城市市政路橋線形設(shè)計應(yīng)用

林友偉

（中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司，福建 福州 350000）

影響市政路橋交通安全的基本因素有人、車、路、社會環(huán)境、運營管理等，其中，市政路橋線形設(shè)計不僅關(guān)系到建設(shè)單位所需投入的工程成本和施工階段的工程技術(shù)難度，也決定著運營階段的交通安全和使用質(zhì)量。市政路橋作為線狀構(gòu)造物，其平、縱、橫線形是永久性的設(shè)計要素。路橋建成后，很難再對線形缺陷進行補救，除了因返修造成的影響以外，不可避免地還會影響城市的正常運營。另外，公路線形設(shè)計的優(yōu)劣對交通事故的發(fā)生有一定的影響。因此，在設(shè)計階段，對線形的控制應(yīng)綜合考慮工程經(jīng)濟性、施工便捷性、交通安全性和通過舒適性。

1 市政路橋線形設(shè)計

市政路橋的設(shè)計除了要考慮經(jīng)濟、實用、安全、美觀外，還要兼顧協(xié)調(diào)、綠色、穩(wěn)定。在道路線形設(shè)計中，安全是第一控制要點，協(xié)調(diào)是衡量市政路橋內(nèi)部和外部線形優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，強調(diào)道路及周圍地形、地物與城市環(huán)境的配合。協(xié)調(diào)性是美的本質(zhì)，市政路橋線形的美感設(shè)計，內(nèi)部體現(xiàn)在按照設(shè)計、規(guī)范及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行施工應(yīng)用，線條平順、合理，沒有突兀點等；外部體現(xiàn)在與城市環(huán)境的協(xié)調(diào)中，如與文化古跡、公園、學(xué)校、住宅區(qū)等相協(xié)調(diào)。一條城市道路建成后，與環(huán)境搭配協(xié)調(diào)，融為一體，甚至讓人感覺到道路是環(huán)境的一部分，都是不可缺少的，設(shè)計的線形無疑是成功的，也符合經(jīng)濟、實用、美觀的原則。

1.1 平面線形設(shè)計

市政路橋的線形一般是依據(jù)城市道路規(guī)劃部門編制的有關(guān)規(guī)劃網(wǎng)，結(jié)合勘察和城市交通量的總體規(guī)劃目標(biāo)，研究計算得出的。由于線路的位置直接影響周圍環(huán)境和城市整體設(shè)施，因此，在平面設(shè)計中要充分考慮地形、地物的綜合布置，而且已經(jīng)確定的市政路橋的平面線路不可更改。城市道路平面設(shè)計的內(nèi)容主要包括：確定平曲線半徑、曲直線銜接、超高點、加寬點、車輛視距及其他可能影響汽車視線的因素，主要內(nèi)容的確定是為了滿足車輛及行人安全、快捷、經(jīng)濟、舒適等要求。

1.1.1 曲線半徑

市政路橋線路中普遍使用直線，因其設(shè)計簡單、節(jié)省線路長度、便于施工，但直線的線形比較呆板，容易使駕駛?cè)藛T產(chǎn)生視覺疲勞。為適應(yīng)城市的地形、地物條件，避開線路上的障礙物，滿足城市總體規(guī)劃的需要，一般在兩個控制點的平面線形設(shè)計中，將兩個控制點用曲線連接起來，這條曲線一般稱為平曲線。平曲線各要素的幾何關(guān)系如圖1所示。

圖1 平曲線

平曲線的計算公式如下：

式中：T—切線長（m）；

L—曲線長（m）；

E—曲線外矢距（m）；

α—路線轉(zhuǎn)折角（°）。

市政路橋線形設(shè)計中，在選擇曲線半徑時，應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃道路標(biāo)準(zhǔn)等級、實際地形、地物條件等進行選擇。平曲線原則上應(yīng)盡量選擇較大半徑，以提高道路使用率，一般可按照表1所列半徑為參照，在復(fù)雜地形和山區(qū)地形條件下，可選用表1中最小半徑。如果地形、地物對路橋選線有一定的限制，可考慮高架橋或事先確定曲線的切線、外矢距等數(shù)據(jù)，再根據(jù)各項指標(biāo)的幾何關(guān)系，求得地形、地物限制下所能提供的最大曲線半徑。若所得曲線半徑符合設(shè)計和規(guī)范要求，方可采用，不符合要求時，應(yīng)采取其他措施，以保證路線的運營條件。

表1 城市線路平曲線半徑

1.1.2 超高與加寬

曲線超高是指為了使車重的分力對抗離心力，將曲線道路的外側(cè)抬高。在城市道路各種因素的限制下，曲線不能選擇不設(shè)超高的平曲線半徑，為了保證車輛的行駛安全，可在曲線上設(shè)置超高，在直線段與超高曲線段之間的緩和段稱為超高緩和段，如圖2所示。

圖2 曲線超高

由于軸距之間的差異和后軸內(nèi)側(cè)車輪軌跡半徑較小，車輛在曲線上行駛時，為了防止內(nèi)側(cè)車輪侵占相鄰車道，需要對曲線段行車道進行適當(dāng)加寬。市政路橋曲線上的路面加寬是利用縮小內(nèi)側(cè)路肩寬度來設(shè)置，避免了對城市整體規(guī)劃的干擾，在平曲線的兩個控制點之間，加寬緩和段的長度與超高緩和段及緩和曲線的長度應(yīng)相同。

1.2 縱向線形設(shè)計

市政路橋縱向線形設(shè)計是一條折線，一般在折點一定范圍內(nèi)設(shè)置豎曲線，起到緩沖過渡作用。依據(jù)城市道路等級、交通狀況、具體地形、地物等條件，縱向線形平順，以較大半徑的豎曲線來銜接折點，以保證行車安全和設(shè)計車速。在不設(shè)高架橋的路線上，盡量使路面設(shè)計線與地面線相接近，減少填挖土工程量和對自然因素的破壞，同時，還能避免城市內(nèi)澇。出入口作為城市道路的顯著特點，也是線形設(shè)計必須考慮的因素之一。

1.2.1 最大縱坡

道路的最大縱坡，首先，要考慮市政路橋行駛車輛的動力性能，車輛要按設(shè)計速度行駛在坡道上，必須對坡度加以限制。其次，道路所在區(qū)域的自然條件也是影響最大縱坡的因素之一，如氣候嚴(yán)寒導(dǎo)致路面結(jié)冰等。最后，市政道路還要考慮行人和道路兩側(cè)的建筑物，道路兩側(cè)的建筑物對縱坡的要求較高。

1.2.2 豎曲線

通常在轉(zhuǎn)坡點處，為保證駕駛員視線不受阻礙，車輛不發(fā)生顛簸，都要設(shè)置豎曲線作為過渡，一般采用圓形豎曲線。豎曲線各要素的幾何關(guān)系如圖3所示。

圖3 豎曲線

豎曲線的計算公式如下：

式中：L—曲線長（m）；

T—切線長（m）；

E—外距長（m）。

在市政路橋設(shè)計中，豎曲線取決于縱坡轉(zhuǎn)折角的大小，盡量選擇大半徑的豎曲線。為了配合沿路的建筑物，可提前在轉(zhuǎn)折角前后進行豎曲線設(shè)置，降低轉(zhuǎn)折點豎曲線的幅度。對高架橋等位置，豎曲線的設(shè)置要綜合考慮橋下凈空、橋面標(biāo)高等因素。

1.3 線形組合設(shè)計

作為城市建筑物不可缺少的一部分，市政道路必須與其所經(jīng)過的區(qū)域融為一體，協(xié)調(diào)發(fā)展，因此，在線形設(shè)計中應(yīng)考慮沿線建筑物。線路的平面、縱向和其他線形設(shè)計要相互協(xié)調(diào)。平面線形設(shè)計與縱向線形設(shè)計相配合的目的是發(fā)揮其各自的特點，在滿足汽車運動學(xué)、力學(xué)等方面的要求外，還應(yīng)綜合考慮市政路橋配合城市的發(fā)展。如果平曲線與豎曲線重合，盡可能錯開位置，由于地形、地物等條件限制，不能錯開位置時，可加大豎曲線或平曲線半徑，盡量避免設(shè)置超高；在設(shè)計線形時，還應(yīng)避免在駕駛員的視線內(nèi)出現(xiàn)反復(fù)變化的線形，形成視野盲區(qū)、產(chǎn)生錯覺，增加行車危險性；考慮城市橋梁時，可根據(jù)橋梁的重要程度來確定線形，對于重要橋梁，則線路服從橋梁線形；為了保證行車的通暢性和安全性，橋面行車帶寬度與道路寬度應(yīng)一致，橋頭搭板和引道除滿足排水要求外，設(shè)計越平緩越好。

2 線形分析

2.1 平面線形分析

市政路橋平面選線應(yīng)注意的控制點有：與自然的協(xié)調(diào)性、不可遷移的建筑物、原有道路與規(guī)劃道路的銜接、與城市規(guī)劃進程的同步性。市政道路平面線形規(guī)劃過程中，除了要尊重自然，還要協(xié)調(diào)縱向線形，避免出現(xiàn)復(fù)雜的線形，如果勉強采用復(fù)雜線形，則不僅會影響建設(shè)成本，而且會影響道路使用期間的正常運營，交通也不好管理；對于無法遷移的建筑物及設(shè)施，如文化古跡等，在線形規(guī)劃設(shè)計階段應(yīng)考慮盡量繞過；在不影響既有線路的線形條件下，根據(jù)城市規(guī)劃，可對既有線路進行改造，對既有線路線形缺陷可采取相應(yīng)措施進行補救，無法補救的道路，可考慮高架橋或開辟新道路。

2.2 縱向線形分析

縱向線形設(shè)計與平面線形設(shè)計相似，要盡量與平面線形協(xié)調(diào)，但需要注意的是，為了避免干擾原城市的自然地形，應(yīng)將挖填方的長度控制在最小，特別是住宅區(qū)，對挖填方的控制更要嚴(yán)格，同時，要確定相應(yīng)的對策。

2.3 線形設(shè)計主要構(gòu)造物

市政路橋線形設(shè)計與其他道路線形設(shè)計相似，要求以主要構(gòu)造物為控制點。例如，在交叉路口、橫跨河流點、既有線路契合點等，對主要構(gòu)造物進行分析時，不僅要對原有構(gòu)造物進行調(diào)查，而且要對地上、地下以及領(lǐng)域內(nèi)的所有構(gòu)造物進行摸底調(diào)查。

3 結(jié)語

城市市政路橋的線形設(shè)計，主要內(nèi)容就是平面、縱面線形相結(jié)合的設(shè)計，再以自然環(huán)境和社會環(huán)境為限制條件。線形設(shè)計中，應(yīng)設(shè)置符合標(biāo)準(zhǔn)和客觀條件的縱坡、彎道。另外，還需要將駕駛?cè)藛T的感受結(jié)合到線形設(shè)計中，避免由于道路線形給駕駛?cè)藛T帶來負(fù)面情緒，使車輛平穩(wěn)行駛，從而提高道路的安全性。市政路橋的線形設(shè)計與當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境密切相關(guān)，重慶等山區(qū)城市應(yīng)注重平、總曲線相結(jié)合，降低路橋坡度；平原地區(qū)城市應(yīng)增加縱坡，以利于道路排水和城市內(nèi)澇，延長道路的設(shè)計使用壽命。