高速公路改扩建设计理论与实践电子书

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内容提要

前　言

第一章　概　　述

1.1　背　　景

1.2　高速公路改扩建工程的相关术语

1.3　高速公路改扩建工程特点

1.需要协调新老高速公路的建设标准

2.需要处治既有高速公路的各种病害

3.需要协调好新老高速公路间的衔接

4.需要合理利用既有高速公路

5.需要维持施工期间既有高速公路运营

6.需要动态的设计及建设管理

1.4　主要内容

第二章　国内外高速公路改扩建建设与发展

2.1　国外发展状况

2.1.1　技术发展概况

2.1.2　工程案例

1.美国15号高速公路

2.美国45号高速公路

3.美国59号高速公路

4.加拿大多伦多401高速公路

2.2　国内发展状况

2.2.1　技术发展状况

2.2.2　工程案例

1.沈大高速公路

2.广佛高速公路

3.沪宁高速公路

4.沪杭甬高速公路

5.佛开高速公路

6.西潼高速公路

第三章　既有高速公路现状调查与评价

3.1　概　　述

3.2　交通事故调查与评价

3.2.1　交通事故调查

3.2.2　交通事故评价

3.3　交通调查与评价

3.3.1　交通调查

3.3.2　交通流量预测

3.3.3　交通评价

3.4　路线调查与评价

3.4.1　数字化公路勘测技术

1.低空大比例航空摄影

2.三维激光扫描技术

3.4.2　路线评价指标

1.平面线形指标

2.纵断面线形指标

3.横断面布置

4.平纵横线形组合

3.4.3　平面中心线线形拟合

1.平面中心线的计算模型

2.平面线形拟合技术

3.平面线形拟合标准

3.4.4　纵断面线形拟合

1.纵断面设计的计算模型

2.纵断面拟合技术

3.纵断面线拟合标准

3.5　路基调查与评价

3.5.1　路基调查及评价内容

3.5.2　路基顶面回弹模量测试及评价

3.5.3　重型动力触探（DCP）测试及评价

3.5.4　路基湿度测试及评价

3.6　路面调查与评价

3.6.1　沥青路面调查与评价

3.6.2　水泥混凝土路面调查与评价

3.7　桥梁、涵洞调查与评价

3.7.1　桥梁、涵洞调查

3.7.2　桥梁、涵洞评价

3.8　路线交叉调查与评价

3.8.1　路线交叉调查

3.8.2　路线交叉评价

3.9　交通安全设施调查与评价

3.9.1　交通安全设施调查

3.9.2　交通安全设施的评价

3.10　管理及服务设施调查与评价

3.10.1　资料收集

3.10.2　行业主管部门及运营管理部门需求

1.行业主管部门要求

2.运营管理部门需求

3.10.3　技术进步

3.10.4　现状设施可利用性评价

1.管理及服务设施建设时间整理

2.管理设施一般可使用年限整理

3.使用年限对比

4.可利用性评价

第四章　高速公路改扩建总体设计

4.1　概　　述

4.2　改扩建启动时机

4.2.1　改扩建时机决策的影响因素

1.经济社会发展因素

2.综合交通建设发展因素

3.高速公路自身因素

4.2.2　改扩建时机的决策

1.决策模型

2.决策分析

4.3　改扩建形式

4.3.1　改扩建的基本形式

4.3.2　工程实例分析

4.3.3　改扩建形式的选择

4.4　主要技术标准

1.技术等级

2.设计速度

3.服务水平及通行能力

4.建筑限界

5.汽车荷载

6.抗震设防

7.其他

4.5　改扩建规模

1.交通需求

2.技术条件

4.6　总体布置

第五章　路　　线

5.1　概　　述

5.2　横断面设计

5.2.1　路基横断面的基本组成

5.2.2　关键指标分析

5.2.2.1　路基横断面布置

1.车道

2.中间带

3.路肩

4.路基宽度

5.2.2.2　路拱坡度

1.行车道

2.硬路肩、土路肩的横坡

5.3　平面设计

5.3.1　平面中心线设计思路

1.整体式扩建

2.分离式扩建

3.混合式扩建

5.3.2　关键指标分析

5.3.2.1　整体式和分离式平面设计标准

5.3.2.2　过渡段的平面设计标准

1.车道数平衡

2.过渡段的线形设计

5.4　纵断面设计

5.4.1　纵断面设计思路

5.4.2　关键指标分析

1.软土地区高速公路

2.重丘及山岭地区高速公路

5.5　运行速度检验

第六章　路　　基

6.1　概　　述

6.2　既有路基利用与处治

6.3　软土地基处理

6.2.1　总体要求

6.3.2　地基处理方法的选择

6.3.3　桩承式路堤

1.工作原理

2.拓宽路堤设计

6.3.4　轻质路堤拓宽技术

1.EPS路堤

2.轻质泡沫混凝土路堤

6.4　路基拼宽

6.4.1　填方路基拼宽

1.设计要求

2.实施要求

6.4.2　挖方路基拼宽

1.设计要求

2.实施要求

6.4.3　新老路基结合部设计

1.结合面预处理

2.结合部的台阶设计

3.结合部的加筋处治

4.土工格栅铺设

6.4.4　路基拼宽结构设计方法

1.设计状态

2.分析方法

3.控制标准

4.设计方法

6.5　特殊路基改扩建

1.滑坡地段

2.岩溶地区

3.膨胀土地区

4.多年冻土地区

5.滨海地区

6.6　路基排水

6.6.1　中央分隔带排水

6.6.2　分隔带排水

6.6.3　新老路基内部排水

6.6.4　路界表面排水设施

第七章　路　　面

7.1　概　　述

7.2　既有路面处治

7.2.1　总体要求

7.2.2　土工加筋防裂技术

7.2.3　重度裂缝开槽处治技术

7.2.4　换填处治技术

7.3　扩建路面结构设计

7.3.1　新老路面拼接结构力学分析模型

1.拼接部位的单元模拟

2.荷载模型

3.几何模型与边界

4.网格划分

5.材料参数

7.3.2　新老路面拼接结构力学响应特征

1.新老路面结构差异对拼接应力的影响

2.新老路面拼接状态对拼接应力的影响

7.3.3　新老路面拼接部处治技术

1.拼接台阶

2.拼接部加筋

7.3.4　新老路面协同设计方法

1.协同设计内容

2.新老路面结构协同设计验证

7.4　既有沥青路面材料再生利用

7.4.1　沥青路面再生方式的选择

7.4.2　热再生沥青混合料组成设计

1.旧料与新料配合比例的确定

2.新沥青标号与用量预估

3.RAP掺配比例与矿料级配

4.马歇尔试件制备方法

5.确定最佳新沥青用量

6.配合比设计检验

7.4.3　温再生沥青混合料组成设计

7.4.4　冷再生沥青混合料组成设计

1.美国各州的混合料设计步骤方法

2.南非的混合料设计方法

3.我国冷再生沥青混合料组成设计

7.5　路面防排水

1.路面边缘排水系统

2.排水基层或排水垫层

第八章　桥　　涵

8.1　概　　述

8.2　既有桥梁、涵洞处治

8.2.1　既有结构的检测与评估

1.检测与评估的目的

2.既有桥梁结构的检测

3.桥梁、涵洞结构检测的综合评定

8.2.2　桥面系病害处治

1.护栏、栏杆

2.桥面铺装

3.伸缩缝

4.排水系统

8.2.3　混凝土病害处治

1.混凝土裂缝

2.混凝土碳化、剥蚀及钢筋锈蚀

8.2.4　下部结构病害处治

1.支座

2.墩台、基础

8.3　桥梁拼宽

8.3.1　拼宽方式

1.上部结构、下部结构均连接（简称“上、下均连”）

2.上部结构、下部结构均不连接（简称“上、下均不连”）

3.上部结构连接、下部结构不连接（简称“上连、下不连”）

8.3.2　拼宽技术要求

8.3.3　拼宽技术方案实施案例

8.3.4　拼宽施工技术

8.4　涵洞接长

8.4.1　涵洞接长与拼接

8.4.2　原有涵洞加固

1.常见混凝土缺陷及处理措施

2.八字翼墙处理

3.沉降缝处理

4.边坡处理

5.铰缝脱落、涵顶铺装处理

6.盖板处理

7.洞口、洞内淤积，排水不畅

8.5　桥涵拆除

8.5.1　桥涵拆除原则

1.一般原则

2.技术原则

8.5.2　桥涵拆除施工工艺

1.爆破法

2.机械法

3.综合拆除法

8.5.3　桥涵拆除新型机具

8.6　桥梁顶升

8.6.1　概述

1.桥梁状态检查

2.荷载试验

8.6.2　桥梁顶升技术分类

8.6.3　桥梁顶升系统

1.千斤顶

2.顶升限位系统

3.顶升临时支撑系统

4.顶升反力系统

5.顶升监控系统

8.6.4　顶升技术的施工步骤

8.6.5　空心板顶升

8.6.6　交替式顶升

第九章　路线交叉

9.1　概　　述

9.2　总体方案

9.2.1　互通立体交叉改扩建

1.互通形式不变

2.原位扩建

3.移位重建

9.2.2　新增互通立体交叉

9.2.3　分离式立体交叉、通道、天桥

9.2.4　铁路及管线交叉

9.3　改扩建互通立交线形设计

9.3.1　主要技术标准的采用

1.设计速度

2.视距

3.变速车道

4.通行能力及服务水平

9.3.2　线形设计

1.主线线形设计

2.匝道线形设计

3.匝道出入口

4.主线分岔、合流设计

第十章　交通安全设施

10.1　概　　述

10.2　总体设计

10.3　交通标志和标线

10.3.1　标志标线设计内容

1.长大纵坡路段

2.分合流路段、特大桥及大桥路段

3.互通式立体交叉间距小于5km的路段设置组合出口预告标志

4.改扩建后单向车道数大于或等于4条的高速公路

10.3.2　原有标志标线再利用方案

10.4　护　　栏

10.4.1　高速公路改扩建工程护栏常见改造区域

10.4.2　高速公路改扩建工程护栏利用常见方案

10.5　临时交通安全设施

10.5.1　设计原则

10.5.2　设计内容

10.6　隔离栅和桥梁护网

1.改扩建项目隔离栅和桥梁护网设计

2.改扩建项目隔离栅和桥梁护网的重复利用

10.7　其他安全设施

第十一章　管理及服务设施

11.1　概　　述

11.2　监控设施

11.2.1　监控设施等级和规模

11.2.2　监控分中心设施

11.2.3　监控外场设施

11.3　通信设施

11.3.1　通信传输网络

11.3.2　电话交换网

11.3.3　会议电视网

11.3.4　紧急电话系统

11.3.5　通信光缆和管道

11.4　收费设施

11.4.1　收费车道规模

1.确定ETC/MTC收费车道规模的思路

2.ETC专用车道通行能力计算和用户流量预测

3.ETC/MTC组合车道规模确定

4.实例分析

11.4.2　其他收费站改扩建方式

11.4.3　收费管理模式

11.4.4　收费设施设备

11.5　供配电照明设施

11.5.1　负荷计算

11.5.2　供电设备

11.5.3　电力监控

11.5.4　照明设施

11.6　房建设施

11.6.1　已建房建设施利用

11.6.2　用地和建筑面积

1.监控、通信系统用房用地和建筑面积

2.收费站用地和建筑面积指标

11.7　服务设施

11.7.1　服务设施用地面积

1.服务区

2.停车区

3.服务区和停车区共建

11.7.2　服务设施改扩建

第十二章　交通组织

12.1　概　　述

12.1.1　总体要求

12.1.2　交通组织原则

1.安全原则

2.畅通原则

3.确保施工进度原则

4.交通与财务影响最低原则

5.路网分流与施工路段交通组织相结合原则

6.科学性与可操作性原则

12.2　区域路网交通组织

12.2.1　区域交通组织主要内容

12.2.2　分流点设置

12.2.3　分流车型

12.2.4　分流路径

12.2.5　分流方案设计

1.跨区域长途过境交通

2.区域间出入境交通

3.区域内短途交通

12.3　一般施工路段交通组织

12.3.1　限制车速

12.3.2　交通组织设计主要内容及相关要求

12.3.3　施工阶段划分

12.3.4　施工作业区的交通组织

1.警告区

2.上游过渡区

3.缓冲区

4.工作区

5.下游过渡区

6.终止区

1.路肩封闭施工作业区

2.半幅部分车道封闭施工作业区

3.半幅封闭施工作业区

4.全幅封闭施工作业区

12.4　互通式立交改扩建交通组织

12.4.1　作业区交通特性

1.互通区道路特性

2.车辆运行及交通流特性

3.驾驶员交通特性

12.4.2　作业区交通组织原则

12.4.3　单喇叭型互通式立交改扩建的交通组织方案

1.第一阶段

2.第二阶段

3.第三阶段

4.第四阶段

12.5　交通组织管理体系及应急预案

1.交通组织管理体系

2.从以下三点做好营运保障

参考文献