城市道路設計中超高和加寬值設計研究

王文菊

摘?要：根據(jù)城市道路設計相關規(guī)范，研究了城市道路設計中超高值和加寬值的必要性、計算方法和其它相關方面。本文根據(jù)超高值和加寬值的相關概述以及社會實踐操作研究方面，對城市道路設計中超高值和加寬值的設計進行相關的研究和探討。

關鍵詞：城市道路設計;超高值;加寬值;研究

隨著當代社會迅速發(fā)展的經(jīng)濟，我國在城市發(fā)展上突飛猛進，城市交通是城市發(fā)展的重要因素，城市交通建設的重要性就不言而喻，同時經(jīng)濟的猛漲式發(fā)展使城市交通在相關建設上有著更高一層的要求，城市交通的便捷性、舒適性和安全性顯得更加重要。隨著社會科技的發(fā)展，道路設計軟件的不斷改進，道路設計過分依賴于設計軟件，而對超高和加寬值存在對原理認識不清楚的情況，所以本文對城市道路設計中超高值和加寬值進行相關分析和研究。

1??城市道路設計中超高的相關概述

1.1?超高的設計必要性

超高是指在城市道路設計時，為抵消車輛在平曲線路段上行駛時所產(chǎn)生的離心力，將路面做成內(nèi)向性傾斜的單向橫坡的一種斷面形式。當汽車在彎道上行駛時，將會受到橫向力的作用。為了讓汽車在彎道或圓曲線上行駛時能夠獲得相對的向圓心內(nèi)側(cè)的橫向性的分力，超高的作用就在此刻很好的體現(xiàn)，這時的超高值就會來克服絕大部分離心力，并且減少橫向力。

1.2?超高相關公式計算

對于減小橫向力有幾種方法，第一是增大曲線的半徑，但是這個在實際的相關操作中有著很多困難;第二是降低車速，在城市道路設計中，這種方法的出現(xiàn)率并不高，同時也不被設計師所推薦;第三是增大向內(nèi)側(cè)傾斜的橫坡度，也就是設計相對的超高橫坡，這種方案的好處在于成本比較低，并且效果顯著，在城市道路設計中很常見，在設置超高值之后的計算公式是μ=V^2/127R-i。在城市道路的超高值中，對最大超高值和最小超高值有規(guī)定，而超高橫坡度一般按照行車速度、半徑大小、路面情況、自然條件和車輛情況來決定，根據(jù)道路最大的超高值確定最小超高等于路面拱度。當v取設計車速，μ取摩阻系數(shù)，則I=V^2/127R-μ。

1.3?確定道路設計的超高值

城市道路設計中曲線部分必須要根據(jù)汽車行駛過程中將承受的離心力，讓相對于路面超高駕駛車輛所產(chǎn)生的橫向力與輪胎和路面之間產(chǎn)生的摩擦力相互抵消，以此來維持在曲線上的橫向穩(wěn)定性，從而保持車輛可以以正常的行駛速度前進。在城市道路設計中，超高計算首要考慮的就是橫向摩擦力，并且在盡最大可能的情況下，把橫向摩擦力控制在最低，且在國家規(guī)定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)。當確定設計速度之后，超高值的確定就主要在于曲線半徑、氣候條件和地面粗糙情況，當在多雨或者較為潮濕的區(qū)域，則更需要注意城市道路設計超高值的確定，因為過大的超高值可能會導致所駕駛的車輛發(fā)生向內(nèi)側(cè)方位傾斜，若在曲線路段出現(xiàn)過多車輛時，曲線或彎道內(nèi)的車速將會較低，城市道路設計的橫坡坡度方面則更加需要控制在合理且恰當?shù)姆秶鷥?nèi)。

1.3.1 橫力向系數(shù)

橫力向系數(shù)的大小決定著汽車在行駛過程中的穩(wěn)定程度、乘客乘坐的舒適度、車輛消耗的燃料和輪胎的使用壽命等方面。所以橫力向系數(shù)的選用第一步是確立汽車在曲線路段駕駛時橫向面的抗滑度、穩(wěn)定性以及乘客乘坐的舒適度;第二步是考慮汽車使用的普及程度及該車輛的橫力向系數(shù)與車輛整體的匹配情況。一般來說，在燃料消耗和輪胎磨耗程度一定的情況下，橫向力系數(shù)是不能超過0.15的。

國家規(guī)定相應的城市道路設計橫力向系數(shù)與曲線半徑之間存在著相對性的關系，當曲線半徑存在于不設超高最小半徑和設超高最小半徑一般值之間時，橫向力系數(shù)為0.067;當曲線半徑介于設超高最小半徑一般值和設超高最小半徑極限值之間時，橫向力系數(shù)為0.14到0.16。所以根據(jù)這些規(guī)定數(shù)據(jù)以及路面路段的實際情況來看，當公路平曲線半徑較大，離心力較小時，路面摩擦力足以保證汽車沿雙向路拱外側(cè)行駛的安全性，此時，城市道路設計中應該把設超高最小半徑一般值排除在外，如若在選擇超高最小半徑一般值時，相對應的橫力向系數(shù)也應在0.067到0.10之間靈活采用。

1.3.2 相關的設計速度

不同的超高橫坡度通常采用相應城市道路對應等級的設計速度來進行計算和設計。但是，通常情況下當?shù)缆非€段的設計速度和運行速度相差大于20km/h，就說明該曲線相關參數(shù)的設置屬于不合理范圍，這時就應該對該路段增加相應的安全措施;當速度相差小于20km/h，也就代表這段超高橫坡度的合理性。

1.3.3 超高的方式

城市道路設計超高方式一般根據(jù)地形狀況、車道數(shù)、超高橫坡值、橫斷面形式等因素決定。無中間帶道路的超高方式有三種：繞路面內(nèi)邊緣旋轉(zhuǎn)、繞路中線旋轉(zhuǎn)、繞路面外邊緣旋轉(zhuǎn)。第一種是繞路面內(nèi)邊緣旋轉(zhuǎn)，通常用于新建工程;第二種是繞路中線旋轉(zhuǎn)，經(jīng)常用在改建工程;第三種是繞路面外邊緣旋轉(zhuǎn)，可用于路基外緣高程受限制或路容美觀有特殊要求的道路。有中間帶道路的超高方式又有其他三種不同的方式：第一種是繞中間帶的中心線旋轉(zhuǎn)，通常應用中間帶寬度較小的道路;第二種是繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)，這是較為常見的方式，有中間帶道路都可采用，宜用于雙幅和四幅的城市道路;第三種是繞各自行車道中線旋轉(zhuǎn)，一般使用于車道數(shù)大于4條的道路。單幅路及三幅路機動車道一般都繞中軸旋轉(zhuǎn);雙幅路及四幅路機動車道通常繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)，這樣就使兩側(cè)車行道變成單獨的超高橫斷面。

2??城市道路設計中加寬的相關概述

2.1?加寬的設定意義

當車輛在行駛的曲線道路中，各個輪胎的運行軌跡半徑各不相同，且后內(nèi)輪是所有車輪半徑中最小的一個，它偏向于彎道或者曲線內(nèi)側(cè)方位，所以在曲線內(nèi)側(cè)或者彎道內(nèi)部應該增加路面的寬度，以此來保證在曲線行駛過程中車輛的安全和順暢。根據(jù)國家相關的規(guī)范要求：當圓曲線的半徑小于或者等于250m時，應在相應的圓曲線所在范圍內(nèi)設置加寬。

2.2?加寬相關公式計算

在設置加寬時，也應考慮相對應的車輛行駛速度，并且在曲線上也要根據(jù)汽車行駛時的不同方位和不同位置來對相應的加寬值進行調(diào)整，則可計算單車道路面的內(nèi)側(cè)的加寬值為e內(nèi)= L^2/2R+ 0.05V/。（e表示車道內(nèi)側(cè)加寬值，L表示汽車后軸到前面保險杠的距離，R為加寬的圓曲線半徑，V表示行車時的速度）圓曲線半徑與加寬值存在著一種特殊的關系，當圓曲線半徑較小時，相對應內(nèi)外側(cè)車道的加寬相差值將可能會大。若內(nèi)外側(cè)車道都需要分別對加寬值進行不同程度的改變，且此加寬值較大時，可以通過使用計算公式來確定加寬值。

3 結(jié)語

城市道路設計中超高值和加寬值計算方面的彈性數(shù)值相對于一般城市道路設計實際情況來說選擇范圍較大，彈性程度也較大，城市道路設計中超高值和加寬值在選擇使用方面必須要考慮到駕駛車輛的安全系數(shù)以及道路的具體情況。我國早期發(fā)布過相關方面的城市道路設計規(guī)定范圍內(nèi)數(shù)據(jù)，如果在實際情況中行駛車輛和規(guī)范存在著差異時，就必須要確定相對應的超高值和加寬值，要使相對應的超高值和加寬值符合實際情況和規(guī)定數(shù)據(jù)，且保持著相對較高的安全系數(shù)，從而來保證行駛車輛和乘坐人員的生命安全。

參考文獻：

[1]周文靜.關于城市道路設計中超高和加寬值的探討[J].建材與裝飾，2019（05）：283-284.

[2]王成玉.關于城市道路設計中超高和加寬值的探討分析[J].城市道橋與防洪，2015（06）：28-31+8.

[3]程世洋，李研.關于城市道路彎道超高靈活性設計運用[J].城市道橋與防洪，2013（09）：9-10+6.

[4]姜誠，張忠杰.城市道路圓曲線加寬設計研究[J].市政技術，2019，37（02）：42-44+146.