豎曲線在公路設計中的應用

郝新利

(河北省高速公路承赤籌建處)

1 豎曲線的設計

1.1 豎曲線的設計原則

(1)豎曲線設計應根據技術標準的要求,結合沿線自然條件(地形、地質、水文、氣候等)綜合考慮。豎曲線線形最好能與地形起伏相一致,這樣不但可使線型與周圍自然環境相協調,還可有效控制工程投資。

(2)從行車的安全、舒適和視覺良好的要求來看,豎曲線線形應連續順適。

(3)在山嶺重丘區,尤其在連續較長的上坡路段,其變坡點附近應盡量采用較平緩的坡度或較大的豎曲線半徑,以保證行車順暢和足夠的視距。

(4)在山嶺重丘區,豎曲線設計應充分考慮填、挖方數量平衡,盡量利用挖方作為就近填方,減少借方和廢方數量,降低工程造價。

(5)應注意與平面線形相結合,以達到完美的立體效果。

(6)根據我國混合交通的特點,豎曲線設計應考慮到民間運輸工具、農業運輸及作業機械等方面的要求。

1.2 豎曲線設計應用

在進行豎曲線設計時,首先結合地形變化的凹凸情況,考慮控制點的標高及填、挖方數量的平衡等條件,用直線定出縱坡,并將這些直線連接起來作為豎曲線的基本線形;而后在變坡點處根據規范要求和實際需要插入適當長度豎曲線;再根據汽車行駛力學要求和工程造價的關系進行一系列調整,最終確定豎曲線線形。

豎曲線形設計應注意以下幾點:

(1)應注意填、挖方數量的大致平衡(有特殊要求的路段除外),避免有較大數量的借方或棄方,否則應調整縱斷面設計線使其合理化;

(2)注意交叉口、橋梁及引道、隧道、陡坡急彎等路段的特殊縱坡要求;

(3)大、中橋梁上最好不設豎曲線;

(4)當平、豎曲線重合時,要注意技術指標的均衡,位置要恰當,避免出現不良線形組合。

2 平豎曲線的組合設計

2.1 平豎曲線組合設計的原則

(1)根據汽車行駛力學和路面排水的需要設置適當的合成縱坡。

在山嶺重丘區,由于縱坡較大,若再設置小半徑平曲線,則會造成合成縱坡過大,不能保證汽車行駛的安全順暢;在平原微丘區,由于縱坡較小,在平曲線起點附近的合成縱坡很小,易引起排水不良。為避免這些問題的出現,在進行平、豎曲線形組合設計時就要考慮設置合適的合成縱坡。

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(2)應滿足司乘人員的視覺和心理要求。

空間線形在視覺上應對司機產生自然誘導,使其能及時掌握路線變化情況,不產生錯覺和誤會,給人以連續、圓滑、順暢、美觀且不單調的感覺。線形組合還應使線形指標均衡合理、組合協調,不產生線形中斷、扭曲等不良現象,以免造成司乘人員視覺和心理上的不良反應。

2.2 平豎曲線形組合設計的具體應用

(1)平面直線與豎面直線相結合。

從視覺心理分析,由于這種線形單調、枯燥,在行車過程中線形無變化,容易引起司機的疲勞或頻繁超車,引發交通事故。但在交通比較復雜的路段,采用這種線形組合是有利的。

(2)平面直線與凹形豎曲線相結合。

這種組合避免了直線與直線組合的呆板印象,不但給司機以動的感覺,提高了行車的舒適性,還可具有較好的視距條件。但應注意以下兩點:

①注意避免采用短的豎曲線,尤其在長直線末端不宜插入小半徑凹曲線;

②兩凹曲線間不能插入短直線。若能將兩凹形豎曲線合二為一則會具有更佳的視覺和行車效果。

(3)平面直線與凸形豎曲線相結合。

在山嶺重丘區,這種線形組合視距條件較差,尤其是與平面直線和斷豎面凹曲線的線形組合相連接時,易形成“突峰“、“暗凹”、“波浪形”等不良視覺現象。因此這種線形組合應避免,若不能避免應采用較大的曲線半徑以改善視距條件。

(4)平面曲線與豎面直線相結合。

這種線形組合只要平面線形組合良好,就會有良好的視覺效果。汽車在這種路段上行駛,可以獲得良好的路旁景觀,且逐步變化的景觀使駕駛員有新鮮感,不易疲勞。采用此中線形組合應注意合成縱坡的要求,既要避免急彎與陡坡重和,又要避免合成縱坡太小引起排水不暢。

(5)平面曲線與豎曲線相結合。

這種線形組合是常見的和復雜的。若平、縱線形幾何要素大小搭配得當、均衡協調、位置適宜,可以獲得良好的空間線形。反之,會出現一些不良情況。采用此種線形組合時應注意以下幾點:

①應使平、豎曲線位置對應,并使平曲線比豎曲線長,將豎曲線包容起來,這樣有利于視線誘導、行車安全、線形舒適美觀;

②注意平、豎要素的均衡。不要把過急和過緩、過長與過短的平、豎曲線組合在一起;

③豎面線形的變坡點不得與反向曲線的拐點想重合,尤其是凸形豎曲線更應避免,否則會造成錯誤的視線誘導。