山嶺重丘區(qū)低等級(jí)公路設(shè)計(jì)回旋曲線最短長(zhǎng)度取值的探討

劉幫權(quán)

摘 要：該文結(jié)合四川省烏蒙山水潦鄉(xiāng)至二郎鎮(zhèn)農(nóng)村扶貧公路路線設(shè)計(jì)情況，分析了離心加速度的變化率、駕駛員的操作及反應(yīng)時(shí)間、超高與加寬緩和段長(zhǎng)度等因素對(duì)路線設(shè)計(jì)回旋曲線長(zhǎng)度取值的影響，并通過(guò)相關(guān)計(jì)算，最終確定回旋曲線長(zhǎng)度最低取值標(biāo)準(zhǔn)，作為路線設(shè)計(jì)時(shí)的重要指標(biāo)依據(jù)，用以指導(dǎo)路線設(shè)計(jì)，同時(shí)也可供其他等級(jí)公路路線設(shè)計(jì)時(shí)參考。

關(guān)鍵詞：低等級(jí)公路 路線設(shè)計(jì) 回旋曲線長(zhǎng)度

中圖分類號(hào)：U412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（c）-0026-02

山嶺重丘區(qū)低等級(jí)公路受地形、地物等條件限制，路線布設(shè)困難，平面設(shè)計(jì)指標(biāo)取值標(biāo)準(zhǔn)低，設(shè)計(jì)人員外業(yè)布設(shè)路線時(shí)，常因經(jīng)驗(yàn)不足或疏忽，部分交點(diǎn)設(shè)置回旋曲線長(zhǎng)度過(guò)短，內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)才發(fā)現(xiàn)難以滿足超高加寬緩和段要求，造成內(nèi)業(yè)路線調(diào)整，斷鏈增多，內(nèi)業(yè)工作量增加。該文擬結(jié)合四川省烏蒙山水潦鄉(xiāng)至二郎鎮(zhèn)農(nóng)村扶貧公路路線設(shè)計(jì)情況，通過(guò)分析各種因素對(duì)回旋曲線最短長(zhǎng)度取值影響，最終確定設(shè)計(jì)時(shí)回旋曲線長(zhǎng)度取值標(biāo)準(zhǔn)，作為路線設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目背景

《烏蒙山水潦鄉(xiāng)至二郎鎮(zhèn)農(nóng)村扶貧公路建設(shè)工程》項(xiàng)目位于烏蒙山集中連片特殊困難地區(qū)（簡(jiǎn)稱“烏蒙山區(qū)”）的敘永縣與古藺縣境內(nèi)，該區(qū)域位于四川盆地南緣與云貴高原的過(guò)渡地帶，屬山嶺重丘區(qū)，項(xiàng)目里程總長(zhǎng)約274 km。由于項(xiàng)目里程長(zhǎng)，地形地質(zhì)條件差，且招標(biāo)要求的勘察設(shè)計(jì)工期緊，為提高中標(biāo)概率并能在中標(biāo)后順利、快速完成任務(wù)，該公司與另外兩家單位組成聯(lián)合體進(jìn)行投標(biāo)，最終獲得該項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)任務(wù)。中標(biāo)后，根據(jù)聯(lián)合體投標(biāo)協(xié)議，該單位承擔(dān)該項(xiàng)目的古藺縣椒園鄉(xiāng)沙田水庫(kù)至土城鎮(zhèn)大山村段。

1.2 項(xiàng)目概況

《烏蒙山水潦鄉(xiāng)至二郎鎮(zhèn)農(nóng)村扶貧公路建設(shè)工程》古藺縣椒園鄉(xiāng)沙田水庫(kù)至土城鎮(zhèn)大山村段公路，老路總長(zhǎng)約100 km，按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)后，里程總長(zhǎng)約110 km，其中利用29 km，改建51 km，新建30 km。項(xiàng)目區(qū)地形復(fù)雜，老路平縱指標(biāo)極低。如菜板村至三臺(tái)村埡口段老路長(zhǎng)5 km，爬升高差397 m，路段最大縱坡16%，平均縱坡8%。三臺(tái)村埡口至大路溝段老路長(zhǎng)3.63 km，高差385 m，路段最大縱坡21%，平均縱坡10.62%，且該段可布線地形狹窄，坡面陡峻，條件特別困難。大路溝至龍南寨埡口段老路長(zhǎng)3.78 km，爬升高差367 m，路段最大縱坡17%，平均縱坡9.7%。

1.3 主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)總體單位技術(shù)指導(dǎo)書(shū)及招標(biāo)文件要求，結(jié)合路線設(shè)計(jì)規(guī)范，確定該項(xiàng)目主要技術(shù)指標(biāo)如下：四級(jí)公路；設(shè)計(jì)速度20 km/h；設(shè)計(jì)荷載公路II級(jí)；標(biāo)準(zhǔn)路基寬度6.5 m；雙車(chē)道路面寬6 m，最大超高6%，超高旋轉(zhuǎn)軸位于路基中線，超高漸變率最大1/100；加寬采用1類全加寬，加寬漸變率最大1/15。

2 回旋曲線長(zhǎng)度計(jì)算與取值

2.1 一般路段回旋曲線最小長(zhǎng)度計(jì)算與取值

2.1.1 離心加速度的變化率

離心加速度的變化率：；

在等速行駛的情況下：；

因而：；

則滿足乘車(chē)舒適感的回旋曲線最小長(zhǎng)度：；

目前國(guó)公路計(jì)算規(guī)范一般建議≤0.6，則；

與半徑R為反函數(shù)，半徑越大，所需的越小，設(shè)計(jì)速度為20 km/h的四級(jí)公路，因此≥0.036×=19.2（m）。

2.1.2 駕駛員的操作及反應(yīng)時(shí)間

回旋曲線不管其參數(shù)如何，都不可使車(chē)輛在回旋曲線上的行駛時(shí)間過(guò)短而使司機(jī)駕駛操縱過(guò)于匆忙，一般認(rèn)為汽車(chē)在回旋曲線上的行駛時(shí)間至少應(yīng)有3 s，則

==16.667（m）

2.1.3 超高與加寬

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG-D20-2006）7.4.3條規(guī)定，四級(jí)公路回旋線最小長(zhǎng)度為超高、加寬過(guò)渡段長(zhǎng)度（見(jiàn)表1、表2）。

另外根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG-D20-2006）7.10.3條規(guī)定，設(shè)計(jì)速度20 km/h回頭曲線，圓曲線最小半徑15 m，超高橫坡度6%，雙車(chē)道路面加寬值為3.0 m。

綜合上述內(nèi)容，重新劃分圓曲線半徑區(qū)段后，根據(jù)路線設(shè)計(jì)規(guī)范分別計(jì)算超高及加寬緩和段長(zhǎng)度（見(jiàn)表3）。

2.1.4 一般路段回旋曲線最短長(zhǎng)度取值

首先，根據(jù)離心加速度的變化率計(jì)算的滿足乘車(chē)舒適感的回旋曲線最小長(zhǎng)度應(yīng)大于19.2 m，根據(jù)駕駛員的操作及反應(yīng)時(shí)間計(jì)算的回旋曲線最小長(zhǎng)度應(yīng)大于16.667 m，結(jié)合《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG-D20-2006）規(guī)定，設(shè)計(jì)速度20 km/h的四級(jí)公路，當(dāng)設(shè)置回旋曲線時(shí)，其長(zhǎng)度不應(yīng)小于20 m。

其次，四級(jí)公路回旋線最小長(zhǎng)度一般情況下還需滿足超高、加寬過(guò)渡段長(zhǎng)度（見(jiàn)表4）。

2.2 特殊曲線回旋曲線長(zhǎng)度取值

2.2.1 凸型曲線

在路線嚴(yán)格受地形限制時(shí)，可將兩同向回旋線在曲率相同處徑相銜接而組合為凸形曲線。《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20 2006）規(guī)定凸形曲線對(duì)接點(diǎn)附近的0.3 V（以M計(jì)；其中V為設(shè)計(jì)速度，按KM/H計(jì)）長(zhǎng)度范圍內(nèi)，應(yīng)保持以對(duì)接點(diǎn)的曲率半徑確定的路拱橫坡度。因而其回旋曲線最短長(zhǎng)度應(yīng)滿足：對(duì)接點(diǎn)的曲率半徑對(duì)應(yīng)的超高漸變段長(zhǎng)度+0.3 V/2。

2.2.2 卵形曲線和復(fù)合曲線

根據(jù)公路路路線設(shè)計(jì)規(guī)范，兩同向圓曲線徑相銜接或插入的直線長(zhǎng)度不足時(shí)，可用回旋線將兩同向圓曲線連接組合為卵形曲線。卵形曲線的回旋線參數(shù)宜選R2/2≤A≤R2（R2為小圓曲線半徑）；受地形條件限制時(shí)或互通式立體交叉的匝道設(shè)計(jì)中，大半徑圓曲線與小半徑圓曲線相銜接處，可采用兩個(gè)或兩個(gè)以上同向回旋線在曲率相同處徑相連接而組合為復(fù)合曲線。復(fù)合曲線的兩個(gè)回旋線參數(shù)之比以小于1.5為宜。其回旋曲線最短長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)具體情況予以計(jì)算并綜合考慮相關(guān)因素后取值。

3 結(jié)語(yǔ)

公路路線設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)設(shè)置回旋曲線時(shí)，其長(zhǎng)度取值，首先應(yīng)滿足路線規(guī)范規(guī)定的最短長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，其次應(yīng)滿足超高及加寬緩和段長(zhǎng)度。其具體計(jì)算值與公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度、路面寬度、最大超高值、最大超高漸變率以及加寬類型、加寬值均有密切關(guān)系。設(shè)計(jì)人員在外業(yè)定線前，應(yīng)根據(jù)相關(guān)已知條件計(jì)算出一般路段回旋曲線最短長(zhǎng)度值，便于路線定線時(shí)參考。

參考文獻(xiàn)

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[3] 楊少偉.道路勘察設(shè)計(jì)[M].人民交通出版社，2004.