1、公路平曲線(xiàn)設(shè)計(jì)中的超高設(shè)計(jì)作者：王敬一劉亞來(lái)源：科技資訊2011年第26期摘要：本文結(jié)合商丘市內(nèi)連接飛機(jī)場(chǎng)的二級(jí)公路改建工程，對(duì)公路超高計(jì)算過(guò)程進(jìn)行了詳 細(xì)的說(shuō)明，著重分析了超高值、超高緩和段長(zhǎng)度及計(jì)算參數(shù)等的確定方法，闡明了設(shè)計(jì)計(jì)算的 過(guò)程。關(guān)鍵詞：超高超高漸變率超高緩和段在彎道上，當(dāng)車(chē)輛行駛在雙向橫坡的車(chē)道外側(cè)時(shí)，車(chē)重的水平分力將增大車(chē)輛的橫向側(cè)滑 力，所以當(dāng)采用的圓曲線(xiàn)半徑小于不設(shè)超高的最小半徑時(shí)，為抵消車(chē)輛在曲線(xiàn)路段上行駛時(shí)所 產(chǎn)生的離心力，保證車(chē)輛的穩(wěn)定性和舒適性，將曲線(xiàn)段上的路面做成外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡 的形式以全部或部分抵消車(chē)輛所受的離心力，這就是路面超高。超高的設(shè)計(jì)包括超高值

2、的確定、 超高過(guò)渡方式、緩和段的長(zhǎng)度及超高漸變率的取值等關(guān)鍵問(wèn)題。本文將結(jié)合商丘市內(nèi)一連接飛 機(jī)場(chǎng)的二級(jí)公路改造工程對(duì)超高設(shè)計(jì)計(jì)算中的一些具體環(huán)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。1工程概況本項(xiàng)目為舊路改造工程，原有道路為縣鄉(xiāng)道路，為三、四級(jí)公路，路基寬度10,路面寬度 7m，改建后其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為雙向單車(chē)道二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度采用80m/h，路基寬度15m，路面寬 度12m，路拱橫坡為2%，土路肩橫坡為3%，無(wú)中央分隔帶。由于需要，需在處設(shè)置超高，超高 值確定為4%，圓曲線(xiàn)半徑為800m。2 超高值的確定本項(xiàng)目路線(xiàn)按照二級(jí)路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車(chē)速為80Km/h，路線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)采用的圓曲線(xiàn)半徑為 800m，小于規(guī)范規(guī)定的不設(shè)超高的

3、最小半徑2500m，因此在此段需要設(shè)置超高。需要采用的超 高值按照下式計(jì)算確定。圓曲線(xiàn)半徑（m），本文采用800m；橫向力系數(shù)公式中的和都好確定，就不再做贅述。這里主要講一下橫向力系數(shù)U的取值。影響U取 值的因素比較多，不同教材上對(duì)其取值的計(jì)算方法也有多種，不盡相同。本文兼顧計(jì)算的方便 性和結(jié)果與規(guī)范的一致性，決定利用規(guī)范給出的三組特征半徑和U的對(duì)應(yīng)值進(jìn)行擬合，得到任 意半徑值下的U的計(jì)算公式。我國(guó)公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D20-2006 )中規(guī)定的平曲線(xiàn)極限最小半徑、一般最小半 徑和不設(shè)超高最小半徑計(jì)算所采用的U值見(jiàn)表1所列。3超高過(guò)渡方式由于本工程為不設(shè)中間帶的雙向單車(chē)道舊路改建工程，故

4、主要針對(duì)不設(shè)中間帶的雙向單車(chē) 道道路的超高過(guò)渡方式進(jìn)行討論。無(wú)中間帶的道路行車(chē)道，在直線(xiàn)段橫斷面是以中線(xiàn)為脊向兩側(cè)傾斜的路拱。路面要由雙向 傾斜的路拱形式過(guò)渡到具有超高的單向傾斜的超高形式，外側(cè)逐漸抬高。這一過(guò)程中，行車(chē)道 外側(cè)是繞中線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的。當(dāng)超高坡度大于路拱坡度時(shí)，其過(guò)渡方式可以分為：以未加寬前的內(nèi)側(cè) 車(chē)到邊緣為軸旋轉(zhuǎn)至超高橫坡度、以道路中線(xiàn)為軸旋轉(zhuǎn)至超高橫坡度、繞外邊軸旋轉(zhuǎn)三種方式。 其中繞內(nèi)邊軸旋轉(zhuǎn)適用于新建路，繞中軸旋轉(zhuǎn)多用于改建路，由于本工程為舊路改建工程。故 超高方式采用繞中軸旋轉(zhuǎn)的方式。繞中線(xiàn)旋轉(zhuǎn)可保持中線(xiàn)標(biāo)高不變，且在超高坡度一定的情況 下，外側(cè)邊緣的抬高值較小。具體如圖1所

5、示。4超高緩和段長(zhǎng)度超高緩和段是考慮到保證行車(chē)舒適、路容的美觀(guān)和排水通暢長(zhǎng)度而設(shè)置的。路面由不設(shè)超 高到設(shè)置最大超高的過(guò)渡就是在超高緩和段全長(zhǎng)范圍內(nèi)完成的。對(duì)于本工程中的雙向單車(chē)道公 路，其超高緩和段長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：式中:超高緩和段長(zhǎng)度（m）；旋轉(zhuǎn)軸至行車(chē)道（設(shè)路緣帶時(shí)為路緣帶）外側(cè)邊緣的寬度（m）；超高坡度與路拱坡度的代數(shù)差（%）；超高漸變率，即旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與行車(chē)道（設(shè)路緣帶時(shí)為路緣帶）外側(cè)邊線(xiàn)之間的相對(duì)坡度。根據(jù)上式計(jì)算的緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度應(yīng)湊成5m的整倍數(shù)，并不小于10的長(zhǎng)度。為安全起見(jiàn)應(yīng)取 大于計(jì)算值的湊成5的整倍數(shù)。結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度計(jì)算公式中各參數(shù)的具體取值進(jìn)行說(shuō)明。4.1

6、、的值由如圖1可知，對(duì)于繞道路中線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的情況，旋轉(zhuǎn)中為道路中線(xiàn)，故的取值為路面寬度的 一般，即。的取值為，其中為超高坡度，路拱坡度的代數(shù)值。具體到本項(xiàng)目，路面寬度為12m，路拱坡度為-2%，超高坡度經(jīng)計(jì)算確定為4%，故有：4.2 值設(shè)計(jì)認(rèn)為，在超高緩和段內(nèi)各斷面路面外側(cè)邊緣點(diǎn)的上升時(shí)按同一縱坡進(jìn)行的。這一縱坡 值時(shí)應(yīng)超高之需而產(chǎn)生的，并非路線(xiàn)的縱坡設(shè)計(jì)所需，這一縱坡值我們稱(chēng)之為超高漸變率，計(jì) 為。公式（4）中的超高漸變率，規(guī)范中對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)速度僅給出一個(gè)定值。根據(jù)實(shí)際情況，超 高漸變率應(yīng)該可以在一定范圍內(nèi)選定，而非一定值。現(xiàn)在我們就來(lái)確定的取值范圍。對(duì)于規(guī)范中給出的超高漸變率值可認(rèn)為是一上限值，即

7、超高漸變率取值范圍的最大值。 的取值都應(yīng)小于該值。對(duì)于超高漸變率的下限值我們可以從考慮路面排水方面著手。如果設(shè)計(jì)采用的回旋線(xiàn)較長(zhǎng) 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)超高漸變率過(guò)小，致使路面滯水而影響行車(chē)安全。滿(mǎn)足排水要求的的最小坡率應(yīng)不 小于0.3%,因此橫坡度由2%過(guò)渡到0%路段的超高漸變率不得小于0.3%，即1/330 0這一值可作 為設(shè)計(jì)橫坡由2%過(guò)渡到0%段超高漸變率取值的下限，的取值都應(yīng)大于該值。通過(guò)上面的分析，我們確定了超高漸變率取值范圍的上下限值。運(yùn)用到本項(xiàng)目，我們確定 的超高漸變率的取值范圍為1/330WW1/200。4.3值通過(guò)對(duì)值的討論，我們得到了一個(gè)變化范圍，那么相應(yīng)的緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度也會(huì)有一個(gè)變化

8、范 圍0將超高漸變率的上下限值分別代入式（4）可得到本項(xiàng)目的超高緩和段的上下限為：盤(pán)婀新硼由計(jì)算結(jié)果可知，計(jì)算得到的緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)的最大值和最小值均小于線(xiàn)形設(shè)計(jì)時(shí)采用的緩和 曲線(xiàn)長(zhǎng)度150米。這種情況下，我們先取代入式（4）反算得到此時(shí)的超高漸變率，并與1/330 進(jìn)行比較，若反算得到的31/330，則取，否則需進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整。其調(diào)整方法有：超高過(guò)渡 段僅在緩和曲線(xiàn)的某一區(qū)段內(nèi)進(jìn)行，即超高過(guò)渡起點(diǎn)可從緩和曲線(xiàn)起點(diǎn)（R=8 ）至緩和曲線(xiàn)上 不設(shè)超高的最小半徑之間的任一點(diǎn)開(kāi)始，至緩和曲線(xiàn)終點(diǎn)結(jié)束。超高過(guò)渡在緩和曲線(xiàn)全長(zhǎng)范 圍內(nèi)按兩種超高漸變率分段進(jìn)行，即第一段從緩和曲線(xiàn)起點(diǎn)由雙向路拱坡度以超高漸變率 1/330過(guò)渡到單向路拱橫坡，第二段由單向路拱橫坡過(guò)渡到緩和曲線(xiàn)終點(diǎn)處的超高橫坡。對(duì)于 本項(xiàng)目有：故需要進(jìn)一步調(diào)整，由于方法相對(duì)簡(jiǎn)單，所需數(shù)據(jù)可從點(diǎn)反推得到，在此不再進(jìn)行贅述。 主要對(duì)第種方法進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。緩和曲線(xiàn)起點(diǎn)至單向路拱橫坡這一段采用的采用的超高漸變率為1/330 （考慮排水要求）。這一段的超高緩和段長(zhǎng)度為：對(duì)于第二段，即由單項(xiàng)路拱橫坡過(guò)渡到緩和曲線(xiàn)終點(diǎn)這一段，其緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度為:知叫甘I知也土醐即.H麗瀾.血I間如聊此時(shí)該段的超高漸變率為：整個(gè)變化過(guò)程如圖2所示。由以上數(shù)據(jù)即可得到所