摘要：城市道路是城市社會活動、經濟活動的紐帶和動脈，是城市綜合功能的重要組成部分，也是城市建設水平的集中體現。隨著我國城市化進程的迅猛發展，道路設計的種種方案也逐漸層出不窮。本文簡要論述了現代城市道路的設計思路，可供同行參考。

　　關鍵詞：現代城市,道路設計,思路,應用

　　一、前言

　　城市特色危機是伴隨經濟全球化而來的全球性文化問題，隨著人們生活水平的不斷提高，市民對于文化生活的需求也越來越多元化，其中也包括了城市形象的個性化需求。因此在街道規劃設計中要尊重自然、尊重歷史并突出特色，注重城市整體形象的塑造，塑造城市形象應利用好城市的自然條件，尊重城市自然形成的地形條件，這樣既經濟又可創造地方特色，如深圳深南大道就反映了深圳這個美麗的國際花園城市的特色。

　　二、道路設計的方法及其應用

　　2.1曲線法定線

　　高等級公路的路線設計大多采用紙上定線，或者利用電子地圖，借助路線設計軟件在計算機上定線，然后通過實地踏勘的方法來決定路線方案。傳統的定線方法是“導線法”，該法的優勢是可以迅速確定路線的宏觀走向，但如果在復雜地形條件下，很多路段的線位是由相互關聯的曲線組合而成的，設置“S”曲線和復曲線時，導線的作用也不明顯，因而也有很大的局限性。

　　國外的路線設計多數是采用“曲線法”定線。如今，這種設計方法也越來越受到國內工程師的重視。“曲線法”定線的思路是：確立圓弧在路線設計上的主導地位，定線時先根據控制因素確定圓曲線的位置，再利用直線(曲率為“零”的圓弧)和緩和曲線來確定圓弧與圓弧之間的連接和過渡關系。這種定線方法的好處是目的明確，直接用圓曲線對主要地形或地物加以控制，不必理會導線和交點的位置，用直線或緩和曲線連接相鄰曲線時也顯得非常靈活和方便。

　　由于曲線法定線的思想是把直線理解為特殊曲率的圓弧，因而完全兼容了“導線法”定線。在實際工作中借助曲線主點的切線方向相交而獲得導線和交點，也完全滿足設計和出圖出表的需要。設計思路拓展了，圓曲線的定位和建立也就更加靈活，可以滿足眾多復雜的控制要求。圖1是利用數學上“最小二乘法”的計算方法確定圓弧位置和半徑的實例，得到的曲線半徑和線位能夠盡可能滿足從多數控制點通過的要求。

 

　　2.2利用平面分析計算建立縱斷面設計的高程控制點

　　縱斷面的設計實際上就是控制設計。比如：在山嶺區拉坡有坡度、坡長的控制;隧道穿越區會有進出口標高的控制;沿溪(河)線、跨溝處會有水文的控制;平原區會有填土高度的控制;路線交叉有被交線凈空要求的控制等。在拉坡的過程中，設計者必須綜合考慮各種控制因素，使設計的縱坡盡可能符合各種控制條件的要求。如果控制條件互相沖突，則要認真分析，合理取舍。

　　在傳統的設計方法中，設計人員要在拉坡之前建立各種高程控制點，由于缺乏靈活的輔助工具，使得這一工作又繁瑣又缺乏準確性;在拉坡過程中，盡管有輔助設計軟件可用，但由于軟件功能有限，使用不太方便。所以，輔助設計軟件功能的進一步完善是十分必要的。如圖2所示，主線上跨已經設計的等級道路，需要設置分離式立交，在滿足被交線凈空的條件下，主線應該盡可能降低填土高度。經分析確定了最不利位置，在主線彎道內側路基邊緣和被交線彎道外側路基邊緣的交叉處，經計算，獲得主線和被交線投影樁號，根據被交線設計高和橫坡計算出控制點標高，該標高與橋下凈空高度和建筑高度之和就是主線在交叉位置的最低控制標高。這個高程控制點將會在主線的縱斷面設計中自動出現。相應地，在縱斷面設計中，程序內部通過代數運算，為設計者提供了通過調整豎曲線半徑、縱坡、變坡點標高等方法直接滿足控制標高要求的功能，整個設計過程簡捷、明快。

 

　　設計者有時并不能直接判斷出最不利的位置，有時還會存在多個不利位置，那就可以借助平面分析計算產生控制點的功能把它們一一找出來，供縱斷面設計使用。在實際操作中，這種方法還有一個更大的優越性，一旦設計因素發生改變，如線位略有調整或者被交線縱坡發生改變等，這些通過計算得到的高程控制點因為與之關聯，就會自動更新，無需重新建立，給設計者提供了很大的方便。

　　2.3以點為基本元素進行橫斷面設計

　　國內的設計軟件普遍采用的橫斷面設計方法是“模板法”，也就是根據常見的橫斷面處理方式，提供相應的模板，在不同的處理路段直接套用。有的軟件還提供了一定的擴展功能，允許建立自定義模板，但畢竟功能有限。實際上，這種采用“窮舉”法建立不同的模板來解決橫斷面戴帽子的方法，在相對簡單的路幅設計和路基處理上是可行的，但要解決較復雜的橫斷面問題、滿足更加嚴格和細致的設計要求時就顯得十分困難，即使勉強為之，也會有很大的手工編輯量。

　　與這些設計方法相比，以點為基本元素進行橫斷面設計的方法則是完全有別于以往任何設計方法的一種徹底的解決方案。因為無論何種形式的橫斷面，其歸根到底是由一系列橫斷面點相互連接而成的，只要控制了這些橫斷面點的建立過程，也就控制了橫斷面線的產生。因此，這種技術為設計者提供了一系列具有專業功能的宏命令，如：以橫斷面點所處的絕對坐標建點;相對于前一個點同時給出橫向和豎向增量來建點;相對某一點放坡，通過控制其橫向或豎向增量來建點;按照一定的坡率放坡與另一個橫斷面線相交來建點等，功能十分完備。有了這一系列的宏，再稍具備程序開發的思路，橫斷面的設計就可以化繁為簡，輕松實現。由于橫斷面點的建立是可控的，相鄰兩點之間的連接構成線單元，因而線單元的產生同樣是可控的。設計者不僅具有完全的自主權，享有廣泛的擴展空間，甚至可以創造出具有項目特色、最優的設計方案。在實際工作中，橫斷面處理方式的積累，不僅增強了功能，也使工作效率和質量得到了有效保證。

　　橫斷面的設計工作往往并非一步到位，有時還要為其他一些設計提供基礎資料，待相關設計完成后再重新反映到橫斷面設計上來。如：初步的橫斷面戴帽子為路基排水拉坡提供地面高程信息，待排水設計完成后重新在橫斷面設計線上完成邊溝設置。橫斷面設計的最終結果也并不僅僅用于土石方計量，橫斷面設計線影響的范圍還是征地拆遷數量統計的依據。這些在具體設計中所要求的功能，如果利用上述的橫斷面設計方法，實現起來非常方便。因為每一個橫斷面點的設計是可控的，所以其設計信息也是可以記錄和查詢的。

　　圖3為在連續上坡路段，在曲線全超高范圍內彎道內外側路幅采用不同橫坡的設計實例。在連續上坡路段，路幅左右兩側車輛的實際運行速度有較大的差異。如果按照傳統的方法采用相同的超高橫坡是不合理的，也是不安全的。利用新的橫斷面設計方法，就可以為左右兩幅設置不同的橫坡文件，按照各自的方式進行超高過渡。同樣在六車道以上的道路路幅設計時，不同的行車道，甚至硬路肩都可以有自己獨立的橫坡控制文件，從而可以實現增設路拱改善排水或改善硬路肩停車條件的作用。此外，如果借助于地質縱剖面在橫斷面上產生不同土石分界線，就可以實現挖方各類土石的準確計,不再用土石百分比模糊表述。

 

　　2.4建立配對樁號確立不同路線問的相互關系

　　不同的路線之間或者同一路線的不同路段之間有時是相互影響的。比如說互通式立交的主線與匝道之間、匝道與匝道之間、分離式路基的上下行路幅之間、低等級道路的回頭曲線回頭彎的上下路段等，都存在一定的相互關聯。這種關聯有時會影響到縱斷面設計，有時還會影響到路基的設計和工程量的統計。

　　傳統的設計方法在解決這類問題時顯得十分吃力。在互通式立交設計中，由于要求連接部路幅在分離前必須保持路面連續，因而縱坡的設計相對嚴格，但由于設計時各自為政，缺乏相互聯系，路幅設計的精度仍然不高。同樣的原因，路幅分離后的部分路段，盡管路基仍然相連，設計時卻沒能把它們當作一個整體對待，路基相交處橫斷面要么不裁切，要么裁切后與對應路基不吻合，造成工程計量不準確，有時甚至是重復計量。在分離式路基設計中，這種現象也很普遍。

　　較為科學的解決方法是根據不同路基處理的要求，建立不同路線或者同一路線不同路段之間的配對關系，自動記錄配對樁號和距離以方便后續設計。如果路幅相連，就可以用一條路線的縱斷面作控制，通過各自的橫坡和距離，計算出配對樁號應有的設計高程;如果路基相連，也可以按照配對關系把一條路線上的橫斷面設計信息變換到對應路線配對樁號橫斷面的正確位置上，只有這樣，才可以全面把握不同路線路基間的相互關系，找到最合理的解決方案，同時也可以得到最準確的工程量。圖4就是分離式路基的橫斷面變換后合并邊溝的處理實例，兩個路基之間有嚴格的工程量分界，確保了土石方不重復計量。

　　同一路線的不同路段也可以借鑒這樣的思路。正如前面所說的回頭曲線，回頭彎上下兩處路基經變換后放在一塊，再確定是修建擋土墻還是有足夠的距離供更高的路基放坡。 圖4分離式路基的橫斷面變換

　　2.5借助數字地面模型解決復雜的工程計量

　　國外道路設計中已廣泛采用的數字地面模型技術，已逐漸得到國內設計人員的認可，并在實踐中加以運用。所謂數字地面模型(簡稱數模)是借助計算機輔助設計的手段，用大量的三維地形點相互構網形成面來模擬地形的起伏變化。有了該技術，設計人員無需去現場，就可以通過數模獲取原始地貌數據，工作效率大為提高。近年來，隨著測繪數據質量的提高和軟件水平的提高，數模的應用領域已得到很大拓展。

　　但是在國內，大多數道路設計軟件所提供的功能，只是利用數模來剖切路線的縱橫斷面地面線，用于后續的縱斷面設計和橫斷面設計。實際上，這只是數模技術在道路設計中最基礎的用途，它在解決復雜的工程計量時還具有得天獨厚的優勢。

　　三、結束語

　　城市經濟飛速發展，城市化進程的加快，原有的設計理念及規范已漸漸的不適應這個時代，我們的設計工作者也應有更新、更高的要求。因此，積極倡導、推廣和普及道路設計的新理念，必定能給設計工作帶來新的活力，以使設計工作適應新形勢發展的需要，從而做到精益求精，創造出更多的精品工程。