緩和曲線的初探

【摘 要】主要介紹一下公路緩和曲線的作用、類(lèi)型、與其他線形要素的搭配及在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】緩和曲線

引言

緩和曲線是道路平面線形要素之一，它是設(shè)置在直線與圓曲線之間或半徑相差較大的兩個(gè)圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線。在《標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，原則上除了四級(jí)公路可以不設(shè)緩和曲線外，其他的各級(jí)公路都應(yīng)該設(shè)置緩和曲線。在現(xiàn)代公路的建設(shè)中，圓曲線的比例甚至超過(guò)了另外兩種元素：直線和圓曲線，成為平面線形的主要組成部分。

1緩和曲線的作用

（1）半徑不同的曲線間的曲率過(guò)渡，消除不同曲線連接處的明顯轉(zhuǎn)折，便于駕駛員操縱方向盤(pán)，與圓曲線配合得當(dāng)，增加線形美觀。（2）滿足離心加速度逐漸變化規(guī)律，減輕橫向沖擊的感受和司機(jī)和乘客的不舒服的感覺(jué)。（3）緩和曲線作為道路超高和加寬的過(guò)渡段，使行車(chē)更加平穩(wěn)。

2確定緩和曲線最小長(zhǎng)度的方法

行駛在公路上的車(chē)輛要在緩和曲線上完成不同曲率之間的過(guò)渡，這就要求所設(shè)置的緩和曲線具有足夠的長(zhǎng)度，方便司機(jī)操縱方向盤(pán)，讓乘客感覺(jué)舒適，線形看起來(lái)美觀流暢，超高和加寬的過(guò)渡也能夠在緩和曲線上完成。緩和曲線的最小長(zhǎng)度可以從以下幾方面考慮。

2.1按照離心加速度的變化率。由直線過(guò)渡到圓曲線，離心加速度由零變到最大，從舒適性出發(fā)，這種離心加速度的變化率應(yīng)該控制在一定的范圍內(nèi)。由這個(gè)條件可以推得緩和曲線的最小長(zhǎng)度計(jì)算公式為：

2.2按照駕駛員的操作反應(yīng)時(shí)間。不管什么樣形式的緩和曲線，都應(yīng)該保證車(chē)輛在緩和曲線上行駛的時(shí)間不少于3s，由這個(gè)條件可以推得緩和曲線的最小長(zhǎng)度計(jì)算公式為：

2.3按照行車(chē)道外側(cè)超高漸變率。為了滿足道路超高的設(shè)置，在緩和曲線上應(yīng)設(shè)有超高緩和段，若緩和曲線段太短，則會(huì)因?yàn)榈缆芳眲∮呻p向橫坡變?yōu)閱蜗驒M坡而形成一種扭曲的面，這樣對(duì)路容和行車(chē)均不利。所以在緩和曲線段的超高漸變時(shí)要選取適中的超高漸變率。由這個(gè)條件可以推得緩和曲線的最小長(zhǎng)度計(jì)算公式為：

B為道路超高橫斷面旋轉(zhuǎn)軸至車(chē)行道路緣帶外側(cè)邊緣的寬度；為道路超高橫坡度與路拱坡度的代數(shù)差；p為旋轉(zhuǎn)軸至行車(chē)道外側(cè)邊緣線之間的相對(duì)坡度，即超高漸變率。

2.4按視覺(jué)條件計(jì)算。從視覺(jué)條件要求出發(fā)，當(dāng)緩和曲線很短使緩和曲線角時(shí)，則緩和曲線不明顯，從視覺(jué)的角度看，容易被忽略。但是，緩和曲線過(guò)長(zhǎng)使時(shí)，圓曲線就不能很好的和緩和曲線相協(xié)調(diào)。因此，從適宜的緩和曲線角值（）范圍內(nèi)可推導(dǎo)出適宜的A值，由這個(gè)條件可以推得緩和曲線的最小長(zhǎng)度計(jì)算公式為：

考慮到以上因素，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)際采用的緩和曲線長(zhǎng)度應(yīng)取上述計(jì)算中的大值，一般是5m的整數(shù)倍。

3緩和曲線與其他元素的組合

緩和曲線在公路線形設(shè)計(jì)中是主要的平面要素，它與直線及圓曲線可以構(gòu)成如下常用類(lèi)型。

（1）基本型：直線+回旋線+圓曲線+回旋線+直線。這種組合在地形不受限制時(shí)，可以很好地表示出路線的線形。（2）S型：兩個(gè)反向圓曲線用兩個(gè)回旋線連接。在選擇S型曲線的兩個(gè)緩和曲線參數(shù)時(shí)，主要考慮兩側(cè)圓對(duì)超高過(guò)渡的要求。（3）卵型：用一個(gè)回旋線連接兩個(gè)同向圓曲線。卵形曲線是曲率中心位于道路同一側(cè)有不同半徑的兩個(gè)圓弧，用一條回旋線連接起來(lái)的曲線，卵形曲線中的兩個(gè)圓處于包絡(luò)關(guān)系，不是同心圓，也不互相連接。（4）凸型：兩個(gè)同向回旋線間不插入圓曲線直接相連。（5）C型：同向曲線的兩回旋線在曲率為零處連接。（6）復(fù)合型：兩個(gè)以上同向回旋線在曲率相等處連接。

4緩和曲線在實(shí)際中的應(yīng)用

4.1緩和曲線在高等級(jí)公路中的應(yīng)用。在高等級(jí)公路設(shè)計(jì)中，路線的技術(shù)指標(biāo)一般較高，緩和曲線的長(zhǎng)度均能滿足規(guī)范規(guī)定的最小長(zhǎng)度要求，緩和曲線的參數(shù)取值范圍較大，所以設(shè)計(jì)中更多的是考慮到整體線形平滑舒順，圓曲線與直線連接順暢。高等級(jí)公路中的圓曲線半徑取值較大，半徑取值均大于100m。所以緩和曲線的取值只有兩種選擇，即R<3000m或R>3000m兩種情況。在實(shí)際設(shè)計(jì)中除了考慮線形平滑流暢，還要考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際控制因素。對(duì)于高等級(jí)公路中超高緩和段的長(zhǎng)度也是影響緩和曲線取值的因素，隨著社會(huì)和交通的發(fā)展，越來(lái)越多的高等級(jí)公路都在加寬擴(kuò)建。

4.2緩和曲線在低等級(jí)公路中的應(yīng)用。對(duì)低等級(jí)公路來(lái)說(shuō)，工程建設(shè)的投資、地形、地物以及預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)物等限制，緩和曲線作為平面線形的三要素之一，其取值的合理性會(huì)影響到局部線形，而且會(huì)影響到整個(gè)項(xiàng)目的線形美觀。在平原微丘區(qū)低等級(jí)公路設(shè)計(jì)時(shí)，限制不算太大，但在山嶺重丘區(qū)要設(shè)計(jì)出更加合理的線形，就需要我們合理的利用線形技術(shù)指標(biāo)和豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。

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