公路超高緩和段設(shè)計(jì)

關(guān)宇馳

摘要：超高對(duì)公路的行車安全和舒適性是十分重要的，文章結(jié)合超高的相關(guān)設(shè)計(jì)因素，針對(duì)超高緩和段的設(shè)計(jì)長度和過渡方式，以及適用條件和注意事項(xiàng)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：超高緩和段；超高漸變率；超高設(shè)計(jì)方式；超高值的采用

1 超高緩和段長度

1.1 超高漸變率的選用

超高漸變率應(yīng)控制在一定的數(shù)值范圍內(nèi)。超高漸變率太大，路容不美觀，乘客不舒適；太小，排水困難。我國路線規(guī)范針對(duì)四車道以下公路規(guī)定了不同設(shè)計(jì)速度時(shí)最大超高漸變率。對(duì)六車道和八車道高速公路的超高漸變率沒有明確規(guī)定， 美國AASHO對(duì)于多車道路面超高緩和段的長度規(guī)定為：

三車道公路的超高緩和段長度， 為雙車道公路長度的1.2倍；

四車道公路的超高緩和段長度， 為雙車道公路長度的1.5倍；

六車道公路的超高緩和段長度， 為雙車道公路長度的2.0倍。

超高緩和段相同時(shí)，至旋轉(zhuǎn)軸距離越大，超高漸變率越大；同時(shí)路幅扭轉(zhuǎn)的角速度也不同，即旋轉(zhuǎn)路幅越大，超高漸變率的值越大。出于排水考慮，車道橫坡度由-2%（或-1.5%）過渡到2%（或1.5%）的路段超高漸變率p不得小于1/330。

我國未對(duì)六車道和八車道高速公路的最小超高漸變率進(jìn)行規(guī)定。若取相同漸變率， 會(huì)造成滯水路段長度過長， 故設(shè)計(jì)多車道高速公路，從標(biāo)準(zhǔn)路拱過渡到零坡時(shí)， 一般取四車道高速公路超高漸變率為1/330時(shí)所對(duì)應(yīng)的路面扭轉(zhuǎn)角速度（ 即超高緩和段長度） ，反算六車道和八車道的超高漸變率， 當(dāng)超高漸變率大于規(guī)范所規(guī)定的最大值時(shí)， 取規(guī)范規(guī)定的最大值。例如設(shè)計(jì)速度為120km/h的高速公路， 六車道從標(biāo)準(zhǔn)路拱過渡至0路段的最小超高漸變率取1/250； 八車道的取1/200。既保證路面排水的通暢性， 又保證行車的舒適性。此外， 當(dāng)超高漸變率大于1/250時(shí)， 應(yīng)在外側(cè)路緣折角部分加入緩沖豎曲線， 使超高過渡視覺效果連續(xù)。

1.2 超高漸變率影響因素：

①控制路面外側(cè)邊緣的加速度（或路面內(nèi)側(cè)邊緣的降低速度）

旋轉(zhuǎn)角度在P相同時(shí)，因超高形式不同其值不同。由試驗(yàn)知，繞中軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的超高旋轉(zhuǎn)角速度ω取值0.032—0.048（rad/s）時(shí)，或繞內(nèi)邊軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的超高旋轉(zhuǎn)角速度ω取值在0.016—0.024（rad/s）時(shí)，司乘人員無不舒適之感。顯然②對(duì)駕駛員和乘客舒適程度的影響比①更大。

2 超高緩和段設(shè)計(jì)方式

2.1 Lc=Ls

確定緩和曲線長度時(shí)，已考慮超高過渡段長度，故取超高過渡段Lc與緩和曲線長度Ls相等；此時(shí)緩和曲線上反超段較短，視覺上超高過渡平順，行車舒適；但由于超高過渡長度較大，計(jì)算施工復(fù)雜，超高段中央分隔帶排水長度較長。

2.2 Lc>Ls

若Lc>Ls時(shí)應(yīng)修改平面線形，使Ls≥Lc。平面線形無法修改時(shí)，可將超高過渡起點(diǎn)前移，即超高過渡在ZH（HZ）點(diǎn)前（后）的直線路段開始，路面外側(cè)以適當(dāng)?shù)某邼u變率逐漸抬高，使橫斷面在ZH（HZ）漸變?yōu)橄騼?nèi)傾斜的單向路拱橫坡（臨界斷面）；美國AASHTO對(duì)于超高緩和段設(shè)計(jì)多采用超高過渡點(diǎn)前移的方法，即將一部分超高緩和段放在直線上，以減小離心力的峰值和產(chǎn)生橫向摩擦需求。

2.3 Lc

Ls>Lc時(shí)，如果超高漸變率P≥1/330，仍取Lc=Ls；超高過渡段易造成排水不暢，為避免此問題，我們采用下列超高過渡方式：

（1） 超高過渡僅在緩和曲線的某一區(qū)段內(nèi)進(jìn)行，根據(jù)幾何關(guān)系，Lc在Ls上放置有三種位置關(guān)系：

① 超高緩和段從ZH+L點(diǎn)開始，至HY點(diǎn)結(jié)束。在L段內(nèi)，保持直線段雙向路拱形式。此時(shí)，應(yīng)分析L段內(nèi)車輛受力情況。

② 超高緩和段從ZH點(diǎn)開始，到ZH+Lc點(diǎn)結(jié)束，從該點(diǎn)到HY點(diǎn)的L內(nèi)為全超高。

③ 將超高緩和段設(shè)在Ls的中間部分。

（2） 超高過渡在緩和曲線全長范圍內(nèi)進(jìn)行，按兩種超高漸變率分段進(jìn)行。第一段從緩和曲線起點(diǎn)由零坡以超高漸變率≥1/330過渡到單向路拱橫坡，第二段由單向路拱橫坡過渡到設(shè)計(jì)超高橫坡。此方法用于S型曲線中的Lc

綜上，可知超高緩和段設(shè)計(jì)沒有定式，根據(jù)緩和曲線長度、圓曲線半徑及超高值的實(shí)際情況，合理選擇超高緩和段的設(shè)置方式。

3 超高值的采用

當(dāng)運(yùn)行速度較高時(shí)，如沒有足夠的超高橫坡，車輛可能出現(xiàn)向外側(cè)滑事故；當(dāng)設(shè)計(jì)速度較高、路拱超高橫坡較大但運(yùn)行速度較低或有不利側(cè)風(fēng)時(shí)，裝載較高的貨車容易出現(xiàn)向內(nèi)側(cè)翻事故，根據(jù)調(diào)查，當(dāng)超高橫坡大于6%時(shí)，易出現(xiàn)這一現(xiàn)象。

因此，當(dāng)交通組成中大型貨車比率較高時(shí)，最大超高值宜控制在6%。當(dāng)需要設(shè)置大于6%的超高時(shí)，宜根據(jù)不同條件，分別進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

3.1 圓曲線半徑大于安全運(yùn)行的臨界半徑

規(guī)范確定平曲線最小半徑時(shí)，考慮到一般性和普遍性原則，橫向力系數(shù)μ均留有一定的安全度。一般高速公路μ取0.15，低等級(jí)公路μ取0.20不會(huì)引起安全問題。

對(duì)于高速公路，無論設(shè)計(jì)速度為多少，均偏安全地按運(yùn)行速度120 km/h計(jì)算，μ取0.15，計(jì)算安全運(yùn)行臨界半徑：

R = = =540m

故對(duì)于高速公路，只要平曲線半徑大于540m，且需要設(shè)置大于6%的超高時(shí)，為了保證大型貨車的低速運(yùn)行安全，仍設(shè)置6%的超高一般認(rèn)為沒有問題。這樣設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)在于運(yùn)行速度較大的小客車，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行總體考慮。

3.2 圓曲線半徑小于安全運(yùn)行的臨界半徑

當(dāng)圓曲線半徑小于安全運(yùn)行的臨界半徑，如果仍然設(shè)置6%的超高，運(yùn)行速度較高的車輛存在安全隱患，這時(shí)可按快、慢車道分別設(shè)置超高，并附以必要的分道限速行駛標(biāo)志。例如，雙向4車道高速公路，可將內(nèi)側(cè)車道作為快車道，按一般原則設(shè)置超高，外側(cè)車道和硬路肩按慢車道設(shè)置超高；雙向6車道高速公路，可將內(nèi)側(cè)兩個(gè)車道作為快車道，第3車道作為慢車道。

參考文獻(xiàn)

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