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(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)語對(duì)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(gè)問題，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。