1.基于通行能力稳定性的隧道出入口过渡段线性设计方法,其特征在于,具体步骤如下:
1)根据测量的隧道出入口行车速度v计算隧道出入口过渡段的理论长度l;
2)将隧道出入口过渡段划分为前段圆弧、中间主要渐变段和后段圆弧;
3)基于行车位移的通行能力变化率保持在极限常数M内的基础上,构建中间主要渐变段各区域道路宽度计算模型;
4)构建隧道出入口前段圆弧和后段圆弧的宽度计算模型;
5)根据步骤3)和步骤4)确定的模型得出隧道出入口过段段的最终线型。
2.如权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述步骤1)中所述隧道出入口过渡段的理论长度l的计算公式为:其中,w0为渐变前公路右侧现状道路宽度,wt为隧道内右侧道路宽度。
3.如权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述步骤3)的具体步骤如下:
3-1)根据车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数fw确定隧道通行能力计算模型Q;
3-2)将中间主要渐变段划分为n个有限小区域,根据行车位移的通行能力变化率与极限常数M相等分别求得划分的各区域端点及隧道过渡段起点两点所在的直线与两点间直线的水平方向所形成的角度值;
3-3)根据隧道内道路宽度、划分的各区域端点至隧道过渡段起点之间的水平距离及两点所在直线与水平方向之间的角度值建立中间主要渐变段各区域宽度计算模型。
4.如权利要求3所述的设计方法,其特征在于,所述步骤3-1)中所述隧道通行能力计算模型Q的计算公式为:Q=2CB(v/C)INfwf0=2Cfw (2)其中,CB为基本通行能力,(V/C)I为第I级服务水平下最大服务交通量与基本通行能力的比值,N为单行车道的车道数,f0为其他修正系数,C为影响参数修正参数。
5.如权利要求3所述的设计方法,其特征在于,根据趋势外推法寻找合适的所述车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数fw,通过公式(3)求得:fw=(-2.3w2+34.68w+6.9)%,w≥3.5m (3)其中,w为隧道车道宽度。
6.如权利要求3所述的设计方法,其特征在于,所述步骤3-2)中所述划分的各区域端点及隧道过渡段起点两点所在的直线与两点间直线的水平方向所形成的角度值通过公式(4)求得:其中,极限常数M根据式(5)进行计算:
其中,li为第i个中间主要渐变段两个端点之间的水平长度,L为隧道出入口过渡段实际长度。
7.如权利要求3所述的设计方法,其特征在于,所述步骤3-3)中中间主要渐变段各区域宽度计算模型通过公式(6)求得:wi=wt+li·tanαi (6)
其中,wi为隧道中间主要渐变段各区域道路宽度。
8.如权利要求1所述的设计方法,其特征在于,所述步骤4)中通过在隧道出入口前段和后段分别建立直角坐标系找到前段圆弧和后段圆弧的圆心,并根据边角关系与隧道出入口过渡段的理论长度计算相应圆心坐标和半径,建立前段和后段相切圆弧参数方程:其中,(0,R)为前段圆心坐标,(a,b-R)为后段圆心坐标,(x,y)为图中圆弧任一点的位置,f(R)为前后过渡段圆弧参数方程。