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公路路线线性设计时的注意事项

新闻时间:2020-05-23 文章来源:未知 文章作者:ztcjjt

  摘要:公路路线线形是公路的骨架,路线设计的好坏直接影响着整个公路路基、桥涵、交叉、沿线设施等构造物的规模和投资。本文从小转角、分离式隧道处的平面布线、公路平纵面线形的组合及缓和曲线长度的采用等方面探讨了公路路线线性设计时应注意的一些事项。
  关键词:公路路线;线性设计;注意事项
  1、小转角
  公路平面线形中转角在7°以下时,曲线长度就显得比实际短,驾驶员容易产生急转弯的错觉而急忙转向,造成行车事故转角越小愈显著在高等级公路平面线形设计中,应尽量避免采用小转角无论是纸上定线或是实地定线,采用小转角是较简单的布线方法,有些选线人员常以设置小转角来解决定线中遇到的困难,而要取消一个小转角常常要费很大功夫,要反复移动前后的路线,有时还要增加一些工程对设计速度低的公路,小转有对行车安全影响不太大,在工程艰路段个别小转角是可以的但对设计速度高的公路设置小转角一定要慎重,同时保证圆曲线的最小长度。
  2、分离式隧道处的平面布线
  高等级公路的路面较宽,隧道的净宽也相应较宽在高等级公路上的隧道多为分离式的,即在上、下行两个方向上各建一座隧道,但在分离式隧道两端的路基又多为整体式的,即上、下行双向都在一个平面上分离式隧道相邻间的净距,与围岩地质条件、断面形状和尺寸、施工方法等因素而不同如111级围岩,相邻隧道间的最小净距为2×B(B为隧道开挖断面的宽度),双向四车道的隧道,间距一般在30~50m之间。
  如何将整体式路基的中线分为分离式路基的两条中线,一般有两种作法,一种是采用设置四个小转角的简单办法,即在隧道分离前设置两个小转角,将中线分开,过隧道后又设置两个小转角,将中线合拢这种方法虽然方便易行,但明显地降低了平面线形的标准,对行车安全十分不利;第二种作法是适当扭动隧道轴线,延长或后退隧道两端的转角点,并在隧道两端的转角点外采用不同或相同的平曲线半径,在曲线上将中线分开,这种方法虽在定线这程中有一定难度,但保证了平面线形的技术标准。
  3、公路平纵面线形的组合
  为保证汽车行驶的安全与舒适,应把道平、纵、横三面结合作为立体线形来分析研究平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线,并保持视觉的连续性保持竖曲线半径和平曲线半径大小的的均衡是线形设计的重要环节,即平曲线半径大时,竖曲线半径也要相应的大,均衡对视觉可获得美学上的满足,当平面和纵面都对司机吸引力一样时,司机的注意力就集中,汽车驾驶员和乘客对线形就会产生一种心旷神怡的感受平曲线和竖曲线达到均衡以后,不但线形顺滑优美,而且视觉良好,行车安全舒适平、纵曲线均衡,主要应做到以下几点:
  ①选择合宜的合成坡度。山区纵坡大的路段插入小半径曲线,合成坡度过磊,对行车安全不利,车辆易出事故平原区,纵坡很小,平曲线变坡点附近的合成坡度过小,排水不利,妨碍高速行车,故一般不应小于0.5°,考虑行车安全,在冬季路面有积雪、结冰的地区,和自然横坡较陡峻的傍山路段,合成纵坡必须小于8°。
  ②平曲线与竖曲线对应。平曲线应包竖曲线能获得行驶安全及平顺优美的线形,根据透视图的分析研究,得出如下结论:平竖曲线顶点重合,为理想及满意情况;平竖曲线顶点错开l/4,为较满意情况;平竖曲线顶点错开l/2,为很差情况配合得好的线形是竖曲线起迄点最好分别放在两个缓和曲线中间,其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上,也不要放在圆弧段之内若做不到竖曲线与平曲线较好的配合,且两者半径都小于某限度时,宁可把平竖曲线错开相当距离,使平曲线位于直线坡段上或竖曲线位于直线上。
  ③平竖曲线半径大小要均衡,避免线形突变。研究认为:当平曲线半径在1000m以下时,竖曲线半径宜为平曲线半径的15~20倍,此时可获得视觉与工程费用经济的平衡。道路线形设计时要避免线形的突变,并以顺适的线形连接与配合平纵面线形的组台应避免下列情况:凸线竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部,不得插入小半径平曲线;凸线竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部,不得与反向曲线的拐点重合;直线上的纵面线形不应反复凹凸,避免出现使司机视觉中断的线形,如驼峰、暗凹、跳跃等;长直线或长陡坡的顶端避免小半径的曲线;相邻坡段的纵坡及相邻曲线的半径不宜相差悬殊;道路各几何部分的尺寸应圆滑渐变。
  4、缓和曲线长度的采用
  直线、圆曲线、缓和曲线是公路平面线形的主要组成要素,当汽车行驶在公路上时,从直线进人圆曲线,驾驶员应逐渐改变前轮的转向角,使其适应相应半径的圆曲线,前轮的逐渐转向是在进人圆曲线前的某一路段内完成的在直线上半径无穷大,圆曲线半径为R,从直线过渡到圆曲线,汽车的行驶曲率是不断变化的,这一变化路段即为缓和曲线段。
  目前在公路线形设计中,一些设计人员对缓和曲线的采用存在几种不同的情况:有的只采用《公路路线设计规范》规定的的最小缓和曲线长度,有的考虑视觉需要而采用R/9的缓曲长度;还有个别不考虑地形、地物的实际情况,采用过长的缓和曲线,因而增大了工程规模,提高了造价。笔者结合设计规范和工作实践,认为决定缓和曲线长度的因素如下:
  ①离心加速度的变化率所需的长度。离心加速度从直线上的零增加到进人圆曲线时的最大值,离心加速度变化率应限制在使汽车驾驶员和乘客都感到舒适的范围内,离心加速度变化率一般为P=0.5~0.6(m/s3),缓和曲线长度Lh=0.036V3/R(m),速度单位V(Km/h)缓和曲线长度与行车速度成正比,与平曲线半径成反比,即平线半径越小,缓和曲线愈长。
  ②驾驶员操作方向盘所需的反应时间。一般驾驶员操作汽车方向盘所需要的时间,世界多数国家按行车速度行程式的3~5s距离考虑,我国《公路路线设计规范》按计算行车速度3s行程距离确定缓和曲线最小长度,Lh=Vt=0.83V(m)这个长度与行车速度成正比,速度越大,缓和曲线愈长,相对来说也是与平曲线半径成正比,因速度越高,平曲线半径也愈大。
  ③视觉和线形景观所需的长度。回旋曲线的基本公式为RLh=A2(A为回旋参数),也是曲线半径R越大,回旋曲线Lh越短,即长度与平曲线半径成反比但是,为了满足视觉和景观的需要而导入R/3≤A≤R的条件式,即回旋曲线的参数必须大于R/3和小于R时才能满足视觉和景观的要求,这时回旋曲线的长度Lh=R/9~R,这时线形舒顺协调,也就是说平曲线半径越大,回旋线愈长,其长度与平曲线半径成正比。
  回旋曲线能能适应各种地形、地物条件,对圆曲线或直线都不能适应的地形、地物情况下,选取适当的回旋曲线,能较好的满足约束条件,使线形较好的满足各方面的限制条件在具体设计中,如何正确合理的采用缓和曲线长度呢?个人认为《公路工程技术标准》规定的缓和曲线最小长度和超高缓和率所需的缓和曲线长度,在任何情况下都必须满足如视觉诱导需要,而又不过分增加工程,可采用按视觉条件要求的缓和曲线长度,一般根据计算比较取最大值地形、地物特殊需要时,可根据实际情况采用较长的缓和曲线缓和曲线长度除满足要求的最小值外,考虑线形组合要求,圆曲线长度Ly与级和曲线长度Lh之间的大小最好满足Lh:Ly:Lh=l:l:l:l或l:2:1为宜,以保证线形组合的协调、均衡。

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