新技术、新方法在道路设计中的应用

新技术、新方法在道路设计中的应用
王威
摘要：通过分析传统的道路设计方法，结合道路设计中的具体应用，从路线设计、横断面设计、综合应用以及数字地面模型的应用等五个方面，来介绍一些道路的设计新技术和新方法，并阐明这些技术的优越性，指出了新技术、新方法的应用前景。
关键词：道路设计；新技术；应用；前景
通过融入新技术、新设计方法，及过去的设计总结，运用在道路设计中取得了令人满意的效果。
一、新技术和新方法及其应用
（一）曲线法定线
国外的路线设计多数是采用“曲线法”定线。如今，这种设计方法也越来越受到国内工程师的重视。“曲线法”定线的思路是：确定圆弧在路线设计上的主导地位，定线时先根据控制因素确定圆曲线的位置，再利用直线（曲率为零的圆弧）和缓和曲线来确定圆弧与圆弧之间的连接和过渡关系。这种定线方法的好处是目的明确，直接用圆曲线对主要地形或地物加以控制，不必理会导线和交点的位置，用直线或缓和曲线连接相邻曲线时也显得非常灵活和方便。由于曲线法定线的思想把直线理解为特殊曲率的圆弧，因而完全兼容了“导线法”定线。在实际工作中借助曲线主点的切线方向相交而获得导线和交点，也完全满足设计和出图出表的需要。设计思路拓展了，圆曲线的定位和建立也就更加灵活，可以满足众多复杂的控制要求。
（二）利用平面分析计算建立纵切面设计的高程控制点
纵切面的设计实际上是控制设计，比如：在山岭区拉坡有坡度，坡长的控制；隧道穿越区会有进出口标高的控制；沿溪（河）线、跨沟处会有水文的控制；平原区会有填土高度的控制；路线交叉有被交线净空要求的控制等。在拉坡的过程中，设计者必须综合考虑各种控制条件的要求。如果控制条件互相冲突，则要认真分析，合理取舍。
（三）以点为基本元素进行横切面设计法
目前国内的设计软件普遍采用的横切面设计方法是“模板法”，也就是很据常见的横切面处理方式，提供相应的模板，在不同的处理路段直接套用。有的软件还提供了一定的扩展功能，允许建立自定义模板，但毕竟功能有限。实际上，这种采用“穷举”建立不同的模板来解决横切面戴帽子的方法，在相对简单的路幅设计和路基处理上是可行的，但要处理较复杂的横切面问题、满足更加严格和细致的设计要求时就显得十分困难，即使勉强为之，也会有很大的手工编辑量。
与这些设计方法相比，以点为基本元素进行横切面设计的方法则是完全有别于以往任何设计方法的一种彻底的解决方案。因为无论何种形式的横切面，其归根到底是由一系列横切面点相互连接而成的，只要控制了这些横切面点的建立过程，也就控制了横切面线的产生。因此，这种技术为设计者提供了一系列具有专业功能的宏命令，如：以横切面点所处的绝对坐标建点；相对前一个点同时给出横向和坚向增量来建点；相对某一个点放坡，通过控制其横向或坚向增量来建点；按照一定的坡率放坡与另一个横切面线相交来建点等，功能完备。有了这系列的宏，在稍具备程序开发的思路，横切面的设计就可以化繁为简，轻松实现。
（四）建立且对桩号确立不同路线的相互关系
不同的路线之间或者同一路线的不同路线之间又是相互影响的，比如说互通式立交的主线与降到匝道与匝道之间、分离式路基的上下行路幅之间、低等级道路的回头曲线回头弯的上下路段等，都存在一定的相互关联。这种关联有时会影响到纵切面设计，有时还会影响到路基的设计和工程量的统计。
传统的设计方法在解决这类问题时显得吃力。在互通式立交设计中由于要求连接部路幅在分离前必须保持路面连续，因而纵坡的设计相对严格，但由于涉及时各自为政，缺乏相互联系，路幅的精度仍然不高。同样的原因、路幅分离后的部分路段，尽管路基仍然相连，设计时却没能把它们当做一个整体对待，路基相交处横断面要么不横切，要么截切后与对应路基不吻合，造成工程计量不准确，有时甚至是重复计量。在分离式路基设计中，这种现象也是普遍。
（五）借助数字地面模型解决复杂的工程计量
国外道路设计中已广泛采用的数字地面模型计算，已逐渐得到国内设计人员的认可，并在实践中加以运用。所谓数字地面模型是借助计算机辅助设计的手段，用大量的三维地形点相互构网形成面来模似地形的起伏变化。有了该技术，设计人员无需去现场，就可以通过数模获取原始地貌数据，工作效率大为提高。几年来，数模的应用领域已得到很大拓展。
二、新技术和新方法的应用前景
道路设计的新技术和新方法已给设计水平带来了质的提高。许多过去只能够想到而限于技术手段无法实现的设计方案，如今不仅可以实现，而且由于设计者拓展了思路，就能以全新的概念看待设计，并把设计做的更好。因此，积极倡导，推广和普及道路设计的新技术和新方法，必定能给设计工作带来新的活力，其应用前景也必定一片光明。