論超高緩和段的設(shè)計(jì)理論在道橋施工中的應(yīng)用

1、    論超高緩和段的設(shè)計(jì)理論在道橋施工中的應(yīng)用    孫長(zhǎng)輝【摘 要】公路平面線形設(shè)計(jì)包括直線和曲線設(shè)計(jì)。當(dāng)汽車行駛在曲線路段時(shí)，由于慣性的作用而產(chǎn)生離心力，為抵消車輛在平曲線路段上行駛時(shí)所產(chǎn)生的離心力，在該路段橫斷面上設(shè)置的外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡，從直線路段的橫向坡漸變到曲線路段有超高單向坡的過(guò)渡段。超高設(shè)計(jì)的合理與否，不僅直接影響到行車的安全、路面排水順暢，而且還影響路容的美觀?！娟P(guān)鍵詞】超高緩和；道橋施工；設(shè)計(jì)應(yīng)用引言本文主要介紹了超高過(guò)渡段和緩和曲線之間的相互關(guān)系，并提出進(jìn)行超高設(shè)計(jì)的具體計(jì)算方法。從而提高高速公路行車的“高速、安全、舒適”的性

2、能。根據(jù)路線設(shè)計(jì)規(guī)范，由直線段的雙向路拱橫斷面逐漸過(guò)渡到圓曲線段的全超高單向橫斷面，其間必須設(shè)置超高過(guò)渡段，過(guò)渡段長(zhǎng)度，應(yīng)湊整成5m的倍數(shù)，并不小于20m的長(zhǎng)度。一、高等級(jí)公路緩和段設(shè)計(jì)規(guī)范高速公路的超高部分應(yīng)設(shè)計(jì)有緩和段，此種設(shè)計(jì)包括了兩個(gè)方面的內(nèi)容，一則是超高緩和段長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)；二則是超高緩和段在緩和曲線長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)。為了滿足此種要求，超高緩和度長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合國(guó)家的相關(guān)規(guī)范，如：公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范，其中規(guī)定最小的超高緩和段長(zhǎng)度來(lái)設(shè)計(jì)。第二個(gè)方面則需要按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)圓曲線半徑小于不設(shè)超高最小圓曲線半徑的時(shí)候，圓曲線與直線相接的緩和曲線，即利用回旋設(shè)計(jì)來(lái)計(jì)算。利用公式計(jì)算當(dāng)圓曲線半徑和緩和曲

3、線的參數(shù)為定值的時(shí)候，緩和曲線的長(zhǎng)度也就固定，而緩和曲線上的任何一點(diǎn)的曲率半徑則在一個(gè)范圍內(nèi)。二、最大、最小超高的合成坡度按照超高橫坡的計(jì)算公式分析，可以計(jì)算獲得一個(gè)曲線的超高橫坡值，按照前面所述的規(guī)范規(guī)定，超高橫坡度的計(jì)算是按照形成速度、半徑、路面材料、自然條件、車輛構(gòu)成等情況進(jìn)行綜合確定。當(dāng)超高橫坡度的計(jì)算小于路拱坡度值的時(shí)候，應(yīng)設(shè)置等于路拱橫坡的超高；高速公路、一級(jí)公路的超高橫向坡度影響小于10%，其他公路則小于8%，而存在積雪的路面應(yīng)小于6%。同時(shí)在規(guī)范中規(guī)定對(duì)個(gè)等級(jí)公路不同半徑下的公路規(guī)定了超高的橫坡值，但是標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于超高的規(guī)定和附錄中的說(shuō)明可以看出，超高的設(shè)置在特殊的情況下是應(yīng)因地

4、制宜的，如在特定的環(huán)境下，一條平原丘陵區(qū)中的三級(jí)公路，路面為中級(jí)路面，路拱橫坡按照各方面的因素綜合設(shè)定為4%，如果一平曲線半徑的范圍是750m1 500m之間則根據(jù)規(guī)范其超高橫坡則是2%，但是因?yàn)槠渎饭盀?%，因此范圍內(nèi)半徑所選擇的超高橫坡為4%。同時(shí)設(shè)置超高橫坡的時(shí)候，還應(yīng)對(duì)合成坡度的大小進(jìn)行綜合考慮，從而提高路面降水可以即使的排除，從而提高路面的通行能力。三、全超高段高橫坡設(shè)計(jì)按照以往的設(shè)計(jì)方式，全超高橫坡為單向的路拱橫坡，資料顯示與計(jì)算公式仍然是此種思路，但是規(guī)范中卻在硬路肩坡度規(guī)定對(duì)其超高橫坡有明確的規(guī)定，而在規(guī)范中沒(méi)有相應(yīng)的體現(xiàn)，所以一些設(shè)計(jì)仍然將全超高路段的超高橫坡設(shè)計(jì)為單向路拱橫

5、坡，這與規(guī)范的硬路肩超高橫坡是矛盾的，規(guī)范規(guī)定硬路肩大于或者等于2.25m，應(yīng)設(shè)置外傾斜橫坡，當(dāng)橫坡值大于8%的時(shí)候，曲線外側(cè)應(yīng)設(shè)置相內(nèi)傾斜的橫坡，其參考值為行車道的橫坡相等；當(dāng)硬路肩小于2.25m時(shí)候，曲線外側(cè)路肩橫坡方向和其坡度參數(shù)應(yīng)與行車道一致、因此在設(shè)計(jì)全超高路段的橫坡時(shí)，以路肩參數(shù)和橫坡值為標(biāo)準(zhǔn)。四、超高緩和段長(zhǎng)度與位置設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，超高緩和段的長(zhǎng)度可以按照公式進(jìn)行計(jì)算，其中超高緩和段的長(zhǎng)度；旋轉(zhuǎn)軸至行車道外出的邊緣寬度；超高坡度與路拱坡度的代數(shù)差值；超高漸變率是公式中涉及的參數(shù)。規(guī)范對(duì)超高漸變率有明確的規(guī)定，如：某公路在平原上，丘陵地區(qū)為二級(jí)公路，一個(gè)平曲線點(diǎn)偏為30&#

6、176;，半徑為1 000m，則設(shè)定全超高為3%內(nèi)，超高旋轉(zhuǎn)軸為公路中心線，按照規(guī)范的要求則可以取漸變率為1/330和1/200，此時(shí)求得的超高緩和段長(zhǎng)度則為74.24m和45m；此時(shí)需要考慮平面曲線形組合要求設(shè)置緩和曲線，按照視覺(jué)要求其值應(yīng)小于一定的范圍，此范圍設(shè)定在100m1 000m之間，則取緩和段長(zhǎng)度為120m；按照平曲線的長(zhǎng)度要求，可以求出緩和段的長(zhǎng)度的范圍。從綜合數(shù)據(jù)的分析中可以得到，緩和曲線的長(zhǎng)度在175m260m之間的線形是最佳的，但是這個(gè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于超高緩和段的長(zhǎng)度，對(duì)于此曲線，該路段的超高緩和段就會(huì)形成多種設(shè)計(jì)方案，在設(shè)定曲線長(zhǎng)度為180m時(shí)，一種取超高緩和段的長(zhǎng)度與曲線長(zhǎng)

7、度相等，則平均的超高漸變率得出的結(jié)果為1/800，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1/330的規(guī)范要求，因此采用變超高漸變率的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即在路拱范圍在±2%時(shí)采用1/330；而在路拱為2%3%的時(shí)候采用1/2350來(lái)設(shè)計(jì)。但是此種設(shè)置超高的方式在挖方的路段是不適宜的，會(huì)造成一側(cè)挖方的邊溝出現(xiàn)積水。同時(shí)對(duì)于縱坡?lián)Q路段也并不適宜，使得合成坡度過(guò)小排水出現(xiàn)困難，所以適宜在填方路段或者干旱地區(qū)使用。在高速公路中因?yàn)榄h(huán)境和地理因素的影響，規(guī)劃中會(huì)出現(xiàn)一些特殊的曲線組合，超高設(shè)置的時(shí)候應(yīng)進(jìn)行區(qū)別對(duì)待。如：兩個(gè)反向緩和曲線徑向連接成為一個(gè)s型，如果按照常規(guī)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常是對(duì)前一個(gè)曲線的線路的路拱橫坡進(jìn)行全超高恢復(fù)

8、為正常的雙向路拱橫向設(shè)置超高值全超高的參數(shù)。而設(shè)置路拱橫坡是為了保證行車安全，在直線路段則是為了快速排除路面的積水，在曲線上為了抵消部分離心力和橫向排水，在s型的曲線逕相連接的位置的路拱橫坡值不能按照常規(guī)而一概而定，如：在一些立交匝道或者超高緩和段較短的路段中，超高漸變率較大甚至超高定值，采用曲線逕相連接位置的路拱橫坡值可以為平坡，以此獲得較小的橫坡代數(shù)差值，使得超高漸變率變小。工程實(shí)例如：平曲線在平面交叉路口上，按照規(guī)范取值超高會(huì)過(guò)大從而影響施工和使用，使得平面交叉道口的里面設(shè)計(jì)增加難度，行車不暢，此時(shí)可以根據(jù)交叉路口的實(shí)際行車速度進(jìn)行超高值的選擇，即按照行車主線車速的50%80%來(lái)設(shè)計(jì)，或者對(duì)路段進(jìn)行限速。這僅僅是一種方式，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中應(yīng)按照工程實(shí)際情況進(jìn)行斟酌。五、結(jié)語(yǔ)對(duì)于公路和橋梁過(guò)渡段出現(xiàn)的一些沉降不均、變形，這是公路橋梁建設(shè)過(guò)程中比較突出的一個(gè)問(wèn)題，會(huì)影響公路路面的平整度和平順度，同時(shí)也影響了人們行車個(gè)安全性和舒適度。因此在進(jìn)行路橋過(guò)渡段的設(shè)計(jì)施工時(shí)，要重視結(jié)合工程的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行考慮，采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，從而提高公路路橋超高緩和段的道路質(zhì)量。這樣才能保證道路橋梁的平順度，保證人們行車的安全性和舒適性。