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高速公路超高与加宽设计计算方法高速公路的超高与加宽设计是道路工程中的重要组成部分,旨在提高行车安全性和舒适性。以下是对高速公路超高与加宽设计计算方法的简要介绍:
超高设计超高是指为抵消车辆在弯道行驶时产生的离心力,将路面外侧抬高而形成横坡的设计。其计算方法主要基于离心力与重力的关系:1.超高值计算:根据公式\(i=\frac{v^2}{127R}\),其中\(i\)为超高横坡度(%),\(v\)为设计速度(km/h),\(R\)为平曲线半径(m)。通过调整超高值,使离心力和横向摩擦力平衡。2.超高过渡段:为避免突然变化对行车的影响,需设置合理的超高渐变段长度,通常按线性或抛物线方式过渡。
加宽设计由于车辆在弯道行驶时会发生轨迹偏移,需对弯道内侧进行加宽处理:1.加宽值计算:依据公式\(W=a+bV+cV^2\),其中\(W\)为加宽值(m),\(V\)为设计速度(km/h),系数\(a,b,c\)根据规范确定。2.加宽过渡段:与超高类似,加宽也需通过渐变段实现平滑过渡立柱广告牌施工方案,以确保行车平稳。
综合考虑在实际设计中,需综合考虑地形、交通量、气候条件等因素,并遵循相关规范标准,确保超高与加宽设计既能满足安全性要求,又兼顾经济性和实用性。
〔Keywords〕Bridge structures ; Develop ment ; Present situation ; Prospect
式适用于车道数大于 4 条的公路 。
2. 3 超高的设计计算方法
王功礼等 :高速公路超高与加宽设计计算方法
图 1 高速公路路基横断面组成示意图
观 ,因而在使用时均有一定的局限性 ,图 2 (2) 所示超高过渡
方式 (绕中央分隔带边缘旋转) 具有较强的通用性 ,在此仅对
图 2 (1) 和图 2 ( 3) 所示两种超高过渡方式在超高过程
中 ,其中央分隔带及路缘石会产生不同程度的变形 ,影响美
2. 3. 1 确定超高缓和段的最小长度
外侧车道超高缓和段最小长度为 :
该方式进行探讨和研究 。
界距离 ,用 Lk表示 。内侧车道超高中不会出现临界断面 。
由 Lk= Bil/ p 和式 (1) 可以推出 :
Lc= B (ib+ il) / p
Lk= ilLc/ (il+ ib)
式中 B 为旋转轴至右侧路缘带外侧边缘的宽度 ,即行
车道宽度 + 左侧路缘带宽度 + 右侧路缘带宽度 ,m ;ib为路面
超高横坡度 , % ;il为路拱横坡度 , % ;p 为外侧车道的超高渐
变率 ,即旋转轴与右侧路缘带外侧边缘之间的相对坡度 (p ≥
1/ 330) 。因为内侧车道超高缓和段的长度与外侧车道的相
等 (也为 Lc) ,故内侧车道的超高渐变率为
2. 3. 3 各断面超高值的计算
如下图 3 ,由于 ①②断面分别处于内侧车道超高段及其
过渡段上的旋转轴上 ,故断面 ①②的超高值均为 0 。
对于 ③断面 ,内侧车道仅增大横坡度 ,其坡向不发生变
化(特殊地 , Ib= il时横坡度也不需要发生变化) 。根据规范
规定 ,在超高过渡段全长范围内 ,内侧车道右路缘带外侧边
图 3 断面位置及超高横断面示意图
图 4 断面 ③超高示意图
2. 3. 2 确定临界长度
缘将以均匀降低的方式进行变化 (即呈直线变化) ,其超高渐
变率为 p′按(2) 式计算 ,如图 4 所示 。图中 x 为超高缓和段
上任意一点距起始断面的距离 。Lc长度范围内任意一点的
对于 ④断面 ,外侧车道在超高过渡中会出现临界断面
(该断面横坡度为 0) ,同样根据规范规定 ,在超高过渡段全
长范围内 ,外侧车道右路缘带外侧边缘也将以均匀升高的方
图 5 断面 ④超高示意图
式进行超高 。如图 5 所示 。
Lc长度范围内在任意一点的超高值为
外侧车道临界断面距超高缓和段起点的距离被称为临
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汽车在平曲线上行驶时 ,因为每个车轮沿着各自独立的
轨迹运动 ,汽车在路上占据的宽度比直线段大 ,因此曲线段
3. 1 计算加宽宽度
3. 1. 1 路面加宽值计算
图 6 平曲线上的路面加宽
如图 6 所示 。图中 R 为平曲线半径 ;Lo为汽车后轴至车
身前边缘的长度 ,解放牌载重汽车可取为 5m ; b 为一个车道
的宽度 ;e 为双车道路面的加宽值 。
由三角形 COD ,得出下列关系 :
∴e = 2 e1= Lo2/ R
由于加宽还与车速有关 ,需考虑由于车速而产生的汽车
摆动宽度值 0. 1V/ R0. 5,故加宽值计算公式为 :e = Lo2/ R + 0.
在圆曲线范围内加宽为不变的全加宽值 ,两端设置加宽
缓和段 ,其加宽值由直线段加宽为零逐渐按比例增加到圆曲
线起点处的全加宽值 。此时在加宽缓和段两端点处形成折
点 ,路容较差 。为了消除此折点使线形圆顺 ,可采用下述插
入曲线的连接方式 (如图 7) ,即使缓和段路面加宽的边缘线
AC 与圆曲线段路面加宽后的边缘弧线切于 D 点 。由 A 到
B 的长度是规定的缓和段长度 。为使路面加宽边缘顺适 ,必
须先求得 l 长度(即 CD) ,然后由 B 点顺垂直方向量出 BC 而
定出 C 点 (BC = K・e) ,于是延长 AC 线并截出 l 长度 ,就得到
D 点的位置 。L 和 K 的数值可近似地由下式计算
l = K・R・e/ lj
3. 2. 2 路基加宽
弯道部分按规定加宽路面后 ,如路肩宽度不足 ,则应加
宽路基 ,以保持所要求的路肩最小宽度 。路基加宽值为 :
在加宽缓和段上 ,路面和路基的逐渐加宽按正比例增加
(如图 8) ,在距离缓和段起点 x 处 ,路面 、路基加宽值 ( bjx、
ex = x・e/ lj ;
BJ X = x・BJ/ lj ;
线长度相等 ,如不设置缓和曲线及超高 ,则应不小于 10m ;
e 、BJ意义同前 。
在不设缓和曲线的弯道上 ,按图 8 所示加宽方式加宽 ,
曲线起终点路面内侧边缘有较突出的转折 ,小半径的弯道尤
为显著 。因此 ,在设计位于此处的挡土墙和有关结构物时 ,
应按下述方法消除转折 。
加宽缓和段长度与超高缓和段 、缓和曲线长度应相一
泥结石路面施工组织设计致 ,并选取大者作为统一的设计值 。当不设置超高及缓和曲
线而仅设加宽缓和段时其长度 lj应不小于 10m。
The Calculation Method of Freeway Superelevation and Broadenning Design
Wang Gongli Yao Li Wang Zhenjun
济南市海绵城市建设施工与验收导则(试行:征求意见稿)〔Abstract〕According to t he mode and process of t he freeway superelevation and broadenning and t he calculation. Met hod of t he two
calculation met hod.
〔Keywords〕freeway ; superelevation ; broadenning ; calculation met hod