公路超高缓和设计论文

浅谈公路超高缓和设计

摘要：合理的超高设计，对公路的行车安全和舒适性是十分重要的，文章结合超高的相关设计因素，针对超高缓和段的设计长度和过渡方式，以及适用条件和注意事项进行探讨。

关键词：超高过渡方式超高缓和段超高渐变率超高设计方式超高值的采用

1、超高过渡方式

根据公路横断面形式的不同，超高过渡方式可分为无中间带道路、有中间带道路和分离式断面道路。

1.1无中间带道路的超高过渡

若超高横坡度等于路拱坡度，路面由直线上双向倾斜路拱过渡到曲线上有超高的单向倾斜形式，只需使行车道外侧绕中线逐渐抬高，直到等于内侧横坡为止。

当超高坡度大于路拱坡度时，可采用以下三种方式过渡：

(1)绕内边线旋转：先将外侧车道绕路中线旋转(图1(a))。该方法多用于新建工程。

(2)绕中线旋转(图1(b))。该方法多用于旧路改建工程。

(3)绕外边缘旋转(图1(c))。该方法使用较少。

1.2有中间带道路超高过渡

(1)将两侧行车道绕中央分隔带中线旋转(图2(a))。此时中央分隔带呈倾斜状。中间带宽度较窄（≤4.5m）,中等超高率时可采用。

(2)将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转(图2(b))。各种宽

度的中间带都可以用。

(3)将两侧行车道分别绕各自的中心线旋转(图2(c))。适用于车道数大于4条的公路。

1.3分离式断面道路的超高过渡

由于上、下行车道各自独立，其超高的设置及其过渡可按两条无分隔带的道路分别处理。

2、超高缓和段长度

2.1超高缓和段长度的计算公式

超高缓和段长度是指双向横坡抬到单向超高横坡的过程所需长度，一般用

式中：lc——最小超高过渡段长度（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）；

δi——超高坡度与路拱坡度的代数差（%）；

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。

根据上式计算的超高过渡段长度应凑成5m的整倍数，并不小于10m的长度。

2.2超高渐变率的选用

在考虑超高缓和段长度时，应将超高渐变率控制在一定的数值范围内。超高渐变率太大，路容不美观，乘客不舒适；太小，纵向排水困难。我国路线规范规定了不同设计速度的最大超高渐变率

(见表1)。

在相同的超高缓和段长度下，至旋转轴距离越宽，超高渐变率越大；同时路幅扭转的角速度也相同，即旋转路幅越大，超高渐变率的值越大。出于排水考虑，车道横坡度由-2%（或-1.5%）过渡到2%（或1.5%）的路段超高渐变率p不得小于1/330。

2.3超高渐变率的影响因素：

(1)控制路面外侧边缘的加速度（或路面内侧边缘的降低速度）路面外侧边缘的加速度（以u表示）

(2)以路面前进方向为旋转轴的路面旋转角速度不超过一定的

限度。超高时的路面旋转角速度为每单位时间内所转过的角度：旋转角度在p相同时，因超高形式不同而其值不同。由试验知，当绕中轴旋转时的超高旋转角速度ω的取值在0.032—0.048

（rad/s）时，或当绕内边轴旋转时的超高旋转角速度ω的取值在0.016—0.024（rad/s）时，司乘人员无不舒适之感。显然(2)对驾驶员和乘客舒适程度的影响比(1)更大。

3、超高缓和段设计方式

3.1 lc＝ls

在确定缓和曲线长度时，已经考虑了超高过渡段所需的最长度，故一般取lc=ls；此时缓和曲线上反超段较短，视觉上超高过渡平顺，行车舒适；但由于超高过渡长度较大，计算施工复杂，超高段中央分隔带排水长度较长。

3.2 lc＞ls

若计算出的lc＞ls此时应修改平面线形，使ls≥lc。当平面线形无法修改时，可将超高过渡起点前移，即超高过渡在和曲线起点前的直线路段开始，路面外侧以适当的超高渐变率逐渐抬高，使横断面在zh（或hz点）渐变为向内倾斜的单向路拱横坡（临界断面）；美国aashto对于超高缓和段设计多采用超高过渡点前移的方法，即将一部分超高缓和段放在直线上，这样可以减小离心力的峰值和产生横向摩擦需求。

3.3 lc＜ls

若ls＞计算出的lc，如果超高渐变率p≥1/330，仍取lc＝ls；否则在曲线全长范围内过渡超高易造成排水不畅，为了避免此问题，我们可以采用下列超高过渡方式：

(1)超高的过渡仅在缓和曲线的某一区段内进行，根据几何关系，lc在ls上放置有三种位置关系：

①超高缓和段从zh+l点开始，至hy点结束。在l段内，保持直线段的双向路拱形式。此时，应分析在l段内车辆的受力情况。

②超高缓和段从zh点开始，到zh+lc点结束，从该点到hy点的l内为全超高。

③将超高缓和段设在缓和曲线的中间部分。

(2)超高过渡在缓和曲线全长范围内进行，可按两种超高渐变率分段进行。即第一段从缓和曲线起点由双向路拱坡以超高渐变率

1/330过渡到单向路拱横坡，第二段由单向路拱横坡过渡到缓和曲线

终点处的超高横坡。

综上，可知超高缓和段设计是没有定式的，可根据缓和曲线长度、圆曲线半径及超高值的实际情况，合理选择超高缓和段的设置方式。

4、超高值的采用

当运行速度较高时，如果没有足够大的超高横坡，车辆可能出现向外侧滑事故；但当设计速度较高、路拱超高横坡较大但运行速度较低或有不利侧风时，装载较高的货车容易出现向内侧翻事故，根据调查得知，当超高横坡大于6%时，易于出现这一现象。

因此，当交通组成中大型货车比率较高时，最大超高值宜控制在6%。当需要设置大于6%的超高时，宜根据不同条件，分别进行特殊设计。(1)圆曲线半径大于安全运行的临界半径，规范确定平曲线最小半径时，考虑到一般性和普遍性原则，横向力系数μ均留有一定的安全度。特殊情况下，一般高速公路μ取0.15，低等级公路μ取0.20不会引起安全问题。(2)圆曲线半径小于安全运行的临界半径，如果仍然设置6%的超高，运行速度较高的车辆存在安全隐患，这时可按快、慢车道分别设置超高，并附以必要的分道限速行驶标志。例如,双向4车道高速公路，可将内侧车道作为快车道，按一般原则设置超高，外侧车道和硬路肩按慢车道设置超高。

5、结束语

曲线路段是事故多发段，超高则是曲线设计的关键部分，好的超高设计可以减少事故和危险。因此，超高缓和段的设计对平纵面