論超高緩和段的設計理論在道橋施工中的應用

孫長輝

【摘 要】公路平面線形設計包括直線和曲線設計。當汽車行駛在曲線路段時，由于慣性的作用而產生離心力，為抵消車輛在平曲線路段上行駛時所產生的離心力，在該路段橫斷面上設置的外側高于內側的單向橫坡，從直線路段的橫向坡漸變到曲線路段有超高單向坡的過渡段。超高設計的合理與否，不僅直接影響到行車的安全、路面排水順暢，而且還影響路容的美觀。

【關鍵詞】超高緩和；道橋施工；設計應用

引言

本文主要介紹了超高過渡段和緩和曲線之間的相互關系，并提出進行超高設計的具體計算方法。從而提高高速公路行車的“高速、安全、舒適”的性能。根據路線設計規范，由直線段的雙向路拱橫斷面逐漸過渡到圓曲線段的全超高單向橫斷面，其間必須設置超高過渡段，過渡段長度，應湊整成5m的倍數，并不小于20m的長度。

一、高等級公路緩和段設計規范

高速公路的超高部分應設計有緩和段，此種設計包括了兩個方面的內容，一則是超高緩和段長度的設計；二則是超高緩和段在緩和曲線長度的設計。為了滿足此種要求，超高緩和度長度的設計應當符合國家的相關規范，如：公路路線設計規范，其中規定最小的超高緩和段長度來設計。第二個方面則需要按照規范的標準，當圓曲線半徑小于不設超高最小圓曲線半徑的時候，圓曲線與直線相接的緩和曲線，即利用回旋設計來計算。利用公式計算當圓曲線半徑和緩和曲線的參數為定值的時候，緩和曲線的長度也就固定，而緩和曲線上的任何一點的曲率半徑則在一個范圍內。

二、最大、最小超高的合成坡度

按照超高橫坡的計算公式分析，可以計算獲得一個曲線的超高橫坡值，按照前面所述的規范規定，超高橫坡度的計算是按照形成速度、半徑、路面材料、自然條件、車輛構成等情況進行綜合確定。當超高橫坡度的計算小于路拱坡度值的時候，應設置等于路拱橫坡的超高；高速公路、一級公路的超高橫向坡度影響小于10%，其他公路則小于8%，而存在積雪的路面應小于6%。同時在規范中規定對個等級公路不同半徑下的公路規定了超高的橫坡值，但是標準中關于超高的規定和附錄中的說明可以看出，超高的設置在特殊的情況下是應因地制宜的，如在特定的環境下，一條平原丘陵區中的三級公路，路面為中級路面，路拱橫坡按照各方面的因素綜合設定為4%，如果一平曲線半徑的范圍是750m～1 500m之間則根據規范其超高橫坡則是2%，但是因為其路拱為4%，因此范圍內半徑所選擇的超高橫坡為4%。同時設置超高橫坡的時候，還應對合成坡度的大小進行綜合考慮，從而提高路面降水可以即使的排除，從而提高路面的通行能力。

三、全超高段高橫坡設計

按照以往的設計方式，全超高橫坡為單向的路拱橫坡，資料顯示與計算公式仍然是此種思路，但是規范中卻在硬路肩坡度規定對其超高橫坡有明確的規定，而在規范中沒有相應的體現，所以一些設計仍然將全超高路段的超高橫坡設計為單向路拱橫坡，這與規范的硬路肩超高橫坡是矛盾的，規范規定硬路肩大于或者等于2.25m，應設置外傾斜橫坡，當橫坡值大于8%的時候，曲線外側應設置相內傾斜的橫坡，其參考值為行車道的橫坡相等；當硬路肩小于2.25m時候，曲線外側路肩橫坡方向和其坡度參數應與行車道一致、因此在設計全超高路段的橫坡時，以路肩參數和橫坡值為標準。

四、超高緩和段長度與位置設計

按照設計規范的要求，超高緩和段的長度可以按照公式進行計算，其中超高緩和段的長度；旋轉軸至行車道外出的邊緣寬度；超高坡度與路拱坡度的代數差值；超高漸變率是公式中涉及的參數。規范對超高漸變率有明確的規定，如：某公路在平原上，丘陵地區為二級公路，一個平曲線點偏為30°，半徑為1 000m，則設定全超高為3%內，超高旋轉軸為公路中心線，按照規范的要求則可以取漸變率為1/330和1/200，此時求得的超高緩和段長度則為74.24m和45m；此時需要考慮平面曲線形組合要求設置緩和曲線，按照視覺要求其值應小于一定的范圍，此范圍設定在100m～1 000m之間，則取緩和段長度為120m；按照平曲線的長度要求，可以求出緩和段的長度的范圍。

從綜合數據的分析中可以得到，緩和曲線的長度在175m～260m之間的線形是最佳的，但是這個數據遠遠大于超高緩和段的長度，對于此曲線，該路段的超高緩和段就會形成多種設計方案，在設定曲線長度為180m時，一種取超高緩和段的長度與曲線長度相等，則平均的超高漸變率得出的結果為1/800，遠遠小于1/330的規范要求，因此采用變超高漸變率的方法來實現，即在路拱范圍在±2%時采用1/330；而在路拱為2%～3%的時候采用1/2350來設計。但是此種設置超高的方式在挖方的路段是不適宜的，會造成一側挖方的邊溝出現積水。同時對于縱坡換路段也并不適宜，使得合成坡度過小排水出現困難，所以適宜在填方路段或者干旱地區使用。

在高速公路中因為環境和地理因素的影響，規劃中會出現一些特殊的曲線組合，超高設置的時候應進行區別對待。如：兩個反向緩和曲線徑向連接成為一個S型，如果按照常規的方法進行設計，通常是對前一個曲線的線路的路拱橫坡進行全超高恢復為正常的雙向路拱橫向設置超高值全超高的參數。而設置路拱橫坡是為了保證行車安全，在直線路段則是為了快速排除路面的積水，在曲線上為了抵消部分離心力和橫向排水，在S型的曲線逕相連接的位置的路拱橫坡值不能按照常規而一概而定，如：在一些立交匝道或者超高緩和段較短的路段中，超高漸變率較大甚至超高定值，采用曲線逕相連接位置的路拱橫坡值可以為平坡，以此獲得較小的橫坡代數差值，使得超高漸變率變小。

工程實例如：平曲線在平面交叉路口上，按照規范取值超高會過大從而影響施工和使用，，使得平面交叉道口的里面設計增加難度，行車不暢，此時可以根據交叉路口的實際行車速度進行超高值的選擇，即按照行車主線車速的50%～80%來設計，或者對路段進行限速。這僅僅是一種方式，在實際的設計中應按照工程實際情況進行斟酌。

五、結語

對于公路和橋梁過渡段出現的一些沉降不均、變形，這是公路橋梁建設過程中比較突出的一個問題，會影響公路路面的平整度和平順度，同時也影響了人們行車個安全性和舒適度。因此在進行路橋過渡段的設計施工時，要重視結合工程的實際情況來進行考慮，采取科學合理的設計，從而提高公路路橋超高緩和段的道路質量。這樣才能保證道路橋梁的平順度，保證人們行車的安全性和舒適性。

參考文獻：

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