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公路路线超高设计的主要内容和技术分析

陈红军

(常州市长润交通工程设计有限公司,江苏常州213000)

摘 要:随着我国公路设计水平的提高,超高设计方法在公路设计中逐渐普及开来.公路超高设计对于公路路段的排水以及车辆在曲面行驶的稳定性和安全性具有直接的影响,是公路设计中的关键环节.本文从公路超高设计的内容以及原理着手,对详细的技术方法进行深入分析.

关键词:公路路线;超高设计;内容与技术

前言

公路的超高设计作为一种常见的设计方法,被普遍用于道路设计中,用以抵消汽车在曲线形路面上行驶时产生的离心力,通过在公路横断面设计一定坡度的单向坡,从而保证车辆能够安全平稳的通过该路段.科学合理的超高设计对于整个公路设计具有相当重要的意义,是道路安全的重要保障.

1公路超高设计的内容

1.1公路超高设计简述

在车辆的实际行驶过程中,当其沿着弯道路面行驶在双向车道的横坡外侧时,由于汽车本身的水平受力与所受到的离心力方向一致,使车身偏离路面并向车道外侧移动,这一现象对于行车的稳定性和安全性产生了相当大的影响.为了保证汽车在曲线路段行驶的安全与稳定,在弯道设计时采用平曲线半径,并在低于最小平曲线半径与超高平曲线半径的外侧区域将车道升高,从而提高外侧公路对于内侧的相对坡度.

1.2公路超高设计方式

在公路设计中具有多种超高设计方式,在此仅列出两种以供参考.其一是在设计时保持公路内侧路面坡度不发生变化,通过将外侧路面绕公路的中心点进行旋转,当其旋转到与原内侧路面的坡度相同时即可保证绕路的中心线可以旋转到相等的超高度.其二是在设计时先把公路的外侧车道同未进行加宽之前车道进行旋转,在旋转的时候注意公路内侧的车道坡度不能发生变化,同时要随公路中线的降低而保持同一幅度的降低,在公路外侧的车道与公路内侧的车道成为一致坡度的单向横坡之后,继续将整个断面绕公路外侧的车道进行旋转直到超高坡度.就通常情况而言,正常断面与提肩断面计算方式采用常用的计算方式即可,此方法常用于路基较高的路段或需要对路容情况进行考虑的时候采用.

1.3公路的超高形成

就通常情况而言,公路的超高形成是一个相对系统性的过程,在其逐渐形成的过程中,公路外侧边缘的路线将会随之离开原先的曲线缓和点,并且随着时间的推移其距离逐渐的加大,并依据其相应的条件标准分为提肩、双坡与旋转、超高几种相对应的阶段.并且除了这些以外,在公路超高的逐渐形成中必须要提前计算公路路基的中线和路基两边边缘到公路实际路基高度之间的差值,而差值的计算一般有两种较为常用的计算方法,其一的计算方法即为保持公路内侧路面的坡度不发生变化的情况下做到保证外侧路面的能够绕公路的中线进行旋转,当公路外侧路面能够旋转到与公路内侧路面的相同坡度的时候,要想办法保证公路整体在绕其内侧边缘转动到超高度,这点在实际的工程中必须要严加注意.而第二种的公路超高则是按照公路正常断面以及提肩断面距离公路缓和段大约1m到2m之间内完成公路的提肩工程,要保证公路的路肩坡度能够与公路整体的路面坡度保持相同.在实际公路项目施工过程中,公路双坡的断面和旋转的断面在其形成过程与设计方面,同公路全超高断面的形成过程与设计是存在相当大的不同的.

2关于公路路线的超高设计方法

我国的公路施工设计技术不断完善,相应的在公路设计当中需要用到公路超高设计的情况也逐渐增多,在符合国家现行的公路施工标准的条件下,越来越多的超高设计方法被公路施工单位采用.

2.1通过相应软件计算程序进行超高设计

依照计算机的计算程序进行公路的超高设计是大部分超高设计的前提和基础.借助计算程序进行公路的超高设计计算时,发生错误的概率相较于传统的算法而言要低很多,对于道路工程施工的质量能有更好的保障,因而在国内的诸多公路项目施工工程中被普遍采用.在目前国内的公路超高设计或其他设计中,多使用纬地软件进行计算.纬地软件因其方便灵活和操作简单等特点而备受青睐,加之其依靠先进的科研力量不断进行软件的创新的程序更新工作,在多年里为许多公路的设计提供了相应的方案,因而已经逐渐成为公路设计中的优先选择的设计软件.通过对公路设计施工时的详细数据进行采集,并将所得数据进行相应的程序套用,通过对公路行车边缘的数值、曲面公路路段的拱线高度、公路断面到所预设的公路超高起点距离差值、以及相应的公路路段时速和汽车驾驶人员所需要的反应时间等具体数据和软件计算程序设定的公式进行计算,从而得出该公路路段的实际超高设计的具体数值.如在对公路的整体断面情况进行设计时,高速公路的两侧道路边缘地带处于对称平等的一种状态,且其数值均为0.48m的时候,在对相应的路面需要进行超高设计时,公路的设计施工人员应将道路的路肩所涉及到的超高计算同样列入参考值的计算范围,从而实现公路路线超高设计的精确性以及保证道路工程的质量,为汽车的通行营造良好的路面情况.

2.2根据国家相应规范进行设计

对于公路超高设计的详细要求,可以依据相应的国家规范作为其标准.在我国的道路规范中,对于公路路线的设计中,关于超高路线的设计其实际的回旋线在长度上的最小值为37cm,即要求大部分公路的超高设计必须尽量高于这一数值.然而这样地最低单位长度的设定只是适用于在双车道公路路线中以其中心线为旋转轴进行旋转所设计的超高过渡距离,而对于目前国内的多车道高速公路而言则不能单单依靠公路设计规范中的具体数值,而是要求公路项目的设计施工单位在国家规定的基础上,依据工程施工的具体情况以及设计与测量的实际数值相结合,从而得出其最低单位的准确数值,以保证公路超高设计的科学合理.同时在我国目前现行的公路施工技术标准中,对于公路的超高设计所采用的回旋参数数值与其本身的长度应依据线型设计和安全要求、汽车行驶的视野范围、道路周边情况等实际情况而尽量选用大数值作为计算的参考.在计算以公路中线作为旋转轴时其距离公路外侧公路的实际距离时,同时计算出公路外侧的拱度与公路超高设计之间实际数值差距,由此而得出公路路线在该路段的超高渐变率的数值范围.在依据公路施工规范进行设计时,公路的设计施工人员应当注意在实际的工程施工中离心力与道路时速之间的变化情况,并依据实际所产生的变化率估算其大致的数值范围,同时要考虑到汽车驾驶人员的反应以及操作的时间,尽可能的符合超高渐变情况和公路实际视野情况的最大值,从而减少在公路实际的超高设计过程中所产生的误差.

2.3依据道路环境进行超高设计

通过对需要进行超高设计的公路路段进行投影,在计算超高设计值时先进行公路外侧道路的边缘外侧超高数值以及公路拱线位置的高度设定,其次设定超高起点与公路计算断面之间的距离差值.依据之前所进行的道路投影,通过对公路中线方向以及各公路边缘投影、内侧投影等,逐步计算由公路中心向公路边缘的不同超高数值,而取值一般以五个以上为准,以保证数据的精确性,并依据相应的直角三角关系,即计算断面与公路超高设计的起点之间的距离差值、公路中心线与公路边缘的递增数值,外侧边缘与公路拱线位置的距离作为实际数值,从而的出计算所需要的数值之间的关系以及比率,根据值的大小以及公路行车车道两侧实际道路宽度得出相应比例以及断面的实际公路路拱坡度数值,通此种方法可以较为便捷的计算出在公路超高设计中的所需要的相应数值以及比率,从而帮助减少公路超高设计中繁琐的测量计算等流程,提升公路超高设计的整体工作效率.

3结语

随着我国对于公路建设的重视以及高速公路工程的逐渐增多,国内公路系统也在逐步完善,超高设计在道路的建设中的作用也越来越突出.提高公路施工的技术水平以及依托于先进的公路设计软件可以帮助公路设计人员更好地进行设计,对于得出的超高设计实际数值也更加精准,从而更好保证公路施工的质量,提高车辆在曲线路面行驶的安全性以及稳定性.

参考文献:

[1]李涛,赵聚成,杨政文.公路超高及其软件实现[J].山西建筑,2013(29)

[2]张海忠,麻辉东.公路超高设计应用探讨[J].公路超高设计应用探讨,2011(3)

[3]唐国俊,陆超.公路路线设计中的超高设计分析[J].科技展望,2014(18)

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