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公路超高过渡段如何设计?(二)
发布日期:2020-07-16 点击量:158 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!


上接《规范每周一问答 第七期 公路超高过渡段如何设计?(一)》



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。


5
B值计算应包含右侧硬路肩宽度吗?


在下面公式7-3中,通常情况下,B值是指旋转轴到行车道外侧边缘的距离。对于设置有右侧硬路肩的断面,在计算时,一般B值应该包括右侧硬路肩的宽度。具体参见《规范》第7.5.4条的条文说明,“......但设计中对有硬路肩的公路,应考虑硬路肩随行车道超高过渡的需要,按照实际情况的B值计算,则超高过渡段的长度上lC将相应增长。”


超高过渡段计算公式


超高过渡方式图示


有人可能会质疑,在《规范》条文说明中,公式7-3对B值注释中提到“B—超高旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘的宽度(m)”,这不是说只包含到路缘带边缘吗?对此,我们追溯本《规范》的历次版本和修订情况,发现在《规范》的1994版本中,关于公式7-3和超高渐变率(表7.5.4)等的内容均是针对双车道公路。限于国情条件,当时公路设计、建设的主体在于双车道公路方面。而对当时的双车道公路而言,很多公路均未设置右侧硬路肩,于是公式中B值注明了“设路缘带时为路缘带”,而未提到右侧硬路肩。


另外,很多公路项目在圆曲线超高设计时,右侧硬路肩与行车道一起实现超高。既然右侧硬路肩是连续设置的,而且一起超高过渡的,那么,从设置过渡段的目的出发,在B值计算时,应该包括右侧硬路肩了。当然,如果有的公路项目右侧硬路肩不与行车道一起超高,那么,B值计算自然就无需考虑其宽度了。


6
B值计算应该考虑加宽值吗?


前两天,有专业人员咨询,在低等级公路项目中,计算超高过渡段的B值时,是否需要考虑圆曲线加宽值呢?我认为,B值计算可以不用考虑加宽值的。因为,这种情况多发生在三、四级公路项目之中。而山区三、四级公路项目因为指标低、弯道多,常常没有条件设置较长的回旋线。此时,如果在B值计算中考虑加宽值之后,恰恰引起超高过渡需要的回旋线长度更长了。


公路加宽示意图


但是,如果有项目在B值计算中,考虑了加宽值的影响,只要没有引起其他问题,我认为也是可行的。毕竟,考虑加宽值影响之后,超高过渡更平缓了一些嘛。


7
如何理解应用最小超高渐变率?


前文已经提到,控制和影响超高过渡的另一因素——路面排水。尽管超高过渡越长、越平缓,对行车舒适性等越是有利,但过于平缓的超高过渡,却可能会引起路面排水的问题。在超高过渡段内,路面从双向路拱过渡到单向路拱,或者从向外的单侧路拱横坡过渡到向内的单侧横坡,都必然要经历一个横向“零坡”的状态。如果过渡过于平缓,致使路拱横坡从向外的2%旋转到向内的2%的区间过长,那么,当出现较大降雨时,这一区域和路段就可能存在积水的现象,尤其是当该路段的纵坡也较为平缓的时候。


因此,《规范》明确规定“......超高过渡段的纵向渐变率不得小于1/330,全超高断面宜设在缓圆点或圆缓点处”的要求。这里的1/330,即0.3%是路面排水所需要的最小坡度。基于最小超高渐变率和工程实践,为了避免超高过渡引起路面积水等问题,关于超高过渡段设计,我们还应在《规范》要求之外注意两个要点:


第一在二级公路(平原微丘区)、一级公路和高速公路项目中(此类项目一般回旋线长度较长),建议在超高过渡时,应提高路拱横坡从-2%到+2%之间的过渡渐变率(可直接采用最大超高渐变率)。


超高渐变示意图一


毕竟,在当路拱横坡大于2%以上之后,即便过渡再平缓,也不会对排水造成不利影响了。


第二建议在六车道以上的一级公路和高速公路项目中,对超高过渡段进行路面横向排水分析。当存在路面横向排水线过长时,应考虑调整超高过渡设计,提高路面横向排水能力。


补充信息:据了解,今天,以上两项建议和措施,在“纬地道路CAD系统”中均可以非常方便实现。纬地软件提供了任意指定桩号区间、超高过渡变化的功能,也提供了路面排水分析、绘制路面排水线等的功能。


纬地软件超高设计界面


纬地软件路面排水路径分析图示


纬地软件水膜厚度检验判定标准


8
无中间带公路,如何进行超高过渡?


综合以上解读,对于无中间带的公路项目,例如二、三、四级公路,《规范》推荐新建项目采用“绕内侧行车道边缘线旋转”方式,最大超高渐变率采用表7.5.4中“边线”一列数值;对于改建项目,则还可以选择“绕行车道中心旋转”方式,最大超高渐变率采用表7.5.4中“中线”一列的数值。


对于无中间带的公路,我理解,《规范》推荐新建项目采用“绕内侧行车道边缘线旋转”方式,主要是从设计和施工的便利上考虑,与行车安全并没有直接关系。因为,无论采用哪个位置旋转,最终在一般路拱路段均为双向横坡,而在超高路段外侧抬高形成超高的。对于出现纵断面设计线的标高和道路中心标高不一致的情况,在绕内侧行车道边缘旋转也可能是存在的。这应该是公路工程设计、施工中常见的情况,或者正是因为可能存在这类情况,公路施工图纸中不仅要有纵断面设计图,而且还要求路基设计表和横断面设计图等的吧。


超高渐变示意图二


对无中间带的公路超高过渡方式,还有一种是《规范》中未明确列及、但在实际工程中却广泛应用——“绕内侧路基边缘旋转方式”。该方式是在《规范》推荐的“绕内侧行车道边缘线旋转”方式的基础上,直接将旋转轴的位置放在了路基边缘,而不是行车道边缘。这种方式的优点在于旋转轴的位置,正好是纵断面设计高程点的位置——路基边缘。


补充信息:在纬地道路CAD系统中,根据实际工程需要,专门开发并提供了“绕内侧路基边缘旋转”的超高旋转方式。


纬地软件超高旋转方式选择界面


9
有中间带公路,如何进行超高过渡?


对于有中间带的公路项目,如一级公路和高速公路,尽管《规范》第7.5.5条第2款中推荐了三种超高过渡方式,但在实际工程中,多数项目从设计、施工的便利性出发,均采用了“绕中央分隔带边缘线旋转”方式。采用该方式时,同一方向的多条车道处于同一个横坡坡面上,车辆换道不会遇到横坡变化,显然是利于行车安全的。根据前文的解释说明,这时最大超高渐变率应选择表7.5.4中“边线”一列的数值。


但对于单向车道数较多的3车道及以上断面时,即双向六、八车道以上的公路项目,《规范》推荐在必要时,应结合当地降雨量等因素,在路面排水分析的基础上,考虑合理增设双路拱,以缩短路面横向排水距离,提高路面横向排水的速度。


双路拱超高方式图示


后注:



为了有效回复咨询问题,以上内容和组织,或显纷乱,或欠逻辑,还请大家理解。以上回复内容是个人的理解和认识,仅供大家参考。


如有错误之处,欢迎批评指正,欢迎留言讨论。




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