超高过渡介绍

公路超高过渡一、低等级公路超高计算【示例1】山岭重丘区某新建二级公路，设计速度为40km/h，其中一平曲线半径R＝150m，缓和曲线Ls＝70m，路面宽度为B＝7.0m，路肩宽度为0.75m，路拱坡度为iG＝2%，路肩坡度iJ＝3%，该曲线的主点桩号分别为：ZH＝K1+028.665、HY＝K1+098.665、QZ＝K1+131.659、YH＝K1+164.653、HZ＝K1+234.653。试计算各主点桩以及下列桩号：K1+040、K1+070、K1+180、K1+210处横断面上内外侧和路中线三点的超高值（设计高为路基边缘）。（1）确定超高缓和段长度根据公路等级、设计速度和平曲线半径查表得圆曲线的超高值iy＝5％，新建公路一般采用绕边线旋转，超高渐变率p＝1/100，所以超高缓和段长度：Lc＝B'△i/p＝7×5%/(1/100)=35.0(m)而缓和曲线Ls＝70m，先取Lc＝Ls＝70m，然后检查横坡从路拱坡度（－2%）过渡到超高横坡（2%）时的超高渐变率：p=3.5×[2%-(-2%)]/X0=3.5×[2%-(-2%)]/28=1/2001/330或p=7×5%/70=1/2001/330所以取Lc＝Ls＝70m。（2）计算临界断面x0X0＝iG/ih×Lc＝2%/5%×70＝28.0m（3）计算各桩号处的超高值超高起点为ZH（HZ）点，分别计算出x值，然后分别代入超高值计算公式（见《道路勘测设计》书）中计算，加宽过渡采用比例过渡，加宽值b＝1.0m。土路肩在超高起点前1m变成与路面相同的横坡，且在整个超高过过渡段保持与相邻行车道相同的横坡。计算结果见下表。超高值计算结果表桩号x加宽值bx外侧超高值中线超高值内侧超高值K1+028.665（ZH）0.000x0＝280.0000.0080.0930.008+04011.335x0＝280.1620.0730.0930.004+07041.335x0＝280.5910.2450.126-0.017+098.665（HY）1.0000.4100.198-0.065+131.659（QZ）1.0000.4100.198-0.0651+164.653（YH）1.0000.4100.198-0.065+18054.653x0＝280.7810.3220.159-0.037+21024.653x0＝280.3520.1490.0930.000+234.653（HZ）0.000x0＝280.0000.0080.0930.008（已知第一段坡度i1,第二段坡度i2,过度段长度l,待求点离第二横坡距离xa=x/l待求点i=(i2-i1)(1-3a2+2a3)+i1）二．超高缓和段长度计算超高缓和段的长度按下式计算：Lc＝B'×△i/P式中：Lc——超高缓和段长度(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）；△i——旋转轴外侧的超高与路拱坡度的代数差；P——超高渐变率，其值根据计算行车速度和超高过渡方式从下表中查取。计算行车速度(km/h)超高旋转轴位置中线边线1201/1251/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75201/1001/50根据上式计算的超高缓和段长度应取成5m的整倍数，并不小于10m的长度。公式中有关参数的具体取值如下：1．无中间带的公路a)绕行车道中心旋转：B'=B/2，△i=ih+iGb)绕边线旋转B'=B，△i=ih式中：B——行车道宽度(m)(图6-5)；ih——超高横坡度；iG——路拱横坡度。2．有中间带的公路a)绕中央分隔带边缘旋转：B'=b1+B+b2，△i=ih+iGb)绕各自行车道中心旋转：B'=B/2+b2，△i=ih+iG式中：B——半幅行车道宽度(m)；b1——左（或右）半幅左侧路缘带宽度(m)；b2——左（或右）半幅右侧路缘带宽度(m)；ih——超高横坡度；iG——路拱横坡度。三．超高缓和段的确定超高缓和段长度主要从两个方面来考虑：一是从行车舒适性来考虑，缓和段长度越长越好；二是从横向排水来考虑，缓和段长度短些好，特别是路线纵坡较小时，更应注意排水的要求。确定缓和段长度Lc时应考虑以下几点：(1)一般情况下，取Lc＝Ls(缓和曲线长度)。即超高过渡在缓和曲线全长范围内进行。(2)若Ls＞Lc，但只要横坡从路拱坡度（－2％）过渡到超高横坡（2％）时，超高渐变率P≥1/330，仍取Lc＝Ls。否则，有两种处理方法：①在缓和曲线部分范围内超高根据不设超高圆曲线半径和超高缓和段长度计算公式计算出超高缓和段长度，然后取两者中的较大值，作为超高过渡段长度，并验算超高渐变率，如果不满足，则需采用分段超高的方法。②分段超高超高过渡在缓和曲线全长范围内按两种超高渐变率分段进行，第一段从双向路拱坡度iz过渡到单向超高横坡iz时的长度为Lc1=660B'iz（B'为外侧行车道宽度，包括路缘带）；第二段的长度为Lc2＝Ls－Lc1。(3)若计算出的Lc＞Ls，此时应修改平面线形，增加Ls的长度。平面线形无法修改时，宜按实际计算的长度取Lc，超高起点应从ZH（或HZ点）后退（或前进）Lc－Ls长度。(4)不设缓和曲线时，应先计算出Lc，然后按下面的情况确定缓和段的位置：①直线与圆曲线相连时，Lc在直线和圆曲线上各占一半；②复曲线，Lc在两圆曲线上各占一半。公路超高过渡之：一、路肩的横坡(1)直线段的硬路肩横坡直线段硬路肩应设置向外倾斜的横坡，横坡度一般与行车道横坡相同；路线纵坡平缓，且设置拦水带时，其坡度值宜采用3％～4％。(2)圆曲线段的硬路肩横坡对于全铺式硬路肩，曲线内外侧坡度的方向及横坡度应与相邻行车道相同。处于加减速车道地段的硬路肩，当加减速车道的走向需要设置与车道超高方向相反的横披度时，应控制超高过渡段的反向横坡度的差值不大于8％。(3)平坡段或直线到曲线的过渡段的硬路肩横坡平坡段或直线段与曲线过渡段，采用与邻近车道相同的横坡道进行过渡，并控制硬路肩过渡的渐变率在1/330～1/150之间。(4)土路肩的横坡对于高等级公路，直线路段或位于曲线较低一侧的土路肩横坡度，应比行车道及硬路肩横坡大1％或2％或相同；曲线或过渡段位于较高一侧的土路肩横坡度，应采用3％或4％的反向横坡。对于低等级公路，直线路段的土路肩横坡度，应比行车道横坡大1％或2％；曲线或过渡段的土路肩横坡度，一般采用与行车道相同的横坡。二、路肩横坡的过渡路肩横坡的过渡主要是硬路肩横坡的过渡，由于土路肩较窄，所以土路肩的过渡一般在1m内完成。硬路肩坡度的方向及其坡度变化处应设过渡段，硬路肩的横坡改变倾斜方向的旋转轴为路缘带外侧边缘，过渡的渐变率规定如下：与行车道横坡方向相同1/150与行车道横坡方向相反1/100在超高缓和段上，路肩横坡应在超高过渡的起点之前L0距离内过渡到圆曲线上的路肩横坡。L0按下式计算：L0＝△i×bj/p式中：L0——路肩横坡的过渡段车道(m)，不足1m按1m取;△i——圆曲线段的路肩横坡与直线段的路肩横坡的代数差；bj——路肩宽（m）；p——路肩横坡过渡的渐变率。一、纵断面设计的要求1.起点和终点的设计标高可以填挖2.纵坡设计时，注意满足最大纵坡的要求，即最大纵坡不得大于8%；3.要限制坡长的纵坡的长度应该满足规范要求；4.连续的陡坡间应该插入缓坡（对于山岭重丘区的三级公路，≤3%的纵坡均为缓坡）；5.回头曲线上的纵坡应该≤4%，一般情况下≤3%较好，在设计时，可以考虑把陡坡间的缓坡设置的回头曲线的位置；6.最短坡长不得小于100m；7.变坡点的里程一般设置在整10m的位置；8.最小纵坡应该≥0.5%，特殊情况下，不宜小于0.3%，特别是超高过渡段的路线纵坡不得小于0.3%；9.在地面横坡比较陡的路段，宜降低路线高度，采用挖方（全挖或半填半挖）通过，更有利于路基的稳定。10.回头曲线路段的上下线之间的距离能否容纳一个路基宽度以及放坡后的宽度，否则应该考虑在横断面上设置挡墙来收缩坡脚。二、路基设计表的填写方法如下：(1)“桩号”、“地面标高”栏从中桩测量资料抄录；(2)“平曲线”栏从平面资料抄录，供加宽、超高计算用；(3)“竖曲线”栏从纵断面资料抄录，分别填入变坡点的桩号、高程、前后的坡度和坡长、竖曲线的要素、起终点桩号；(4)“设计高程”、“填挖高度”栏从纵断面设计资料中抄录，其中填为“+”，挖为“－”；(5)“路基宽度“栏分别为路基左右侧路幅宽度值(高等级公路和低等级公路由于路幅组成不同而不同)，有加宽的地方要进行加宽计算；(6)“以下各点与设计高之高差”(“以下各点的设计高程”)栏为按一定超高方式进行超高计算后，与路基宽度相对应的各点相对于设计高程位置的高差(与路基宽度相对应的各点的高程)，通过超高计算获得；(7)“施工时中桩填挖高度”栏(高等级公路没有此栏)为“填挖高度”栏与“以下各点与设计高之高差”栏中路中线的高差相加。（一）超高横坡度的计算确定超高横坡度可由平曲线最小半径公式：得出对此，我国现行的《公路工程技术标准》中规定：凡半径小于不设超高的最小半径的平曲线均应设置超高。超高的横坡度按设计速度、半径大小，结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定。高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于10％，其他各级公路不应大于8％。在积雪冰冻地区，最大超高横坡度不宜大于6%，当应设置超高横坡度的计算值小于路拱横坡度时，应设置路拱横坡度的超高。超高横坡度的取值也可查阅相应设计规范。（二）超高的过渡方式1．无中间带道路的超高过渡无中间带的道路，无论是双车道还是单车道，在直线段的横断面均为以中线为脊向两侧倾斜的路拱。路面要由双向倾斜的路拱形式过渡到具单向倾斜的超高形式，外侧须逐渐抬高，在抬高过程中，行车道外侧是绕中线旋转的，若超高横坡度等于路拱坡度，则直至与内侧横坡相等为止，见图1．4．14。若超高坡度大于路拱坡度时，可分别采用以下三种过渡方式。见图1．4．15（1）绕内侧边缘旋转（2）绕中线旋转（3）绕外侧边缘旋转先将外侧车道绕外边缘旋转，与此同时，内侧车道随中线的降低而相应降低，待达到单向横坡后，整个断面仍绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡度（图1．4．16）。上述各种方法，绕内侧边缘旋转由于车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建工程多用此法。绕中线旋转可保持中线标高不变，且在超高坡度一定的情况下，外侧边缘的抬高值较小，多用于旧路改建工程。而绕外侧边线旋转是一种比较特殊的设计，仅用于某些为改善路容的地点。三）超高缓和段长度的确定为了行车的舒适、路容的美观和排水的通畅，必须设置一定长度的超高缓和段，超高的过渡是在超高缓和段全长范围内进行的。双车道公路超高缓和段长度按下式计算：（1．4．19）式中：——超高缓和段长（m）；——旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m）；——超高坡度与路拱坡度的代数差（％）；——超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘之间的相对坡度，其值见表1．4．11。前面讲到缓和曲线，已经考虑到超高缓和段所需的最短长度。所以一股情况下，超高缓和段与缓和曲线长度相等。但有时因照顾到线形的协调性，在平曲线中配置了较长的缓和曲线，则超高的过渡可仅在缓和曲线某一区段内进行。因为过小的渐变率对路面排水不利。从利于排除路面降水考虑，横坡度由2％（或1．5％）过渡到0％路段的超高渐变率不得小于1／330。（四）超高值的计算平曲线上设置超高以后，道路中线和内、外侧边线与原中线上的设计标高之高差h，应予以计算并列于“路基设计表”中，以便于施工。