工程实际。
(五)课程考核方式改革
为全面评价学生,本课程总成绩由期末成绩、作业成绩、平时成绩和实践环节成绩组成。其中实践环节成绩由绘图成果成绩和实践环节平时成绩组成。目前本课程已经建立了完善的试题库,试题类型包括:问答题、绘图题、论述题等,能够全面评价学生学习成果。
四、改革成果
通过对城市道路规划与设计课程教学内容及实践环节的改革,获得了良好的效果。首先教师能够在多门课的授课中灵活控制难度和深度,有效的提高了授课效率;其次,通过完善多媒体资料库和学习手册,为学生建立了系统的知识框架,提高了课堂授课效果;通过优化绘图实践内容,将理论课程与实践绘图结合,真正体现了培养应用型人才的宗旨;最后,学生的学习热情和自信被充分调动,授课和实践在评教活动中获得了多方面的肯定。
参考文献:
[1]吴瑞麟.城市道路设计[M].人民交通出版社,2014.
[2]杨华.城市道路与交通课程教学改革思考[J].《大众科技》,2011(4):165-166.