公路路线超高设计

线路/路基●公路路线超高设计袁英爽(铁道第三勘察设计院集团有限公司公路分院，天津300251)摘要:随着公路设计新理念的推广 ,公路路线的超高设计也高旋转方式及过渡方式如何选择,才能迅速排除路面应结合运行车速理论对不同等级、不同地区、不同交通状况的积水，既保证行车安全,又使路容美观是本文论述的主道路进行更加合理的超高设计,以保证道路行车安全。采用图要内容。表、公式及说明结合的方式论述了路线超高设计的主要内容。其包括确定最大超高值、超高旋转方式、过渡方式、超高渐变率.2超高横坡度的控制因素及超高值的取值范围及超高采用值,超高渐变率的选择及超高的过渡方式应根据地.形状况、车道数、最大超高横坡度值、横断面形式、车型组成、排超高设置是为了形成向心力而平衡高速行驶汽车水纵坡、路容美观等因素综合确定,并应绘出路线的超高方式的离心力。离心力同横向坡度、路面和轮胎之间的摩围。分向行驶的多车道公路位于纵坡较大的路段上下行的运擦力互相平衡,使汽车在横向能保持稳定,其关系式为行速度会有明显差异,可根据具体情况采用不同的超高值。关键词:公路路线;旋转;过渡;超高值;设计127R中图分类号:0412.3文献标识码:A式中i--横向坡度;文章编号:1004 - 2954(2009)12 - 0023 -04设计速度;摩擦系数;1概述R-曲 线半径。考虑汽车实际行驶情况,超高横坡度同路面垂直公路路线的超高设计直接影响道路的行驶安全。的分力成比例摩擦系数与作用于汽车上乘客的横向尤其在以大货车为主的高速公路,按规定设计速度设分力成比例。若作用于乘客的横向力太大,人身就会置超高的地段上经常出现向内侧翻车事故,而在运行感到不舒服。因此,希望横向坡度尽量大,而摩擦系数速度较高的下坡路段,由于超高设置不足,又出现小车则应小些。但汽车的行驶速度不一定相同,横坡过大,外侧滑事故。如何根据不同情况设置合理的超高,超慢速行驶汽车为保持方向操作方向盘,就会感到不舒适。另外,冰雪路面的启动和制动,会产生横向滑移。收稿日期:2009 -07-20;修回日期:2009-10-26作者简介:袁英爽(1970-),女,高级工程师,1991年毕业于石家庄铁因此,对于确定的行车速度,最大超高值的确定主道学院,工学学士。要取决于曲线半径、路面粗糙率及当地气候条件。考(1)滑坡产生的原因多种多样,总体来说，地质条件和水文地质条件是主要因素,而人为工程活动是滑坡产生的诱因。为避免产生滑坡,要尽量减少对自然边坡的扰动,开挖后要及时支护。(2)滑坡治理要以防排水为主,增加支挡物为辅。(3)对高边坡开挖前,必须进行地表位移监测,具备条件时,及时采用深孔位移监测,以位移变形情况指圉4滑坡治理效果导施工,防患于未然。为了进一步分析边坡治理后的效果,为今后滑坡治理(4)滑坡治理工程结束后,要采用地表位移监测、提供有用的数据和经验,福州大学课题组在该边坡抗深孔位移监测、锚索应力监测等方法继续进行滑坡变滑桩上进行钢筋应力计监测和测斜管位移监测。形及位移监测,确保运营安全。5结语参考$中国煤化工[1:[J].铁道标准设计，2008通过金斗山滑坡的整治,总结归纳有以下经验值TYHCNMHG得以后类似工程施工时引起注意,以确保施工安全和[2] 曹红光.预应力锚索整治高边坡病害施工技术[J].铁道标准设计,2004(10):41 - 43.运营安全。铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2009(12)23袁荚爽-公路路线超高设计虑货车运行的安全性,在不考虑冰雪影响的地区,其最缓和曲线(图1(d))。大超高定为10% ,在考虑冰雪影响的地区为8%。冰雪影响严重地区,最大超高应为6%。反之,曲线半径大,离心力就小,(i +f)的值也小。因而，超高横坡小.也无妨。但考虑排水影响,超高的最小值应采用直线路段的标准横向坡度。mIIm3超高过渡与旋转轴(3.1超高过渡3.1.1超高过渡 段计算由直线段的双向路拱横断面逐渐过渡到圆曲线段咨见一的全超高单向横断面,其间必须设置超高过渡段。超高过渡段长度按下式计算c)(dLc=p'注:L.一缓和曲线长度;L.-超高过渡段长度:P.Px -超高渐变率。式中Lc-- 超高过渡段 长度,m;图1 超高过渡方式示意B--旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘.其实,超高的过渡方式应根据地形状况、车道数、带)外侧边缘的宽度,m;0.--超高坡度与路拱坡度的代数差,% ;超高横坡度值、横断面形式、车型组成、排水纵坡、路容P一超高渐变率,即旋转轴与行车道(设路缘美观等因素决定。对于过超高还是欠超高宜根据交通带时为路缘带)外侧边缘线之间的相对组成确定。3.2缓坡区排水设计坡度,其值见表1。路面水最终要排往路面两侧,对于路面横坡较缓表1超高渐变辜路段,如果纵坡很小，显然路面水很难尽快排除;即使超商旋转轴位置设计速度/( km/h)纵坡较大,“+2%~-2%”路段上的水仍要顺路线方中线边线121/2501/20向流淌,而不能及时排至路外。因此,无论公路纵坡大101/2251/175小,较小的路面横坡路段对排水都是不利的。801/2001/1503.2.1缓和段长 度601/175 .1/125401/100控制较小横坡路段超高设计的主要目的,是尽快30/75将该路段路面水排除,而超高渐变率是针对某一宽度21/50点的数值,与路面排水并非直接相关,通过控制(就是根据上式求得过渡段长度,应凑整成5 m的倍数,尽量缩短)“+2% ~ -2%”的路段长度更为直接。这并不小于20 m的长度。种控制的极限是使(横向排水最不利点)超高渐变率3.1.2超 高过渡的方式满足力学属性要求并兼顾路容美观。假设路面边缘渐(1)全缓和段超高方式变率统- - 采用1/200 ,相关计算结果见表2。①缓和曲线较短时,超高渐变率采用不小于1/330如果设置缓冲竖曲线或者对路面边缘缘石圆顺要的统一渐变率在全缓和曲线内完成(图1(a))。求低一些,也可以采用规范给出的与设计速度对应的②缓和曲线较长时,在+2%~-2%控制不缓于渐变率计算。1/330的渐变率进行渐变,2%至采用超高在剩余长度3.2.2 路拱线内完成(图1(b))。对于多车道高速公路、一级公路,在满足力学性能(2)部分缓和段超高方式和路容美观要求的基础上,即使采用较大的渐变率,排①缓和曲线较长时,通过计算得出不设置超高的水不I中国煤化工中,6.8车道“+2%，曲率半径的位置,然后在该位置至圆曲线段内采用不、162m,加上路面较小于1/330的渐变率完成超高渐变(图1(c))。.TYH小从不小理心。CNMHG.为解决这一问题，②采用固定的不小于1/330的渐变率自圆曲线起可考虑增设路拱线。点至缓和曲线起点之前完成渐变,超高渐变段为部分增设路拱线的基本思路,就是将“+2% ~ -2%”24铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2009(12)袁英爽一公路路线超高设计线路/路基●路段较长范围的排水不畅区域进行重新布置,尽量减少平缓区范围。表2缓坡区超高缓和段长度设计速度/(km/h)1201080匝道车道数86路基宽度/m4:34. 5028.00 44.00 .33. s026. 0032.00 24. 5012. 008. 50单幅路面寬度/m20.2515. 0011. 7520. 2515.0011.2514. 2510. 507.00+2%- -2%路段长度/m1621148456行车道路缘带寬度/m17. 7512. 508.7512. 258.508. s05.00对应点渐变率1/2281/2401/2691/2571/2331/2471/280例如,表2中34.50 m的双向6车道高速公路,②绕路中线旋转(图3(b)) .“+2% ~ -2%”的路段的总长度规范为120 m,可在先将外侧车道绕路中线旋转.待达到与内侧车道路面宽度中部附近的第2.3车道分界线上增设一条路构成单向横坡后,整个断面一-同绕路中线旋转,直至超拱线,路面总宽度为15. 00m,此路拱线左、右两侧宽高横坡度。一般改建工程应采用此种方式。度分别为B, =0.75 +2x3.75=8.25(m),B, =3.75 +③绕车道外侧边缘旋转(图3(c))3. 00=6. 75(m)。超高过渡方式如下。先将外侧车道绕车道外侧边缘旋转,与此同时,内前60m范围:左侧B,宽度部分,以左侧路缘带左侧车道随中线的降低而相应降坡,待达到单向横坡后,边缘线为旋转轴,由-2%过渡到+2%;右侧B,部分，整个断面继续绕外侧车道边缘旋转,直至超商横坡度。以新增路拱线为旋转轴,保持原路拱不变。此种方式可在特殊设计(如强调路容美观)时采用。后60m范围:左侧B,宽度部分,以左侧路缘带左.边缘线为旋转轴,保持=2%路拱不变;右侧B,部分，以新增路拱线为旋转轴,由-2%过渡到+2%。如图(a)绕内侧边緣旋转(b)绕中线旋转(2)绕外侧边缘旋转2所示。图3无中 间带公路的超高过渡方式路面边缘新增路拱线中央分隔带边缘3.3.2有中 间带的公路60_60(1)绕中间带的中心线旋转(图4(a)). 中央分隔带边缘先将外侧车道绕中间带的中心线旋转,待达到与内侧车道构成单向横坡后,整个断面一同绕中心线旋一路曲边缘转,直至超高横坡值。此时中央分隔带呈倾斜状。中圄2路拱线示意(单位:m)间带宽度≤4.5m的公路可采用此种方式。通过设置上述路拱线,不利于排水的平缓区域减(2)绕中央分隔带边缘旋转(图4(b))少约一半。由于增设了路拱线,需要从力学性能考虑，将两侧车道分别绕中央分隔带边缘旋转,使之各验算不利点超高渐变率。本例中,新增路拱线边缘渐自成为独立的单向超高断面,此时中央分隔带维持原变率为8.25x0.04/60=1/182;路面边缘线渐变率为有水平状态。各种宽度中间带的公路均可采用此种.6. 75 x0. 04/60= 1/222,新增路拱线边缘渐变率略大.方式。一些,可通过调整设置范围使其满足路容美观要求。(3)绕各自车道中线旋转(图4(c))3.3超高 旋转方式将两侧车道分别绕各自的中心线旋转,使之各自.3.3. 1无中间带的公路成为独立的单向超高断面,此时中央分隔带两边缘分(1)超高横坡度等于路拱坡度时,将外侧车道绕别升高与降低而成为倾斜断面。车道数大于4条的公路中线旋转,直至超高横坡度。路可采用此种方式。(2)超高横坡度大于路拱坡度时,可分别采用以.下三种过渡方式。(a)绕中间带的ah)绕中央分隔() 绕各自行车①绕车道内侧边缘旋转(图3(a))中国煤化工道中线旋转先将外侧车道绕路中线旋转,待达到与内侧车道.构成单向横坡后,整个断面再绕未加宽前的内侧车道MHCNMHG高过渡方式边缘旋转,直至超高横坡度。-般新建工程应采用此规范规定了各设计速度下的超高渐变率取值,见种方式。表3。铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2009(12)25线路/路基袁英奥-公路路线超高设计表3超高渐变辜 .度较大(尤其是超速)的小客车,因此,设计时应进行.超高旋转轴位置设计速度/(km/h)中线边线总体考虑。如果货车比例较高时,运行速度不容易提201/2501/20高的地段，如隧道进出口、大桥上,连续线形指标较低.1001/2251/175路段等,小客车的运行速度不易提高,这样做的风险就01/2001/150小;相反在平直路段,与较高线形连接处应慎重,运行1/1251/10速度高时,有时不仅不能减小超高,还需要按照运行速1/75度要求设置较大超高。1/504.1.2低等级公路值得提出的是:对于有中央分隔带、超高旋转轴在低等级公路和互通式立交匝道,可按摩擦系数中央分隔带边缘时路线超高渐变率采用中线还是边线μ=0.20计算临界半径,计算结果见表4。的渐变率时,目前说法不一。但笔者认为,超高旋转轴表4安全运行临界半径在中央分隔带边缘时,实际上中央分隔带是不动的,对运行速度/(km/h) 临界平径/m运行速度/(km/h) 临界半径/m于双向行驶的两幅道路实际是绕各自路幅的外侧和内404970147680侧车道边缘旋转,其旋转轴选用边线较为合理。094超高值的采用也就是说对于低等级公路和互通式立交匝道,对当运行速度较高时,如果没有足够大的超高橫坡,应不同的运行速度,只要平曲线半径大于表4中的临车辆可能出现向外侧滑事故;但是,当设计速度较高、界半径,且按一般设计原则需要设置大于6%的超高路拱超高横坡较大但运行速度较低或有不利侧风时,时,为了保证大型货车的低速运行安全,可仍设置6%装载较高的货车也容易出现向内侧翻事故,根据实际的超高。.调查得知，当超高横坡大于6%时,就易于出现这一.4.2 圆 曲线半径小于安全运行的临界半径现象。当圆曲线半径小于安全运行的临界半径,如果仍因此,对于交通组成中大型货车比率较高的情况,然设置6%的超高，运行速度较高的车辆存在安全隐最大超高值宜控制在6%。患,这时可按快、慢车道分别设置超高,并附以必要的按照超高设计的一般要求,当超高值≤6%时,可分道限速行驶标志。例如,双向4车道高速公路.可将不进行特殊设计;当按-般要求需要设置大于6%的内侧车道作为快车道,按-般原则设置超高,外侧车道超高时,宜根据不同条件,分别进行特殊设计。和硬路肩按慢车道设置超高;双向6车道高速公路，可4.1圆 曲线半径大于安全运行的临界半径将内侧两个车道作为快车道,第3车道作为慢车道。规范确定平曲线最小半径时，考虑到- -般性和普当路面宽度较窄,不便于设置不等超高时,如果必遍性原则,横向力系数μ均留有一定的安全度。特殊须要保证大型货车低速安全运行(超高值不大于情况下，一般高速公路μ取0.15、低等级公路μ取6%),则只能通过设立限速标志解决,但这样做的运0.20不会引起安全问题。行效果往往并不理想。4.1.1高速公路对于高速公路,无论设计速度为多少,均偏安全地5结论按运行速度为120 km/h计算,则按μ取0.15计算安公路路线超高的设计应根据公路等级.交通组成、全运行临界半径路容美观需求及驾驶心理,首先确定所采用的最大超127(μ+i) 127 x(0.15 +0.06)=540m高值,再选定合理的超高旋转方式及过渡方式,根据不同的半径值确定安全的超高值。分向行驶的多车道公式中n横向坡度;路位于纵坡较大的路段,上下行的运行速度会有明显设计速度;差异,可根据具体情况采用不同的超高值。μ-摩擦系数;参考文献:-曲线半径。[1]中国煤化工S].也就是说,对于高速公路,只要平曲线半径大于[2]3]MYHC N M H G[M].北京:人民交通出版540m,且按-般设计原则需要设置大于6%的超高社,2005.时,为了保证大型货车的低速运行安全,仍设置6%的4] 刘佰莹,姚祖康.公路设计工程师手册[ M].北京:人民交通出版超高-般认为没有问题。这样设计的风险在于运行速社,2002.佚道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2009(12)