公路路基縱橫斷面設(shè)計

范春根

南昌贛建工程質(zhì)量檢測中心，江西 南昌 330025

1 縱斷面豎曲線要素

1.1 縱斷面設(shè)計基本資料

本設(shè)計結(jié)合《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：

表1 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 豎曲線要素的確定

圖1 豎曲線要素示意圖

為了使行駛變得容易，通過曲線的一部分緩和了縱截面上的兩個傾斜部分的轉(zhuǎn)折點，該曲線成為垂直曲線。垂直曲線形制可為拋物線也可為圓形曲線，兩者間沒有較大區(qū)別。但在設(shè)計以及計算中，拋物線相對于圓形曲線更方便，因此在設(shè)計中使用拋物線是因為如圖1 所示：

在圖1 所示坐標(biāo)下，采用二次拋物線當(dāng)作豎曲線一般方程式：

則豎曲線各個要素計算式如下：

豎曲線長度L及其半徑R：

豎曲線切線長T：

任意一點豎曲線上的豎距h：

豎曲線上外距E：

1.3 變坡點處豎曲線及高程計算

變坡點1 樁號的K0+250m 處，取半徑2500m，高程為368.628m。（其中前一變坡點高程為376.784m、樁號為K0+000，后一點變坡點高程為369.347m、樁號為K0+490）。

則i1=-3.263%；i2=0.3%

計算豎曲線要素ω=i2-i1=3.563%，為凹形。

曲線長L=89.058m；切線長T=44.529m；外距E=0.397m。

計算豎曲線主控制點的樁號及高程

豎曲線起點樁號為：K0+250-44.529 ＝K0+205.471

豎曲線起點高程為：368.628-44.529（-3.263%）=378.08m

豎曲線終點樁號為：K0+250+44.529=K0+294.529

豎曲線終點高程為：368.628+44.5290.003=368.761m

豎曲線中點樁號為：K0+250

豎曲線中點設(shè)計高程為：368.628+0.397=369.025m

以上計算為變坡點K0+250 處的縱斷面設(shè)計計算，用上述方式可以獲得各變坡點所在處各豎曲線樁號設(shè)計高程，在縱斷面設(shè)計圖中可以將其值表示出來。

表2 堅曲線計算表

2 公路橫斷面設(shè)計

2.1 橫斷面尺寸的確定

為滿足汽車行人以及其它車輛在公路上正常運行要求，路基須有一定寬度。整體式斷面包括緊急停車帶、行車道、路肩、中間帶、爬坡車道等構(gòu)成部分［1-2］。本設(shè)計為某二級公路，路基寬為17m，路幅將采取整體式的雙向四車道，且無中央分隔帶，具體的橫斷面構(gòu)成以及各部分尺寸見圖2。

圖2 橫斷面

2.2 公路行車道寬度的確定

本設(shè)計路段為地形為平原微丘區(qū)地形，遠(yuǎn)景交通量為6280 輛/日，根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定并結(jié)合實際情況，取道路等級為二級公路，路幅定為整體式雙向兩車道，無中央分隔帶。路基寬度12m。

2.3 路肩寬度的確定

為了充分發(fā)揮路肩的功能，所以要路肩的寬度要足夠大，但也要注意駕駛?cè)藛T會將過寬的路肩認(rèn)為成附加的行車路線［3-5］。

本設(shè)計中參照《標(biāo)準(zhǔn)》及設(shè)計任務(wù)書的有關(guān)規(guī)定選擇路肩寬度。硬路肩1.5m，硬路肩坡度為2%。土路肩1m，土路肩坡度3%。

2.4 加寬值的確定

當(dāng)汽車在彎道上行駛時，每個輪跡的半徑是不同的，并且將來的內(nèi)輪跡半徑是最小的，并且它偏向彎道的內(nèi)部，因此應(yīng)在曲線的內(nèi)部，以確保曲線的平滑性和安全性［6-7］?！皹?biāo)準(zhǔn)”規(guī)定，對于半徑大于250m的圓曲線，由于加寬值很小，因此不必加寬。該設(shè)計采用規(guī)范中的第三類進行擴展。

2.5 路拱和超高的確定

2.5.1 路拱

采用修正的三次拋物線公式計算

由于行車道的寬度為5m，因此可以將距路基中心點地每1m 作為特征點，垂直距離由5 個特征點予以相應(yīng)的計算，同時繪制相關(guān)的路基橫截面圖。路拱計算見下表3。

表3 路拱計算

2.5.2 超高

為了抵消在彎道上行駛時產(chǎn)生的離心力，將路面制成具有高的外部和低的內(nèi)部的單向交叉斜率，這是彎道上的超高。超高斜率是圓曲線上的完全超高，具有適合圓曲線半徑的功能。在過渡曲線上超高的逐漸變化是由雙向坡度過渡至單向交叉坡度路段。

（1）最大超高和最小超高

高度過高可能會導(dǎo)致慢性車輛滑到彎道內(nèi)側(cè)。最小高程應(yīng)符合道路排水的要求。根據(jù)上述因素，檢查《高速公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，確定每條曲線的超高值。

（2）超高的過渡方法

本設(shè)計中采用繞軸旋轉(zhuǎn)的方式進行超高加寬過渡。

（3）平曲線上超高緩和段長度的確定

但是，由于線形的協(xié)調(diào)，只能在回路的特定部分進行超高過渡。在確定了過渡曲線最小長度之時，也進行了超高過渡所必須的最短長度，因此通常，超高過渡等于過渡曲線。

2.5.3 填挖方邊坡

填充坡度的高度大于8m，并且坡度是分階段進行的。第一步的高度差為8m，隨后的每一步為10m。斜率的斜率是：第一步是1：1.5，然后是1：1.75；在坡度大于1：5 的坡度上，應(yīng)在路堤底部挖臺階。臺階的寬度不應(yīng)小于1m。臺階的底部應(yīng)向內(nèi)傾斜2%～4%。在挖掘步驟之前，應(yīng)除去草皮和樹的根部。開挖的邊坡高度大于8m，坡度分級。第一步的高度差為8m，坡度為1：0.75，第二步的高度差為10m，坡度為1：1。

2.6 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面和特征橫斷面的繪制

根據(jù)地形確定特征點并測出原地面高程，特征點布置如下圖。

圖3 特征點布置