道路设计中土方填挖相等的纵坡确定方法
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摘要：随着科学技术的发展，在现代的各个行业和领域中，各种先进的技术方法和材料以及设备层出不穷，从而为现代的生产建设创造了有利条件，并且对促进现代经济发展起到了不可估量的作用。在当前的道路设计中也不例外，随着建筑行业的发展，在道路设计中也出现了各种先进的技术方法和设计理论，其中土方填挖相等的纵坡确定方法就是当前道路设计中一种常用且非常有效的方法，随着该方法在当前道路设计中的应用，使得现代道路的质量和性能都有了大幅度提升，从而为满足人们对道路的需求和促进社会经济的发展起到了至关重要的作用。然而为了使道路设计中土方填挖相等的纵坡确定方法的水平能够进一步提高，加大对道路设计中土方填挖相等的纵坡确定方法的研究力度不仅意义重大，而且迫在眉睫。本文通过对纵坡确定方法的研究，然后对道路设计中土方填挖相等的纵坡确定方法进行了详细阐述，以供同行探讨。
关键词：道路设计 土方填挖 纵坡确定方法
引言
由于我国地域宽广、幅员辽阔，因此在公路的建设中通常会遇到各种各样的地形地貌，而由于有些地形地貌对道路建设能够产生极大的影响，从而限制了该区域的道路建设。而随着科学技术的日新月异和建筑行业的发展，在当前的建筑领域中，各种施工技术手段和施工材料以及施工设备都得到了长足的发展，并且还涌现出了大批先进的施工技术和施工材料以及施工设备。随着这些技术和材料以及设备在现代建筑工程中的应用，使得现代的建筑工程质量和性能大幅度提高，从而为促进社会发展起到了重要作用，同时也为现代的道路建设奠定了坚实的理论基础和物质基础。在当前的道路建设中，随着建筑行业的发展，在道路设计中也出现了各种先进的技术方法和设计理论，其中土方填挖相等的纵坡确定方法就是当前道路设计中一种常用且非常有效的方法，随着该方法在当前道路设计中的应用，使得现代道路的质量和性能都有了大幅度提升，从而为满足人们对道路的需求和促进社会经济的发展起到了至关重要的作用。为了道路设计中土方填挖相等的纵坡确定方法更加科学有效加大对道路设计中土方填挖相等的纵坡确定方法的分析研究力度就显得尤为重要。本文美国纵坡设计方法出发，对美国和日本以及我国的纵坡设计方法进行了逐一分析，希望能够起到抛砖引玉的效果，使同行相互探讨共同提高，进而为我国今后的道路设计起到一定的参考作用。
一、美国纵坡设计方法
1.1 汽车的爬坡行驶特点
美国在1950年前后对国内已成公路做了大量的调查研究工作。根据这些调查研究成果，他们对汽车的爬坡特性有了比较实际的了解，并得出了以下几点规律性的认识：
⑴小客车在4%～5%的上坡段行驶，车速不比在平路上低多少。但是，在较陡的上坡路段，小客车的爬坡速度就会降低，纵坡越大，车速降低越多；
⑵影响车速变化的因素比较多，但主要因素是纵坡的大小、纵坡长度及汽车的功率质量比；
⑶载重汽车在爬坡路段行驶，车速与小车差不多，但在爬大坡时，车速降低则比较显著。载重车在爬长大坡的时候，先是逐渐减速，但是减到最后就会达到一个稳定、恒速的行驶状态；此后，车速就基本上不再降低了。目前，很多国家设计公路纵坡的思路和方法主要就是以这个规律作为依据的。
1.2 汽车在上坡道行驶时车速与距离的关系
美国曾对W/H为200磅/马力（约8.13kw/t）的汽车在上、下坡路段行驶时车速降低或提高的情况做过不少现场调查研究工作，其中有一项很重要的研究成果就是载重汽车的爬坡特性图。
该爬坡性能曲线阐明了载重汽车的爬坡特性，说明当载重汽车爬坡时，在坡度、坡长与行驶距离三者之间的量变关系。此图不仅在设计越岭线纵坡时要用，在确定最大纵坡及进行爬坡车道设计时都要用到。
1.3 爬坡车道
载重车在爬大坡时，由于其单位质量功率低，行驶速度势必会降低，并影响到后面小车及大马力车辆的运行，因而需增设一条爬坡车道，使快慢车分道行驶，以充分发挥不同车辆的爬坡能力。美国对允许的行驶速度降低值的标准是10mi/h（约15km/h）。载重汽车在上坡路段驶过一段路程后，车速比入坡初始速度降低10mi/h时，就要考虑设置爬坡车道。
二、日本纵坡设计方法
2.1设计特点
日本是一个多山的国家，在山区修建了不少高速公路，也积累了不少经验。这些山区筑路经验都很值得我们借鉴。
日本鉴于其地形等的特殊性，在纵坡设计时采用了绝对最大纵坡度，该值比标准最大纵坡还可以再增加1%～3%，并对其规定了一个限制长度。
2.2日本的汽车爬坡性能曲线图
日本在1980～1981年间曾对纵坡问题在已成公路上做过不少调查研究，也绘制了纵坡、坡长与车速的关系图，日本的爬坡性能曲线的绘制是根据单位重量马力数为10ps/ton（约7.355kw/t）的载重汽车的爬坡性能确定，长上坡路段通行能力的计算是参照美国的《道路通行能力手册》进行的。
三、我国现行的纵坡设计方法
上述美、日的纵坡设计方法与我国通用的纵坡设计方法大体相同，但是也有不完全相同的地方。由于我国交通组成和特性与美、日差别较大，直接沿用他们的经验，将会对我国公路设计造成很大的负面影响。
3.1 关于纵坡及坡长限制
国内试验结果表明：车辆在纵坡上加速行驶时，其行车速度随坡长的增加是逐渐递增的。而且，当递增到一定程度后速度呈稳定状态。纵坡越大稳定速度就越小，达到稳定速度的坡长也就越短；纵坡越小，稳定速度越大，达到稳定速度的坡长就越长。车辆在减速上坡时也是减速到一个稳定、恒速的行驶状态，此后车速就基本上不再降低了。
3.2关于爬坡车道
在我国高等级公路设计中，爬坡车道的设计采用较少，现行的《公路路线设计规范》给出了爬坡车道的设置条件，这个设置条件基本上是沿用日本的研究成果，但比日本的设置条件要严得多，在我国经济实力比较弱的情况下，投资有些超前。我国目前也没有与规范相配套的爬坡车道设计理论与设计操作方法，各公路设计单位在进行爬坡车道设计时，不得不应用日本和美国的设计方法，造成设计结果与我国实际情况出现偏差，另外在山区高速公路陡坡路段的通行能力研究，目前基本是空白。随着山区高速公路的发展，这一问题日渐突出。因此爬坡车道的设置研究也是我国目前亟待解决的课题。
四、结束语
随着建筑行业的发展，在道路设计中也出现了各种先进的技术方法和设计理论，其中土方填挖相等的纵坡确定方法就是当前道路设计中一种常用且非常有效的方法，随着该方法在当前道路设计中的应用，使得现代道路的质量和性能都有了大幅度提升，从而为满足人们对道路的需求和促进社会经济的发展起到了至关重要的作用。通过本文对道路设计中土方填挖相等的纵坡确定方法的详细分析和阐述，相信读者对其也有了更深刻地认识，总而言之，在道路设计中，应用土方填挖相等的纵坡确定方法时，必须结合我国道路的实际情况，从而才能够确保道路的质量和性能。