高速公路超高与加宽设计计算方法

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标准类别:交通标准
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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

辽 宁 省 交 通 高 等 专 科 学 校 学 报

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

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