論超高緩和段的設(shè)計理論在道橋施工中的應(yīng)用

孫長輝

【摘 要】公路平面線形設(shè)計包括直線和曲線設(shè)計。當(dāng)汽車行駛在曲線路段時，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渡段。超高設(shè)計的合理與否，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。

【關(guān)鍵詞】超高緩和；道橋施工；設(shè)計應(yīng)用

引言

本文主要介紹了超高過渡段和緩和曲線之間的相互關(guān)系，并提出進行超高設(shè)計的具體計算方法。從而提高高速公路行車的“高速、安全、舒適”的性能。根據(jù)路線設(shè)計規(guī)范，由直線段的雙向路拱橫斷面逐漸過渡到圓曲線段的全超高單向橫斷面，其間必須設(shè)置超高過渡段，過渡段長度，應(yīng)湊整成5m的倍數(shù)，并不小于20m的長度。

一、高等級公路緩和段設(shè)計規(guī)范

高速公路的超高部分應(yīng)設(shè)計有緩和段，此種設(shè)計包括了兩個方面的內(nèi)容，一則是超高緩和段長度的設(shè)計；二則是超高緩和段在緩和曲線長度的設(shè)計。為了滿足此種要求，超高緩和度長度的設(shè)計應(yīng)當(dāng)符合國家的相關(guān)規(guī)范，如：公路路線設(shè)計規(guī)范，其中規(guī)定最小的超高緩和段長度來設(shè)計。第二個方面則需要按照規(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候，圓曲線與直線相接的緩和曲線，即利用回旋設(shè)計來計算。利用公式計算當(dāng)圓曲線半徑和緩和曲線的參數(shù)為定值的時候，緩和曲線的長度也就固定，而緩和曲線上的任何一點的曲率半徑則在一個范圍內(nèi)。

二、最大、最小超高的合成坡度

按照超高橫坡的計算公式分析，可以計算獲得一個曲線的超高橫坡值，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)成等情況進行綜合確定。當(dāng)超高橫坡度的計算小于路拱坡度值的時候，應(yīng)設(shè)置等于路拱橫坡的超高；高速公路、一級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%。同時在規(guī)范中規(guī)定對個等級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)定和附錄中的說明可以看出，超高的設(shè)置在特殊的情況下是應(yīng)因地制宜的，如在特定的環(huán)境下，一條平原丘陵區(qū)中的三級公路，路面為中級路面，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750m～1 500m之間則根據(jù)規(guī)范其超高橫坡則是2%，但是因為其路拱為4%，因此范圍內(nèi)半徑所選擇的超高橫坡為4%。同時設(shè)置超高橫坡的時候，還應(yīng)對合成坡度的大小進行綜合考慮，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

按照以往的設(shè)計方式，全超高橫坡為單向的路拱橫坡，資料顯示與計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)定對其超高橫坡有明確的規(guī)定，而在規(guī)范中沒有相應(yīng)的體現(xiàn)，所以一些設(shè)計仍然將全超高路段的超高橫坡設(shè)計為單向路拱橫坡，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)計全超高路段的橫坡時，以路肩參數(shù)和橫坡值為標(biāo)準(zhǔn)。

四、超高緩和段長度與位置設(shè)計

按照設(shè)計規(guī)范的要求，超高緩和段的長度可以按照公式進行計算，其中超高緩和段的長度；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)為二級公路，一個平曲線點偏為30°，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，此時求得的超高緩和段長度則為74.24m和45m；此時需要考慮平面曲線形組合要求設(shè)置緩和曲線，按照視覺要求其值應(yīng)小于一定的范圍，此范圍設(shè)定在100m～1 000m之間，則取緩和段長度為120m；按照平曲線的長度要求，可以求出緩和段的長度的范圍。

從綜合數(shù)據(jù)的分析中可以得到，緩和曲線的長度在175m～260m之間的線形是最佳的，但是這個數(shù)據(jù)遠遠大于超高緩和段的長度，對于此曲線，該路段的超高緩和段就會形成多種設(shè)計方案，在設(shè)定曲線長度為180m時，一種取超高緩和段的長度與曲線長度相等，則平均的超高漸變率得出的結(jié)果為1/800，遠遠小于1/330的規(guī)范要求，因此采用變超高漸變率的方法來實現(xiàn)，即在路拱范圍在±2%時采用1/330；而在路拱為2%～3%的時候采用1/2350來設(shè)計。但是此種設(shè)置超高的方式在挖方的路段是不適宜的，會造成一側(cè)挖方的邊溝出現(xiàn)積水。同時對于縱坡?lián)Q路段也并不適宜，使得合成坡度過小排水出現(xiàn)困難，所以適宜在填方路段或者干旱地區(qū)使用。

在高速公路中因為環(huán)境和地理因素的影響，規(guī)劃中會出現(xiàn)一些特殊的曲線組合，超高設(shè)置的時候應(yīng)進行區(qū)別對待。如：兩個反向緩和曲線徑向連接成為一個S型，如果按照常規(guī)的方法進行設(shè)計，通常是對前一個曲線的線路的路拱橫坡進行全超高恢復(fù)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。

工程實例如：平曲線在平面交叉路口上，按照規(guī)范取值超高會過大從而影響施工和使用，，使得平面交叉道口的里面設(shè)計增加難度，行車不暢，此時可以根據(jù)交叉路口的實際行車速度進行超高值的選擇，即按照行車主線車速的50%～80%來設(shè)計，或者對路段進行限速。這僅僅是一種方式，在實際的設(shè)計中應(yīng)按照工程實際情況進行斟酌。

五、結(jié)語

對于公路和橋梁過渡段出現(xiàn)的一些沉降不均、變形，這是公路橋梁建設(shè)過程中比較突出的一個問題，會影響公路路面的平整度和平順度，同時也影響了人們行車個安全性和舒適度。因此在進行路橋過渡段的設(shè)計施工時，要重視結(jié)合工程的實際情況來進行考慮，采取科學(xué)合理的設(shè)計，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。

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