行業(yè)資訊
新建公路平曲線中的超高設(shè)計
汽車行駛在彎道上會受到離心力的作用,超高的設(shè)計可以抵消掉一部分離心力,提高公路的安全性,但是超高值的計算一直是比較抽象難懂。本文以實際工程為例,介紹新建公路平曲線超高橫坡度的選擇、超高過渡的方式、超高值的計算等環(huán)節(jié)的操作過程。
中國論文網(wǎng) https://www.xzbu.com/4/view-5188693.htm
關(guān)鍵詞:公路 平曲線 超高
0 引言
行駛在彎道上的汽車受到離心力的作用,當(dāng)離心力過大,會導(dǎo)致汽車產(chǎn)生側(cè)移,危害很大。減小離心力的辦法有很多,如增大彎道半徑,彎道減速等,但這些方法會受到很多因素的影響而難以實現(xiàn)。公路設(shè)計中常常將彎道外側(cè)抬高,內(nèi)側(cè)降低形成單向橫坡,利用重力向內(nèi)側(cè)分力減小離心力,改善汽車的行駛條件,這就是平曲線的超高設(shè)計。超高的設(shè)計包括超高橫坡度的確定,超高過渡方式的選擇、緩和段長度的確認(rèn)、全超高值和緩和段上超高值的計算等內(nèi)容,本文以西寶高速太白出口連接太白山景區(qū)的二級公路其中一個彎道為例說明超高設(shè)計。
1 工程概況
本項目為雙向單車道二級公路,設(shè)計速度采用80km/h,路基寬12m,其中路面寬7.5m,兩側(cè)路肩寬各1.25m,路拱橫坡度為2%,路肩橫坡度為3%。某處彎道半徑為600m,根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》(JTGD20-2006)的規(guī)定,該處應(yīng)設(shè)置超高。
2 超過橫坡度的確定
由于該二級公路的彎道半徑為600m,規(guī)范規(guī)定的不設(shè)超過的最小半徑為2500m,因此該段彎道需設(shè)置超高。超高橫坡度在圓曲線段是固定的,查規(guī)范得:ib=4%,超高橫坡度在緩和過度段上是變化的值,任意樁的超高橫坡度按下面的公式計算:
x――任意樁至ZH或HZ點的距離;
Lc――超高緩和段的長度;
ib――超高橫坡度。
3 超高過渡方式
汽車從有超高的雙向橫坡直線段進(jìn)入設(shè)有單向橫坡全超高的圓曲線上是一個突變,不能順利行車,也不美觀,所以在直線和圓曲線之間必須設(shè)置超高緩和段,完成從直線雙向橫坡逐漸過度到圓曲線的單向橫坡,使汽車順勢從直線駛?cè)雸A曲線。
無中央分隔帶的雙向車道超高的過度方式有三種:繞內(nèi)邊軸旋轉(zhuǎn),繞中線旋轉(zhuǎn)和繞外邊軸旋轉(zhuǎn)。該項目為新建項目,故應(yīng)采用繞內(nèi)邊軸旋轉(zhuǎn)的過度方式,即保持內(nèi)邊軸不動,在超高橫坡度一定的情況下,外側(cè)抬高內(nèi)側(cè)降低,見圖1。
4 超高緩和段的長度確定
B――超高旋轉(zhuǎn)軸到路面外側(cè)邊緣之間的距離,m;
Δi――超高旋轉(zhuǎn)軸外側(cè)的最大超高橫坡度與原路面橫坡度的代數(shù)差,%;
p――超高漸變率;
Lc――超高緩和段的長度,取5m整數(shù)倍。
5 超高值的計算
在明確超高緩和段的過度和長度計算的基礎(chǔ)上,可以計算曲線上任意一樁位處橫斷面的超高值。在設(shè)計中考慮到施工方便,實際使用的不是超高橫坡度,而是加寬后由超高橫坡度推算出路肩內(nèi)(外)邊緣和路中線與原設(shè)計高程的抬高或降低值。
5.1 圓曲線上全超高值的計算
圓曲線每一個樁上全超高應(yīng)該是相同的,對于新建二級公路應(yīng)用下列公式計算:
以上結(jié)果顯示彎道外側(cè)比設(shè)計標(biāo)高抬高0.39m,中樁應(yīng)抬高0.19m,內(nèi)側(cè)應(yīng)降低0.01m,這樣圓曲線部分就形成了外側(cè)高內(nèi)側(cè)低得單向橫坡。
5.2 緩和過渡段上的超高值的計算
緩和段上的超高值因為是過度變化的,所以緩和段上每一樁的三個超高值均不相同,應(yīng)按下列公式計算。(見表1)
6 結(jié)束語
超高設(shè)計增加了公路行車的安全與舒適性,而超高值的計算一直是比較抽象難懂,要掌握超高值計算,須先明白超高值的計算過程和方式,清楚平曲線各個部分超高值的計算公式的不同和如何選用,這樣每個中樁才不會弄錯。
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行駛在彎道上的汽車受到離心力的作用,當(dāng)離心力過大,會導(dǎo)致汽車產(chǎn)生側(cè)移,危害很大。減小離心力的辦法有很多,如增大彎道半徑,彎道減速等,但這些方法會受到很多因素的影響而難以實現(xiàn)。公路設(shè)計中常常將彎道外側(cè)抬高,內(nèi)側(cè)降低形成單向橫坡,利用重力向內(nèi)側(cè)分力減小離心力,改善汽車的行駛條件,這就是平曲線的超高設(shè)計。超高的設(shè)計包括超高橫坡度的確定,超高過渡方式的選擇、緩和段長度的確認(rèn)、全超高值和緩和段上超高值的計算等內(nèi)容,本文以西寶高速太白出口連接太白山景區(qū)的二級公路其中一個彎道為例說明超高設(shè)計。
1 工程概況
本項目為雙向單車道二級公路,設(shè)計速度采用80km/h,路基寬12m,其中路面寬7.5m,兩側(cè)路肩寬各1.25m,路拱橫坡度為2%,路肩橫坡度為3%。某處彎道半徑為600m,根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》(JTGD20-2006)的規(guī)定,該處應(yīng)設(shè)置超高。
2 超過橫坡度的確定
由于該二級公路的彎道半徑為600m,規(guī)范規(guī)定的不設(shè)超過的最小半徑為2500m,因此該段彎道需設(shè)置超高。超高橫坡度在圓曲線段是固定的,查規(guī)范得:ib=4%,超高橫坡度在緩和過度段上是變化的值,任意樁的超高橫坡度按下面的公式計算:
x――任意樁至ZH或HZ點的距離;
Lc――超高緩和段的長度;
ib――超高橫坡度。
3 超高過渡方式
汽車從有超高的雙向橫坡直線段進(jìn)入設(shè)有單向橫坡全超高的圓曲線上是一個突變,不能順利行車,也不美觀,所以在直線和圓曲線之間必須設(shè)置超高緩和段,完成從直線雙向橫坡逐漸過度到圓曲線的單向橫坡,使汽車順勢從直線駛?cè)雸A曲線。
無中央分隔帶的雙向車道超高的過度方式有三種:繞內(nèi)邊軸旋轉(zhuǎn),繞中線旋轉(zhuǎn)和繞外邊軸旋轉(zhuǎn)。該項目為新建項目,故應(yīng)采用繞內(nèi)邊軸旋轉(zhuǎn)的過度方式,即保持內(nèi)邊軸不動,在超高橫坡度一定的情況下,外側(cè)抬高內(nèi)側(cè)降低,見圖1。
4 超高緩和段的長度確定
B――超高旋轉(zhuǎn)軸到路面外側(cè)邊緣之間的距離,m;
Δi――超高旋轉(zhuǎn)軸外側(cè)的最大超高橫坡度與原路面橫坡度的代數(shù)差,%;
p――超高漸變率;
Lc――超高緩和段的長度,取5m整數(shù)倍。
5 超高值的計算
在明確超高緩和段的過度和長度計算的基礎(chǔ)上,可以計算曲線上任意一樁位處橫斷面的超高值。在設(shè)計中考慮到施工方便,實際使用的不是超高橫坡度,而是加寬后由超高橫坡度推算出路肩內(nèi)(外)邊緣和路中線與原設(shè)計高程的抬高或降低值。
5.1 圓曲線上全超高值的計算
圓曲線每一個樁上全超高應(yīng)該是相同的,對于新建二級公路應(yīng)用下列公式計算:
以上結(jié)果顯示彎道外側(cè)比設(shè)計標(biāo)高抬高0.39m,中樁應(yīng)抬高0.19m,內(nèi)側(cè)應(yīng)降低0.01m,這樣圓曲線部分就形成了外側(cè)高內(nèi)側(cè)低得單向橫坡。
5.2 緩和過渡段上的超高值的計算
緩和段上的超高值因為是過度變化的,所以緩和段上每一樁的三個超高值均不相同,應(yīng)按下列公式計算。(見表1)
6 結(jié)束語
超高設(shè)計增加了公路行車的安全與舒適性,而超高值的計算一直是比較抽象難懂,要掌握超高值計算,須先明白超高值的計算過程和方式,清楚平曲線各個部分超高值的計算公式的不同和如何選用,這樣每個中樁才不會弄錯。
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