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公路超高过渡段如何设计?(一)
发布日期:2020-07-09 点击量:268 信息来源:信息员

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引言

在公路项目设计中,很多人对公路超高过渡段设置存在疑问,包括超高旋转轴如何选择,超高渐变率选择“边线”还是“中线”,超高过渡长度如何确定,B值是否包含硬路肩等影响?如果您还在纠结这些问题,且听权威专家为您答疑解惑、追本溯源、娓娓道来!


提问:


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某专业技术人员提问


郭总,您好!关于超高旋转轴位置及渐变率选用的相关问题,向您请教。


1、《路线规范》P34中7.5.5条第1款规定:“对无中间带的公路:1)新建工程宜采用绕内侧车道边缘旋转的方式......”那么,对于新建工程、如果采用内侧边缘超高的话,道路中线的标高将与路线纵断面设计图中标高不一致,较容易产生误解。我想请问,新建工程和改建工程是否可以均采用绕路中线旋转的方式超高?绕中线超高和绕内侧边线超高,这两种形式对行车影响大吗?


2、另外,超高旋转轴选择问题:《规范》P33中表7.5.4给出了中线和边线两列,在与部分设计同行交流时,四车道高速公路选用中线(超高旋转轴选在中央分隔带边)。那么,我们在设计使用时,应该怎么选取(如100km/h的是1/225还是1/175?),是否结合降雨量,降雨量较小的选取中线,降雨量大的选取边线?



2

某专业技术人员提问


郭总您好,抱歉打扰了。我是XX省交通勘查设计研究院的工程师XXX。关于超高渐变有两个非常经常遇到的问题,不同人有不同人的理解,想请教下郭总您的想法。


1、请问,高速公路和一级公路整体式路基,绕中央分隔带边线旋转进行超高渐变,最大超高渐变率应该取7.5.4条中“中线”还是“边线”的值呢?


2、请问,有加宽的低等级公路弯道,计算超高渐变段长度时B值应该加上加宽值吗?


上述两问题在设计中经常有分歧,大家对此总是争论不休。希望得到郭总您的解答。


3

某专业技术人员提问


郭总!本人是XXX设计院的路线设计人员,在项目中遇到与《规范》相关的问题,向你请教:


在2017版线规P33页,对超高渐变率按旋转轴位置分中线和边线两种渐变率取值。对于有中分带的高速公路,旋转方式为绕中央分隔带边线旋转,对应的渐变率取边线还是中线?.....


4

某专业技术人员提问


你好!我想问一下,《规范》超高过渡方式中提供了一个超高渐变率表,表中对超高旋转轴位置给了中线和边线两种形式......那么,我到底应该选择中线值还是边线值呢?这个问题比较着急,麻烦尽快回复一下。谢谢哈!





专家回复 


 对上述问题的专家回复意见:


一直以来,在各类公路项目路线设计中,包括在项目各级审查、评审过程中,很多人对超高和超高过渡设计存在不同理解和认识。在《规范》宣贯等活动中,大家提问较多的内容也常常集中在超高旋转轴、渐变率采用等方面。以下,结合《规范》修订组收到的典型咨询函件、邮件内容,对公路超高过渡段设计相关问题进行讨论和回复。希望对大家准确理解《规范》条文内容,合理设计超高过渡有所帮助。


1
《规范》条文规定与要求的性质(强制性)?


根据对公路设计原理和公路标准规范程度用语等的理解,我们首先应该把握,《规范》在超高过渡方面的条文规定涉及到三个层面:设置超高过渡段是必须的,属于强制性的。《规范》第7.5.4条规定“当路拱横坡度发生变化时,必须设置超高过渡段......”;而具体超高过渡方式,包括旋转轴位置、超高渐变率、过渡段设置位置等的选择,一些是属于一般性推荐,程度用语为“应”;一些是属于可因地制宜灵活采用的,程度用语为“可”。


在明确相关条文规定与要求的性质(是否强制性)之后,实际上在工程应用时,面对的一些纠结问题就已经可以迎刃而解了。例如:对旋转轴的位置选择等方面,并非“必须”或者“只能”选择某个位置,是完全可以根据项目特点结合工程设计、建设等便利性等进行选择、调整的。


概括起来一句话,超高过渡是必须的,但具体如何过渡是可以论证选择的。


超高过渡段设计,应首先满足车辆行驶安全性和舒适性的要求,并同时兼顾路面排水、构造物设置、设计与施工等的便利性等等需要。


2
准确理解表7.5.4——最大超高渐变率


很多人从字面理解认为,《规范》第7.5.4条表7.5.4(超高渐变率)就是对项目应采用的具体超高渐变率的规定。事实上,这样理解是不准确的,该表只是对不同旋转轴位置情况下,最大超高渐变率的要求。这一点不仅通过追溯条文来源、发展过程可以明确,也可以通过对《规范》中相关条文的分析和理解,加以验证。


在具体项目设计中,由于《规范》要求“超高过渡宜在回旋线全长范围内进行”,且加宽过渡段应与超高过渡重合设置,因此,对超高过渡方式和渐变率等的选择,实际上从路线选线、定线阶段就开始了。在路线平面设计中,回旋线长度的取用,就需要满足超高过渡的要求。但是,回旋线长度取值,又并非单一的、只考虑超高过渡,还要兼顾加宽过渡长度、以及路线平面线形组合设计等要求。


最终,回旋线长度是在多个因素(需求)中,取较大值,并适当取整。这样,回旋线的长度自然就不是根据表7.5.4的渐变率直接计算的数值了(且通常是大于计算值的)。也就是说,最终采用的超高渐变率(在回旋线全长范围进行超高过渡时)是小于表7.5.4所规定的数值的。而这,也就反向验证了——表7.5.4规定的只是最大超高渐变率


3
超高渐变率选择“边线”还是“中线”?


通过溯源,我们还可以进一步确认,《规范》表7.5.4(超高渐变率)的“中线”和“边线”是相对于与旋转轴紧邻(或者所在)的行车道而言的。对于无中间带的公路,如二、三、四级公路而言,“中线”即路面或行车道的中心线,“边线”即路面或行车道的边线。对此,似乎大家理解是明确的,一致的,并不存在多少理解差异。


对于有中间带的公路,如一级公路、高速公路而言,由于我国普遍采用(《规范》也是首先推荐采用)“绕中央分隔带边缘旋转”的方式,这时本来就不适用于表7.5.4中“中线”方式,只适用“边线”方式。也就说,对于有中间带的公路,当采用“绕中央分隔带边缘旋转方式”时,应选择表中“边线”一列对应的最大超高渐变率


对此,很多专业人员很有争议,认为应该选择“中线”一列,而且有不少高速公路项目设计中,也已经采用了“中线”一列的超高渐变率。但当我们理解了表7.5.4只是对最大超高渐变率的要求之后,就明白大家对这一点的纠结、争论,实际上是不必要的。


对比表7.5.4中“中线”一列和“边线”一列的数值,可以发现,在相同设计速度时,“中线”一列对应的数值均是小于“边线”一列的数值的。既然,《规范》只是对最大超高渐变率的要求,那么,选择“中线”一列数值相对“边线”一列是相对更小的......最终,回旋线长度相对更长一些了,超高过渡更舒缓一些了,这不是更满足《规范》要求了嘛!所以,即便有高速公路项目选择了“中线”一列的数值(只要不小于最小超高渐变率,后文将具体说明),也并不会产生什么不利影响的。


4
为什么“边线”对应的最大超高渐变率大于“中线”?


超高渐变率表达的是行车道围绕旋转轴旋转时的变化速度,也可以理解为行车道外缘因超高引起的附加纵坡度。控制和影响超高渐变率的因素主要在于:一、在过渡段上行车的舒适性,二、过渡段上路容变化,三、路面排水影响。而且,这几个因素对过渡的影响又是不同的。从舒适性和路容变化角度,要求超高过渡越平缓越好,但相反地,过于平缓的过渡,却对路面横向排水产生不利影响。


具体分析,相对于“中线”方式,在车道数数相同条件下,当按照“边线”方式进行超高旋转时,由于轴线距行车道外边缘的距离(B值)增加了一倍,所需要的过渡段长度就需要增加一倍。即采用相同的渐变率(相同的角速度)进行旋转时,“边线”方式需要的过渡段长度往往是“中线”方式的两倍。


因此,为了避免过渡段过长、过渡太平缓,《规范》对“边线”方式给出了相对更大的渐变率要求,即要求“边线”方式下,超高过渡应该更快一些(旋转角速度更大一些了)。类似的要求在其他国家公路标准规范中,也是相同的。例如,有国家规范规定,3车道时的过渡段长度取双车道时的1.2倍;4车道时取双车道的1.5倍.......



因为篇幅原因,为便于手机等阅读移动端浏览,以下第5~9节的内容编排到下一篇文章《公路超高过渡段如何设计?(二)》中,随后发布。敬请关注!



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