對(duì)高速公路超高過(guò)渡段設(shè)計(jì)的探討

李貴沖

（中交遠(yuǎn)洲交通科技集團(tuán)有限公司，石家莊 050051）

對(duì)高速公路超高過(guò)渡段設(shè)計(jì)的探討

李貴沖

（中交遠(yuǎn)洲交通科技集團(tuán)有限公司，石家莊 050051）

公路超高是在公路彎道中，為了消除汽車在圓曲線上行駛時(shí)產(chǎn)生的離心力，在設(shè)計(jì)時(shí)將路線做成外高內(nèi)低的單向坡，以消除汽車的離心力。超高過(guò)渡段的設(shè)計(jì)是否合理，影響著行車安全和路面排水，論文根據(jù)多個(gè)高速公路項(xiàng)目的超高設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)超高過(guò)渡段設(shè)置的不同形式進(jìn)行了探討，為今后公路中的超高設(shè)計(jì)提供一些成熟經(jīng)驗(yàn)。

1 概述

為了消除汽車在圓曲線上行駛時(shí)產(chǎn)生的離心力，在設(shè)計(jì)時(shí)將路線做成外高內(nèi)低的單向坡，以消除汽車的離心力，此單向坡即為公路超高。由直線段正常橫坡變化為圓曲線超高橫坡的路段為超高過(guò)渡段，超高過(guò)渡段的設(shè)置決定著行車的安全性和路面排水的暢通。在公路設(shè)計(jì)中合理設(shè)置超高過(guò)渡段，不僅能保證行車的安全性、舒適性、路面排水的暢通，也能減小施工難度和工程造價(jià)。

2 超高過(guò)渡段的計(jì)算

對(duì)于在緩和曲線全范圍內(nèi)超高漸變的是無(wú)異議的，但對(duì)于緩和曲線設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，若在緩和曲線全范圍超高漸變，則漸變率過(guò)小，不滿足《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD20—2006）的要求。對(duì)于超高過(guò)渡段的計(jì)算，見(jiàn)公式（1）：

式中，LC為最小超高過(guò)渡段長(zhǎng)度，m；B為未設(shè)硬路肩的公路旋轉(zhuǎn)軸至行車道(設(shè)路緣帶時(shí)為路緣帶)外側(cè)邊緣的寬度，m；設(shè)有硬路肩的公路時(shí)，為旋轉(zhuǎn)軸至硬路肩外側(cè)邊緣的寬度，m。Δi為超高坡度與路拱坡度代數(shù)差，%；P為超高漸變率。

對(duì)于超高漸變率的取值范圍，規(guī)范中給出規(guī)定：從利于路面排水考慮，正常橫坡度由2%（或1.5%）過(guò)渡到0%路段的超高漸變率不得小于1/330[1]。最大值見(jiàn)表1。

表1 最大超高漸變率

3 超高過(guò)渡段的設(shè)置方式

對(duì)于緩和曲線設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，為保證超高漸變率符合規(guī)范要求，只能在緩和曲線其中一段完成超高過(guò)渡時(shí)，筆者通過(guò)參加多個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)各個(gè)設(shè)計(jì)單位之間、各個(gè)地方之間選用的超高過(guò)渡段設(shè)置存在一定的差異。主要分三種不同的情況。

1）外側(cè)型，即以ZH和HZ點(diǎn)為超高過(guò)渡段起終點(diǎn)，見(jiàn)圖1。

圖1 外側(cè)型超高過(guò)渡方式圖

這種超高過(guò)渡段的特征是，是在靠近直線端漸變，靠近圓曲線的部分緩和曲線是全超高，此部分全超高的緩和曲線上的曲率半徑有可能大于該圓曲線超高值對(duì)應(yīng)的最大半徑。

為了更明了的說(shuō)明問(wèn)題，例1：某高速公路設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h，全線最大超高按8%控制，不設(shè)超高的最小圓曲線半徑R=2500m。在K30+100處，圓曲線R=1400m，緩和曲線Ls=180m。根據(jù)規(guī)范要求，圓曲線半徑（R=960～1410m）選用3%的超高，根據(jù)公式(1)計(jì)算，只能在部分緩和曲線上進(jìn)行超高過(guò)渡，若按圖1外側(cè)型超高漸變方式，漸變結(jié)束處的緩和曲線曲率半徑大于1 410m，根據(jù)半徑對(duì)應(yīng)的超高，R>1410m應(yīng)該選用2%的超高。

外側(cè)型超高漸變方式的特點(diǎn)，是超高漸變?cè)O(shè)置的偏保守，但對(duì)于超速的小客車來(lái)說(shuō)是有利的，對(duì)于速度相對(duì)較慢的重型大貨車的舒適感是有一定影響的。

2）內(nèi)側(cè)型，即以HY和YH點(diǎn)為超高過(guò)渡段起終點(diǎn)，見(jiàn)圖2。

圖2 內(nèi)側(cè)型超高過(guò)渡方式圖

這種超高過(guò)渡段的特征是，是在靠近圓曲線端漸變，靠近直線的部分緩和曲線是不設(shè)超高的，此部分不設(shè)超高的緩和曲線上的曲率半徑有可能小于不設(shè)超高的最小圓曲線半徑。

同樣是例1中的高速公路項(xiàng)目，在K15+815處，圓曲線R=970m，緩和曲線Ls=180m，根據(jù)規(guī)范要求，圓曲線半徑（R=960～1410m）選用3%的超高，若按圖2內(nèi)側(cè)型超高漸變方式，注意的就是，要核查不設(shè)超高的緩和曲線上的曲率半徑是否R<2500m，因?yàn)镽<2500m應(yīng)該設(shè)置超高，就需要調(diào)整A點(diǎn)位置。

內(nèi)側(cè)型超高漸變方式的特點(diǎn)，需要核查不設(shè)超高的緩和曲線曲率半徑是否滿足要求，若不滿足要求，相對(duì)會(huì)影響乘車人的安全感和舒適感，尤其是超速的小客車駕乘人。

3）中間型，即在緩和曲線中間區(qū)段設(shè)置超高過(guò)渡段，見(jiàn)圖3

圖3 中間型超高過(guò)渡方式圖

這種超高過(guò)渡段的特征是，是在緩和曲線中間漸變，起終點(diǎn)既不是ZH(HZ)點(diǎn)，也不是HY（YH）點(diǎn)，但是,對(duì)超高過(guò)渡段起終點(diǎn)（A、B點(diǎn)）的曲率半徑有要求，即A點(diǎn)緩和曲線的曲率半徑為不設(shè)超高圓曲線最小半徑，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲率半徑不大于該彎道超高值對(duì)應(yīng)的曲線半徑的高限值。還是例1中的某高速公路項(xiàng)目，K40+776處，圓曲線R=1200m，緩和曲線Ls=180m。這里有個(gè)問(wèn)題，A點(diǎn)的不設(shè)超高圓曲線最小半徑是理論上是使用80km/h對(duì)應(yīng)的R=2500m，但是實(shí)際操作中某些設(shè)計(jì)院采用120km/h對(duì)應(yīng)的R=5500m。這主要考慮到現(xiàn)在高速上小客車的行車速度一般都大于設(shè)計(jì)時(shí)速，采用120km/h的最小半徑，對(duì)行車安全是有利的。B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲率半徑不大于該彎道超高值3%對(duì)應(yīng)的曲線半徑的高限值R=1410m的。

中間型超高漸變方式的特點(diǎn)和第一種外側(cè)型比較相似，是超高漸變?cè)O(shè)置的偏保守，但對(duì)于超速的小客車來(lái)說(shuō)是有利的，對(duì)于速度相對(duì)較慢的重型大貨車的舒適感是有一定影響的。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，3個(gè)形式的超高過(guò)渡段各有優(yōu)缺點(diǎn)，規(guī)范沒(méi)有明確要求超高過(guò)渡的形式，無(wú)論采用那種方式都是可以的，但都要核查曲率半徑，采用保守?cái)?shù)值，以保證行車的安全性和舒適性。

這3種形式可以根據(jù)實(shí)際情況靈活采用，例如，為保證排水暢通，根據(jù)0%超高位置的設(shè)置，來(lái)選擇超高漸變方式；在實(shí)際工程中根據(jù)構(gòu)造物的設(shè)置情況，選用合適的超高過(guò)渡方式，可以避免在特殊構(gòu)造物上超高漸變，不僅能減小施工難度和工程造價(jià)，還能保證構(gòu)造物橫向排水暢通。

【1】JTGD 20—2006公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Study on Highway SuperelevationTransitionSegmentDesign

LI Gui-chong
(ChinaroadsTrafficScience&TechnologyGroupCo.Ltd.,Shijiazhuang 050051,China)

Highway isinhighwaycurve,inordertoelim inatethecentrifugalforceproducedwhen theautomobilerunson thecircularcurve, in thedesign the routemadehigh low ofunidirectionalslope,toelim inate thecentrifugal forceofacar.Ultrahigh transitionsection design is reasonable,affecting thetrafficsafetyand roadsurfacedrainage,thispaperaccording to thehighwayprojectofsuperhighdesignexperience,of ultrahigh transitionperiodsettingdifferentformsarediscussed,forfuturehighwaySuperelevationDesignprovidesomematureexperience.【關(guān)鍵詞】單向坡;超高;過(guò)渡段;安全性;舒適性

unidirectional；slope；superelevation；transitionsegment；com fortsafety

U412.36+6

A

1007-9467（2016）08-0118-02

10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.030

2016-03-14

李貴沖（1984～），男，河北邯鄲人，工程師，從事公路設(shè)計(jì)與研究，（電子信箱）47108530@qq.com。