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公路超高值计算与加宽值计算

2023-11-03 09:45:27

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道路超高及加宽

一、弯道超高

(一)超高及其作用

定义:超高是指路面做成向内侧倾斜的单向横坡的断面形式。(当R<Rbmin时设超高)

当汽车在弯道上行驶时,将受横向力的作用,其值大小可用横向力系数μ表示;

作用:为了让汽车在圆曲线上行驶时能获的一个向圆心内侧的横向分力,用以克服离心力,减小横向力。

全超高:在圆曲线上从起点至终点超高横坡度应是一个不变的定值,此定值即为全超高。在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。

减小横向力的方法:

增大曲线半径:有时是困难的

降低车速:设计中不推荐

增大向内侧倾斜的横坡——设置超高横坡:(成本低、效果好)

设置超高后 :

(二)超高横坡度的计算

1.最大超高和最小超高

超高横坡度ih应按计算行车速度、半径大小、结合路面种类、自然条件和车辆组成等情况确定。Ihmax

  最小超高:ihmin等于路面拱度ig。

2.超高横坡度计算公式(V取设计车速,μ取路面摩阻系数)

超高横坡度计算图式

曲线半径越小,超高横坡越大

曲线半径与超高坡度

(三)超高过渡方式:

1 . 无中间带道路的超高过渡

  绕路面内边缘旋转:一般用于新建公路与深路堑。

  绕路面中心线旋转:一般用于改建工程

  绕路面外边缘旋转:可在高路堤与标高受限等特殊设计时采用。

 2. 有中间带公路的超高过渡

绕中间带的中心线旋转:中间带宽度较窄

(≤4.5m)的公路可采用;

 绕中央分隔带边缘旋转:各种宽度中间带的均可采用

 绕各自行车道中线旋转:车道数大于4条的公路可采用

(四)超高缓和段长度 

超高缓和段:从直线上的双向横坡渐变到圆曲线的单向横坡(全超高)所需的过渡段长度,叫超高缓和段。

  1. 绕路面内边缘线旋:

2. 绕路面中线旋转: 

3. 《规范》推荐公式: 

式中:Lc——超高缓和段长 (m);

     B′——旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘的宽度(m);

    B′ =B:绕路面内边缘线旋转

    B ′=B/2:绕路中线旋转

   Δi——超高坡度与路拱坡度的代数差(%);

    Δi = ih:   绕路面内边缘线旋转

    Δi = ih+i1:绕路中线旋转

   p——超高渐变率,即旋转轴线与行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘线之间的相对坡度。

超高渐变率 

超高过渡段计算 

绕边线时:

绕中线时:

多车道公路的超高缓和段长度,视车道数按上式计算之值乘以下列系数:

------------------------------------

从旋转轴到行车带边缘的距离    系数

             2车道                      1.5 

             3车道                      2.0

------------------------------------

(五)横断面上超高值的计算

1. 超高形成过程: 

(1)绕路面内边缘线旋转

(2)绕路面中线旋转

2. 绕路面内边缘线旋转超高值计算方法 

超高值就是指设置超高后路中线、路面边缘及路肩边缘等计算点与路基设计高程的高差。

 起始断面:ZH (HZ)      

全超高断面:

双坡断面:(x≤x0)

双坡阶段长度x0(临界长度)计算:

超高过渡原则:

路面外边缘高程按正比例升高,直到超高横坡断面。

路面横坡度按正比例增加,直到超高横坡度。

《规范》7.5.6条规定,当线形设计须采用较长的回旋线时,横坡度由2%(或1.5%)过渡到0%路段的超高渐变率不得小于1/330(0.3%)。

这时,不利于路面横向排水,应限制x0的长度。

可按p1=0.3%计算x0: 

超高缓和段长度Lc计算:

《规范》规定:

(1)超高的过渡应在回旋线全长范围内进行:  Lc = Lh

(2)当超高渐变率过小时,超高的过渡亦可设在回旋线的某一区段范围之内,则Lc< Lh 。

     按p1=0.3%计算Lc: 

 双坡断面超高值计算:(x≤x0)

 

式中:x——计算里程桩号离开超高缓和段起点的距离。

x = Lcz - ZH  或 x = HZ – Lcz

当超高的过渡设在回旋线的某一区段范围之内 时,

l0 = Lh - Lc,x = lcz - ZH - l0 或x = HZ - lcz - l0。

加宽值计算:

正比例过渡:

高次抛物线过渡:

旋转断面:(x≥x0)

旋转阶段横坡度ix:

当双坡阶段的渐变率p1小于0.3%时:

旋转阶段超高值:

3.绕分隔带边缘旋转超高值的计算(设计高程)

(1)直线路段断面:

行车道边缘: 

硬路肩边缘:h2 =h1 - b2 × i2 

土路肩边缘:h3 = h2 - b3 × i3

(2)全超高断面:

(3)双坡断面:(x≤x0)

(六)路面超高方式图的绘制方法 

路面超高方式图就是指路面横坡度沿路线纵向的变化图。

应用:纵断面图中“超高”栏

设计文件组成部分之一:超高方式图

路面超高方式图就是指路面横坡度沿路线纵向的变化图。

应用:纵断面图中“超高”栏

      设计文件组成部分之一:超高方式图 

超高方式图绘图规则:

(1)按比例绘制一条水平基线,代表路中心线,并认为基线的路面横坡度为零。

(2)绘制两侧路面边缘线。用实线绘出路线前进方向右侧路面边缘线,用虚线绘出左侧路面边缘线。若路面边缘高于路中线,则绘于基线上方,反之;绘于下方。路边缘线离开基线的距离,代表横坡度的大小(比例尺可不同于基线)。

(3)标注路拱横坡度。向前进方向右侧倾斜的路拱坡度为正,向左倾斜为负。

二、平曲线路面加宽及其过渡

平曲线加宽原因:

(1)汽车在曲线上行驶时,前后轮轨迹不重合,占路面宽度大。

(2)由于横向力影响,汽车出现横向摆动。

汽车行驶在曲线上,各轮迹半径不同,其中以后内轮轨迹半径最小,且偏向曲线内侧,故曲线内侧应增路面宽度,以确保曲线上行车的顺适与安全。

全加宽:是圆曲线上固定不变的定值。

(一)加宽值的确定(包括几何加宽和摆动加宽)

  1. 普通汽车的加宽值计算方法:

2. 鞍式列车的加宽值计算方法:

3. 平曲线加宽标准: 

《标准》规定,平曲线半径等于或小于250m时,应在平曲线内侧加宽。 

双车道路面的加宽值规定见表;单车道路面加宽值按表列数值的1/2采用。 

双车道路面的加宽值规定见表;单车道路面加宽值按表列数值的1/2采用。

三类加宽值的采用:

四级公路和V=30km/h的三级公路采用第一类加宽值;

二级及二级以上和V=40km/h的三级公路公路采用第3类加宽值。

对不经常通行集装箱运输半挂车的公路,可采用第2类加宽值。

由三条以上车道构成的行车道,其加宽值应另行计算。 

4. 平曲线加宽要求:

路面应在曲线内侧进行加宽。

路面加宽后,路基也应相应加宽。

四级公路路基采用6.5m以上宽度时,当路面加宽后剩余的路肩宽度不小于0.5m时,则路基可不予加宽;小于0.5m时,则应加宽路基以保证路肩宽度不小于0.5m。

分道行驶公路,当圆曲线半径较小时,其内侧车道的加宽值应大于外侧车道的加宽值,设计时应通过计算确定其差值。

(二)加宽的过渡:

加宽缓和段:路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上加宽后的宽度的渐变段。

1.比例过渡: 

在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽。加宽缓和段内任意点的加宽值: 

加宽缓和段:路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上加宽后的宽度的渐变段。

适用于二、三、四级公路 

2.高次抛物线过渡

适用于适用于高速、一级公路及对路容有要求的二级公路。 

3.回旋线过渡

在缓和段上插入回旋线,这样不但中线上有回旋线,而且加宽以后的路面边线也是回旋线,与行车轨迹相符,保证了行车的顺适与线形的美观。 

在缓和段上插入回旋线,这样不但中线上有回旋线,而且加宽以后的路面边线也是回旋线,与行车轨迹相符,保证了行车的顺适与线形的美观。

适用于适用于高速、一级公路及对路容有要求的二级公路的下列路段:

 (1)位于大城市近郊的路段;

 (2)桥梁、高架桥、挡土墙、隧道等构造物处;

 (3)设置各种安全防护设施的地段。

4.插入二次抛物线过渡

(三)加宽缓和段的长度

(1)对于设置有缓和曲线的平曲线,加宽缓和段应采用与缓和曲线相同的长度。

(2)对于不设缓和曲线,但设置有超高缓和段的平曲线,可采用与超高缓和段相同的长度。

(3)即不设缓和曲线,又不设超高的平曲线,加宽缓和段应按渐变率为1:15且长度不小于10m的要求设置。

 Lj=15b,   且Lj≥10m

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