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高速公路整體式路基設計圖詳解

生活 更新时间:2024-07-26 10:25:29

衆所周知,超高設計是公路線形設計的重要組成部分之一,超高設計的合理與否,不僅直接影響到行車的安全舒适、路面排水的快捷通暢,而且還影響到路容的美觀。緯地軟件作為國内公路設計軟件行業的領航者,經過多年對專業與技術不懈的鑽研,綜合國人設計與操作的習慣,已經形成了獨有的特色。易用、快捷、靈活、集成化與标準規範銜接緊密早已成為廣大用戶生産設計過程中的共識。緯地在超高加寬計算方面的處理,即是“精于心,簡于形”的完美體現。

公路路線設計規範和有關教材對公路一般情況下的超高設計已作了明确的規定和介紹,本文将不再贅述。下面将結合路線規範及緯地軟件數據文件,對緯地軟件超高過渡的設置及計算進行闡明。希望借此能幫助用戶更好的理解緯地的技術思想,知其所以然,以便更好的服務于廣大客戶生産設計。

關于超高,我們都知道,根據其超高旋轉軸的不同,主要可分為三種方式,結合筆者日常的技術支持工作,以咨詢頻率最高的“繞曲線内側行車道邊緣旋轉”(也稱内邊軸旋轉)為例,進行計算與分析。

項目信息:某拟建二級公路,設計速度 60Km/h,其中平曲線半徑R=150m,緩和曲線Ls1=Ls2=70m,切線T1=T2=252.374m,前直線長L=278.0409m,交點轉交α=110°18′3″(右偏),該曲線的主點樁号為:ZH=K0 278.041,HY=K0 348.041,QZ=K0 457.433,YH= K0 566.825,HZ=K0 636.825,斷面組成為:無中分帶,兩側行車道寬度各B1=3.5m,橫坡值i1=2%;兩側硬路肩寬度各B2=0.75m,橫坡值i2=2%;兩側土路肩寬度各B3=0.75m,橫坡值i3=3%。

設計信息:超高旋轉方式:繞曲線内側行車道邊緣旋轉;超高漸變方式:線性;超高漸變率:1/125(取自規範表7.5.4);最大超高選擇6%。

超高過渡段分析及計算:

1)超高過渡段簡單分析

根據項目信息及設計信息,該項目為二級公路,設計速度60Km/h,圓曲線半徑R=150m,最大超高為6%,因此,該曲線段,超過過渡段主要應包含以下幾個漸變過程(與之對應的超高過渡段示意圖如圖1):

1.通過1m(L0)的長度,外側土路肩由3%漸變至2%(該長度不計入超高過渡段長度内);

2.外側行車道繞行車道中心旋轉至與内側行車道同坡,該過渡段長度暫命名L1;

3.内外側車行車道同時繞超高旋轉軸(即曲線内側行車道邊緣)旋轉至5%橫坡,該過渡段長度暫命名L2;

4.由于規範規定,硬路肩橫坡不大于5%,因此,硬路肩保持5%橫坡,行車道繼續繞超高旋轉軸旋轉至最大超高6%(至緩圓或圓緩位置),該過渡段長度暫命名L3;

5.圓曲線部分為6%全超高。

高速公路整體式路基設計圖詳解(公路設計緯地超高過渡段設置及解析)1

圖1

2)超高計算

1.超高過渡段長度的計算及取值線性漸變方式采用路線規範推薦的計算公式,即Lc=B*△i/P 式中:

Lc — 超高過渡段長度(m);

B — 旋轉軸至行車道(設路緣帶時為路緣帶)外側邊緣的寬度(m);

△i — 超高坡度與路拱坡度的代數差(%);

P — 超高漸變率,即旋轉軸與行車道(設路緣帶時為路緣帶)外側邊緣線之間的相對坡度。

2. 過渡段長度計算

有項目信息及設計信息,B=7m,△i=6%-0%=6%,超高旋轉軸為内側行車道邊緣,查規範可得,P=1/125;

Lc=B*△i/P=7*0.06/(1/125)=52.5m

結合規範要求,超過過渡段取5m整數倍,故Lc最小=55m,也即,超高過渡段長度最小長度應為55m。

同時,根據規範7.5.6,一般情況,超高的過渡應在回旋線全長範圍内進行,當緩和曲線較長的時候,可采取相應措施。本算列中,緩和曲線長度Ls=70m,與最小值55m相近,故緯地系統将默認采用全緩和段超高,即Lc=Ls=70m。

注:該計算部分,做以下幾個說明及解釋:

A、 關于△i,當超高選轉軸為内側行車道邊緣的時候,外側行車道邊緣相對于超高旋轉軸而言,其相對橫坡應該是0%,故△i取值應為6%。認為應該取8%的朋友,可以仔細推敲下△i的含義,△i顧名思義為外側行車道邊緣與超高選轉軸間的相對高差(也可以結合P的含義以及下面過渡段長度計算綜合推敲及理解下),示意圖如下圖2。

高速公路整體式路基設計圖詳解(公路設計緯地超高過渡段設置及解析)2

圖2

B、 關于B值,目前關于B值的取值是否考慮硬路肩寬度,各地方、單位甚至同單位各科室都有自己的理解,目前系統内置取值方式,為最主流的方式即B值為超高旋轉軸至外側行車道邊緣的距離即不考慮硬路肩寬度。

C、 關于規範7.5.6條,超高的過渡應在回旋線全長範圍内進行。當回旋線較長時,其超高的過渡可采相應的處理方式。其中,“回旋線較長”在程序中的量化判斷,就二級公路而言,系統判斷标準為:Ls/Lc最小>1.65,系統則認為“較長”,此時漸變段長度默認取Lc最小,漸變方式默認取靠近曲線終點,否則,按一般情況處理,即全緩和段超高。

3) 漸變段各關鍵控制斷面樁号的計算及取值

Lc由L1,L2,L3三部分組成

任意點Lx至超高起點距離計算:

Lx=Lc*△hix/△himax= Lc*Lc*ix/ Lc*imax= Lc* ix/ imax

L1=70*2%/6%=23.333m

L2=70*5%/6%-L1=35m

L3=70*6%/6%-L1-L2=11.667m

因此,各控制斷面樁号分别為:

左右行車道同坡樁号點:

K0 278.041(ZH點) 23.333= K0 301.374

硬路肩随行車道超高至5%時樁号點:

K0 301.371 35= K0 336.374

全超高起點(HY點):

K0 336.374 11.667=348.041(HY點)

下面為軟件自動生成的*.sup數據文件,我們可以對照複核一下:

高速公路整體式路基設計圖詳解(公路設計緯地超高過渡段設置及解析)3

圖3

與上面*.sup文件對應的超高示意圖如下:

高速公路整體式路基設計圖詳解(公路設計緯地超高過渡段設置及解析)4

圖4

關于超高過渡段的設置及解析,就到這裡吧。另外對于繞内側路基邊緣旋轉的超高方式計算與此類同,不同點在于其超高旋轉軸位于擡肩以後的超高加寬前的内側路基邊緣,L2、L3段的B值包含内側路基硬路肩和土路肩寬度,△i起始橫坡為旋轉軸至外側行車道的連線。

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