2001年6月 中 南 公 路 工 程
Ξ
第26卷第2期
9
超高及超高缓和段设置分析
周 晖
(长沙交通学院道交系, 长沙市, 410076)
【摘 要】 通过对不同平曲线半径和不同超高缓和段长度的分析, 结合《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》提出了超高及超高缓和段的设置方法, 使设计更加合理。
【关键词】 超高 缓和段 渐变率 路拱
众所周知, 在平面曲线段内, 汽车运行受到
离心力的作用, 为了消除或抵消平曲线上部分离心力, 公路设计时一般将车道外侧抬高, 在圆曲线路段形成一个向内倾斜的单向路拱横坡(即超高) , 全超高路段前后有超高缓和段。一般情况下, 全超高值和超高缓和段长度比较容易设置, 但是, 也很容易产生一些错误, 特别是某些特殊路段, 对超高的设置把握不好, 会给以后车辆运行和路基稳定带来不利影响, 文章就其中的一些问题进行了思考, 供大家参考。1 最大超高、最小超高值与合成坡度
一平曲线半径范围为780m ≤R ≤1500m , 根
据《规范》其超高横坡为2%, 但因其路拱为3%, 故此范围内半径应取超高横坡为3%。同时, 设置超高横坡时, 应注意合成坡度的大小, 使路面水流能及时得到排除。2 全超高路段超高横坡的设置
传统的全超高横坡为单向的路拱横坡, 书中的介绍和计算公式仍然是这样, 但《规范》却在硬路肩坡度规定中对其超高横坡有明确规定, 而在《规范》超高的规定中并没有体现, 所以有一些设计仍然把全超高路段的超高横坡设计为单向路拱横坡, 与《规范》硬路肩超高横坡相抵触, 《规范》规定:硬路肩大于或等于2. 25m 时, 应设向外倾斜的横坡, 当i b ≥8%时, 曲线外侧应设置向内倾斜的横坡, 其值与行车道的横坡相同; 当硬路肩小于2. 25m 时, 曲线外侧路肩横坡方向及其坡度值应与行车道相同。因此, 设计时应看是否硬路肩大于或等于2. 25m 和行车道超高是否i b ≥8%来确定。3 超高缓和段的长度与位置
由超高横坡值计算公式:i b =
2
127R
-Λ,
可计算一个曲线的超高横坡值i b 。我国《公路工
(下称) 明确规定, 超高的程技术标准》《标准》横坡度按计算行车速度、半径大小、结合路面类
型、自然条件和车辆组成等情况确定。当超高横坡度的计算值小于路拱坡度值时, 应设置等于路拱横坡度的超高; 高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于10%, 其它各级公路不应大于8%, 在积雪冰冻地区, 所有公路最大超高横坡度不宜大于6%。同时我国《公路路线设计规
(下称) 对各级公路的不同半径规定范》《规范》了超高横坡值, 但从《标准》关于超高的规定和《标准》附录用词说明可看出, 超高的设置在特殊情况下是可以根据其实际情况而改变的, 比如一条平原微丘区三级公路, 路面为中级路面, 路拱横坡根据各方面因素综合后取3%, 如果
Ξ收稿日期:2001202205
《规范》超高缓和段的长度可根据公式计算:
L C =
p
式中:L C ——超高缓和段长,m ;
B ——旋转轴至行车道外侧边缘的宽度,
m ;
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∃i ——超高坡度与路拱坡度的代数差,
%;
p ——超高渐变率。
规范对超高渐变率有明确的规定, 例如, 有一条平原、微丘区二级公路, 一个平曲线交点偏角为30°, 半径为1000m , 全超高值为3%, 超高旋转轴为公路中心线, 按照《规范》的要求分别取渐变率为1 330和1 200, 可求得超高缓和段L C 为74. 25m 和45. 00m ; 再考虑平面线形组合要求设置缓和曲线L S , 按照视觉要求为
R 3≤A ≤R 可求得L S 范围为111～1000m ,
超高缓和段, 可有效避免一侧边沟大量积水。但
这样设计时可能使缓和曲线某些路段超高横坡稍大或稍小。
4 特殊曲线下的超高设置
对于一些特殊的曲线组合, 超高的设置应该分别对待。例如由两反向缓和曲线迳相连接的“S 型”曲线, 如果按照常规设计方法, 通常将前一曲线的路拱横坡由全超高回复到正常的双向路拱横坡, 然后紧接再在下一个曲线上由正常的双向路拱横坡逐渐设置超高至全超高值。而设置路拱横坡是为了行车安全, 在直线段是为了横向排除路面水, 在曲线上是为了抵消部分离心力和横向排除路面积水, 对于“S 型”曲线迳相连接处的路拱横坡值, 不能一概而论, 比如说如果超高缓和段较长而超高渐变率较低时, 可采用曲线迳相连接处的路拱横坡值为双向路拱横坡值, 从而争取较大的横坡代数差, 使渐变率加大; 又如在一些立交匝道或超高缓和段较短的路段, 超高渐变率较大(或超过规定值) , 可采用曲线迳相连接处的路拱横坡值为平坡, 争取较小的横坡代数差, 使超高渐变率减小。例如, 平曲线在平面交叉路口, 按照规范取值超高过大, 使平面交叉路口的立面设计困难, 行车不顺畅, 则可以根据交叉路口的实际行车速度取超高值(一般为主线设计车速的50%～80%) , 或者设置限速标志。鉴于工程的个体差异, 许多问题可根据实际情况酌情处理。
总而言之, 超高及超高缓和段的设置不是一个只套用《标准》、《规范》的简单过程, 它要根据实地情况综合各方面制约条件后综合设计, 才能取得比较好的效果。
参 考 文 献
1 中华人民共和国交通部. JTJ 001-97公路工程技术标准.
取L S =120m ; 按照平曲线长度要求L S ∶L Y ∶L S =1∶(1～2) ∶1, 可求得L S =175m 和L S =260m (见表1)
表1 按照三种要求分别取值计算的平曲线要素偏角
30°30°30°30°
R m
L s m
L h m
L y m
L s ∶L y ∶L
s
[**************]0
[1**********]
783. 60698. 60643. 60583. 60
263. 60348. 60403. 60453. 60
1∶1. 01∶11∶1. 99∶11∶3. 36∶11∶6. 48∶1
由表列数据可知, 缓和曲线长度L S =175
～260m 时线形较好, 但其值远大于超高缓和段长L C , 对于该曲线, 其超高缓和段有如下几种设置方法(假定L S =180m ) :①取超高缓和段L C =L S , 则平均超高渐变率∃p =1 800, 远小于∃p =1 330的要求, 故可采用变超高渐变率的方法完成, 即在路拱为-2%～2%的路段采用∃p =1 330, 在路拱为2%～3%的路段采用∃p =1 2350。但是这种设置超高的方式在挖方路段不利, 造成一侧挖方边沟大量积水; 另外, 对于纵坡平缓路段也不太合适, 使合成坡度较小, 排水不畅, 因此适宜于填方路段或干旱、少雨地区。②取超高缓和段L C =70m (L C
北京:人民交通出版社, 1997
2 中华人民共和国交通部. JTJ 011-94公路路线设计规范.
北京:人民交通出版社, 1994