城市市政路橋線形設計應用

林友偉

（中國華西工程設計建設有限公司，福建 福州 350000）

影響市政路橋交通安全的基本因素有人、車、路、社會環(huán)境、運營管理等，其中，市政路橋線形設計不僅關系到建設單位所需投入的工程成本和施工階段的工程技術難度，也決定著運營階段的交通安全和使用質量。市政路橋作為線狀構造物，其平、縱、橫線形是永久性的設計要素。路橋建成后，很難再對線形缺陷進行補救，除了因返修造成的影響以外，不可避免地還會影響城市的正常運營。另外，公路線形設計的優(yōu)劣對交通事故的發(fā)生有一定的影響。因此，在設計階段，對線形的控制應綜合考慮工程經濟性、施工便捷性、交通安全性和通過舒適性。

1 市政路橋線形設計

市政路橋的設計除了要考慮經濟、實用、安全、美觀外，還要兼顧協調、綠色、穩(wěn)定。在道路線形設計中，安全是第一控制要點，協調是衡量市政路橋內部和外部線形優(yōu)劣的標準，強調道路及周圍地形、地物與城市環(huán)境的配合。協調性是美的本質，市政路橋線形的美感設計，內部體現在按照設計、規(guī)范及相關技術標準進行施工應用，線條平順、合理，沒有突兀點等；外部體現在與城市環(huán)境的協調中，如與文化古跡、公園、學校、住宅區(qū)等相協調。一條城市道路建成后，與環(huán)境搭配協調，融為一體，甚至讓人感覺到道路是環(huán)境的一部分，都是不可缺少的，設計的線形無疑是成功的，也符合經濟、實用、美觀的原則。

1.1 平面線形設計

市政路橋的線形一般是依據城市道路規(guī)劃部門編制的有關規(guī)劃網，結合勘察和城市交通量的總體規(guī)劃目標，研究計算得出的。由于線路的位置直接影響周圍環(huán)境和城市整體設施，因此，在平面設計中要充分考慮地形、地物的綜合布置，而且已經確定的市政路橋的平面線路不可更改。城市道路平面設計的內容主要包括：確定平曲線半徑、曲直線銜接、超高點、加寬點、車輛視距及其他可能影響汽車視線的因素，主要內容的確定是為了滿足車輛及行人安全、快捷、經濟、舒適等要求。

1.1.1 曲線半徑

市政路橋線路中普遍使用直線，因其設計簡單、節(jié)省線路長度、便于施工，但直線的線形比較呆板，容易使駕駛人員產生視覺疲勞。為適應城市的地形、地物條件，避開線路上的障礙物，滿足城市總體規(guī)劃的需要，一般在兩個控制點的平面線形設計中，將兩個控制點用曲線連接起來，這條曲線一般稱為平曲線。平曲線各要素的幾何關系如圖1所示。

圖1 平曲線

平曲線的計算公式如下：

式中：T—切線長（m）；

L—曲線長（m）；

E—曲線外矢距（m）；

α—路線轉折角（°）。

市政路橋線形設計中，在選擇曲線半徑時，應根據城市規(guī)劃道路標準等級、實際地形、地物條件等進行選擇。平曲線原則上應盡量選擇較大半徑，以提高道路使用率，一般可按照表1所列半徑為參照，在復雜地形和山區(qū)地形條件下，可選用表1中最小半徑。如果地形、地物對路橋選線有一定的限制，可考慮高架橋或事先確定曲線的切線、外矢距等數據，再根據各項指標的幾何關系，求得地形、地物限制下所能提供的最大曲線半徑。若所得曲線半徑符合設計和規(guī)范要求，方可采用，不符合要求時，應采取其他措施，以保證路線的運營條件。

表1 城市線路平曲線半徑

1.1.2 超高與加寬

曲線超高是指為了使車重的分力對抗離心力，將曲線道路的外側抬高。在城市道路各種因素的限制下，曲線不能選擇不設超高的平曲線半徑，為了保證車輛的行駛安全，可在曲線上設置超高，在直線段與超高曲線段之間的緩和段稱為超高緩和段，如圖2所示。

圖2 曲線超高

由于軸距之間的差異和后軸內側車輪軌跡半徑較小，車輛在曲線上行駛時，為了防止內側車輪侵占相鄰車道，需要對曲線段行車道進行適當加寬。市政路橋曲線上的路面加寬是利用縮小內側路肩寬度來設置，避免了對城市整體規(guī)劃的干擾，在平曲線的兩個控制點之間，加寬緩和段的長度與超高緩和段及緩和曲線的長度應相同。

1.2 縱向線形設計

市政路橋縱向線形設計是一條折線，一般在折點一定范圍內設置豎曲線，起到緩沖過渡作用。依據城市道路等級、交通狀況、具體地形、地物等條件，縱向線形平順，以較大半徑的豎曲線來銜接折點，以保證行車安全和設計車速。在不設高架橋的路線上，盡量使路面設計線與地面線相接近，減少填挖土工程量和對自然因素的破壞，同時，還能避免城市內澇。出入口作為城市道路的顯著特點，也是線形設計必須考慮的因素之一。

1.2.1 最大縱坡

道路的最大縱坡，首先，要考慮市政路橋行駛車輛的動力性能，車輛要按設計速度行駛在坡道上，必須對坡度加以限制。其次，道路所在區(qū)域的自然條件也是影響最大縱坡的因素之一，如氣候嚴寒導致路面結冰等。最后，市政道路還要考慮行人和道路兩側的建筑物，道路兩側的建筑物對縱坡的要求較高。

1.2.2 豎曲線

通常在轉坡點處，為保證駕駛員視線不受阻礙，車輛不發(fā)生顛簸，都要設置豎曲線作為過渡，一般采用圓形豎曲線。豎曲線各要素的幾何關系如圖3所示。

圖3 豎曲線

豎曲線的計算公式如下：

式中：L—曲線長（m）；

T—切線長（m）；

E—外距長（m）。

在市政路橋設計中，豎曲線取決于縱坡轉折角的大小，盡量選擇大半徑的豎曲線。為了配合沿路的建筑物，可提前在轉折角前后進行豎曲線設置，降低轉折點豎曲線的幅度。對高架橋等位置，豎曲線的設置要綜合考慮橋下凈空、橋面標高等因素。

1.3 線形組合設計

作為城市建筑物不可缺少的一部分，市政道路必須與其所經過的區(qū)域融為一體，協調發(fā)展，因此，在線形設計中應考慮沿線建筑物。線路的平面、縱向和其他線形設計要相互協調。平面線形設計與縱向線形設計相配合的目的是發(fā)揮其各自的特點，在滿足汽車運動學、力學等方面的要求外，還應綜合考慮市政路橋配合城市的發(fā)展。如果平曲線與豎曲線重合，盡可能錯開位置，由于地形、地物等條件限制，不能錯開位置時，可加大豎曲線或平曲線半徑，盡量避免設置超高；在設計線形時，還應避免在駕駛員的視線內出現反復變化的線形，形成視野盲區(qū)、產生錯覺，增加行車危險性；考慮城市橋梁時，可根據橋梁的重要程度來確定線形，對于重要橋梁，則線路服從橋梁線形；為了保證行車的通暢性和安全性，橋面行車帶寬度與道路寬度應一致，橋頭搭板和引道除滿足排水要求外，設計越平緩越好。

2 線形分析

2.1 平面線形分析

市政路橋平面選線應注意的控制點有：與自然的協調性、不可遷移的建筑物、原有道路與規(guī)劃道路的銜接、與城市規(guī)劃進程的同步性。市政道路平面線形規(guī)劃過程中，除了要尊重自然，還要協調縱向線形，避免出現復雜的線形，如果勉強采用復雜線形，則不僅會影響建設成本，而且會影響道路使用期間的正常運營，交通也不好管理；對于無法遷移的建筑物及設施，如文化古跡等，在線形規(guī)劃設計階段應考慮盡量繞過；在不影響既有線路的線形條件下，根據城市規(guī)劃，可對既有線路進行改造，對既有線路線形缺陷可采取相應措施進行補救，無法補救的道路，可考慮高架橋或開辟新道路。

2.2 縱向線形分析

縱向線形設計與平面線形設計相似，要盡量與平面線形協調，但需要注意的是，為了避免干擾原城市的自然地形，應將挖填方的長度控制在最小，特別是住宅區(qū)，對挖填方的控制更要嚴格，同時，要確定相應的對策。

2.3 線形設計主要構造物

市政路橋線形設計與其他道路線形設計相似，要求以主要構造物為控制點。例如，在交叉路口、橫跨河流點、既有線路契合點等，對主要構造物進行分析時，不僅要對原有構造物進行調查，而且要對地上、地下以及領域內的所有構造物進行摸底調查。

3 結語

城市市政路橋的線形設計，主要內容就是平面、縱面線形相結合的設計，再以自然環(huán)境和社會環(huán)境為限制條件。線形設計中，應設置符合標準和客觀條件的縱坡、彎道。另外，還需要將駕駛人員的感受結合到線形設計中，避免由于道路線形給駕駛人員帶來負面情緒，使車輛平穩(wěn)行駛，從而提高道路的安全性。市政路橋的線形設計與當地的自然環(huán)境密切相關，重慶等山區(qū)城市應注重平、總曲線相結合，降低路橋坡度；平原地區(qū)城市應增加縱坡，以利于道路排水和城市內澇，延長道路的設計使用壽命。