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低等级公路的最大坡长如何取值?
发布日期:2020-10-22 点击量:358 信息来源:信息员

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重庆市某县公路养护中心提问:

郭总,您好!笔者在参与公路工程建设工作中遇到了如下问题:
根据《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)表8.3.2规定,设计速度为20km/h的情况下,纵坡坡度10%对应最大坡长为200m,纵坡坡度9%对应最大坡长为300m,但是,纵坡坡度在9%至10%之间的最大坡长取值,就有了三种不同的意见。以纵坡坡度9.5%为例。


第一种意见认为:应参照纵坡坡度9%的值取300m;

第二种意见认为:应参照纵坡坡度10%的值取200m;

第三种意见认为:应在200m与300m之间按内插法取250m。

笔者的理解应参照纵坡坡度10%的值取200m。原因如下:
一是内插法在规范和条文说明中均未说明;
二是可以把纵坡坡度在3%至4%之间的3.5%的最大坡长取值做类比,若纵坡坡度9.5%的最大坡长参照纵坡坡度9%取值,那么纵坡坡度3.5%的最大坡长也应参照纵坡坡度3%取值,也就是不做限制了,若纵坡坡度9.5%的最大坡长在200m与300m之间按内插法取250m,那么纵坡坡度3.5%的最大坡长也应在1200m与不做限制(即无穷大)之间取值,也就是不做限制,既然纵坡坡度3.5%最大坡长就可以不做限制,规范为何还要规定纵坡坡度3%不做限制呢?这显然是不符逻辑的。

因此,笔者认为纵坡坡度在9%至10%之间的最大坡长取值应参照纵坡坡度10%取值,相应的,其他坡度的最大坡长取值也应是参照收尾后的坡度对应的最大坡长取值。不对之处敬请雅正。


专家回复:

1.最大坡长指标的来源


首先,在运用《规范》纵坡指标时,应该正确理解《规范》“不同纵坡的最大坡长”指标的来源。《规范》中表8.3.2的坡长指标是载重汽车以设计速度进入某一坡度开始上坡后,开始以最大功率爬坡行驶;在其速度逐步降低到最低容许速度之下时,所能够行驶的(爬坡的)最大长度。

图片来源于网络

作为等级公路,为了保证公路具备基本的通行能力和服务水平(如每天、每小时能通过多少辆车),公路设计时不能只满足汽车能通过,而且必须要使得车辆以达到一定的通行速度(最低容许速度)条件下通行。这样,当车辆在经历一个陡坡的最大坡长之后,典型载重汽车的通行速度已经很低了,明显就不能满足公路设计的基本条件了。这也是《规范》为什么有第8.3.3条缓坡设置要求和第8.3.4条平均纵坡要求的原因。因此,当用到表8.3.2中某个坡度对应的最大坡长之后,接着就不能再直接使用另一个最大坡长了,而应该设置一个足够长度的缓坡,使得车辆的速度能够再次提升起来。


2.全面理解《规范》纵坡设计要求


其次,我们应该准确、全面认识《规范》对低等级公路纵坡的要求。《规范》对公路纵坡的要求,不只是对单一纵坡坡长有要求,还有另外两个重要的、必须同时满足的要求,即最大纵坡和平均纵坡要求。
最大纵坡是与设计速度对应地,如下表所列(《规范》表8.2.1)。


对平均纵坡的要求与路线在连续越岭段所克服的相对高差相关。当“相对高差在200—500m时,平均纵坡应不大于5.5%;相对高差大于500m时,平均纵坡应不大于5%”。且同时,还应满足“任意连续3km路段的平均纵坡宜不大于5.5%”。


因为必须同时考虑到上面两个要求(即最大纵坡和平均纵坡的要求),所以,您在来函中咨询的关于9.5%时单一坡长的取值问题,似乎并不重要了。毕竟,如果继续连续性采用9%以上纵坡的话,显然是无法满足上面《规范》对平均纵坡的要求了。


3.特定纵坡指标的取值方式


在具体项目设计中,可能会用到某个特定纵坡坡度(《规范》中未列出的纵坡值)对应地坡长的情况。例如,你咨询的单一纵坡(例如9.5%时),最大坡长如何取值。我认为,可以简单地按照内插方式就可以了。例如:纵坡9.5%时,取用250米。因为,根据上面对单一纵坡的最大坡长指标来源的解释,可以看出最大坡长指标是经过实验、测试得到的统计性数值(并不是精确数学模型计算得到的数值),所以,按照简单内插方式控制大致坡长就可以了。


4.为什么不限制3%纵坡的坡长?


前面你提到了“3%不限制坡长”的问题。是的,在《规范》表8.3.2中,对于设计速度40km/h以下的公路,当采用3%及以下的纵坡时,是不再限制坡长了。也就说3%(及以下的纵坡)可以一直拉到10km或者20km了。这仍然是由车辆性能条件和公路纵坡设计原理决定的。根据试验研究,载重汽车(比功率在8.3kW/t)满负荷行驶时,可以在3%连续性上坡中始终保持40km/h以上的行驶速度。既然,连续上坡的速度都能达到公路设计的条件和要求了,也自然就不用限制坡长了。


5.对低等级公路纵坡设计的建议


在低等级公路路线设计中,特别对于山岭重丘区公路,为了将纵坡控制在平均纵坡范围(例如5%左右),一般在路线选线和初步定线时,建议先按照5%的平均纵坡进行大范围“展线”;然后,在结合地形变化,对局部纵坡设计和指标取值,进一步细化和优化。这样,尽管局部路段的纵坡可能会大于5%的现象,但是通常能控制住整个路段的平均纵坡了。

图片来源于网络

对于设计速度20km/h的四级公路,《规范》规定最大纵坡为9%,所以,原则上,我认为最大纵坡采用到9%以下(小于9%)才是适合的,不建议采用多个纵坡超过9%的纵坡组合。在《规范》表8.3.2中虽然列出了10%的情况,仅仅只是在特殊情况下的推荐数值。

上面关于纵坡设计方法和指标掌握与应用的讨论,是针对《公路路线设计规范》中的各“等级公路”而言的,可能并不适用于其他专用公路、等外公路或农村公路(乡村道路)等的情况。


以上是个人认识和理解,仅供参考。

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