【文章內(nèi)容簡介】 直線的最大長度（單位為 m）為 20 V（ V—— 設(shè)計速度， km/h）。雖然地域不同。環(huán)境不同，但一般情況下應(yīng)盡量地避免追求過長的直線指標(biāo)。 本設(shè)計為 佳南至鳳江 的一段丘陵區(qū)二級公路常規(guī)設(shè)計，位于廣東省境內(nèi) 二 級 集散 公路的之一，路基屬于粘質(zhì)土 ，平均稠度為 ，丘陵地區(qū)地形起伏較大，設(shè)計時沒有達到直線最大長度 (1200m)限制。 圓曲線 半徑及圓曲線長度 圓曲線也是道路平面設(shè)計中最常用的線形之一。各級公路和城市道路不論轉(zhuǎn)角大小，在轉(zhuǎn)折處均應(yīng)設(shè)置平曲線，而圓曲線是平曲線中的主要組成部分。圓曲線具 6 有易與地形相適應(yīng)、可循性好 、線形美觀、易于測設(shè)等優(yōu)點，故使用十分廣泛。 公式與影響因素 根據(jù)汽車行駛在曲線上力的平衡式得到： )i(1 2 7VR 2b?? ? （ 31） 式中： R—— 圓曲線半徑（ m）； V—— 汽車行駛速度（ km/h）； μ —— 橫向力系數(shù)； ib—— 超高橫坡值，為代數(shù)值，正超高為 ib 正；反超高 ib 為負。 在指定的車速 V 下，最小 Rmin 決定于容許的最大橫向力系數(shù) ? max 和該曲線的最大超高 ib,max。對于這些因素討論如下： （ 1） 最大橫向力系數(shù) ? max確定 ○ 1 ? max與汽 車橫向穩(wěn)定 汽車橫向不穩(wěn)定現(xiàn)象主要是側(cè)滑和側(cè)翻。 在平曲線設(shè)計過程中，主要考慮橫向滑移穩(wěn)定性，保證輪胎不在路面上產(chǎn)生滑移即可， 因此防止側(cè)滑這就要求橫向力 X? 輪胎與路面之間所能提供的橫向摩阻系數(shù) F，所以只需滿足條件： ? ? f （ 32） f 與車速、路面種類及狀態(tài)、輪胎狀態(tài)等有關(guān)。一般在干燥路面上為 ~；在潮濕的黑色路面上汽車高速行駛時，降低到 ~；路面結(jié)冰和積雪時，降低到 以下；在光滑的冰面上可降到 （不加防滑鏈）。而本設(shè)計公路是在廣東省內(nèi)，屬于夏炎熱冬溫潮濕的氣候區(qū)，因此居于行車安全 f 可取 ~ 范圍內(nèi)。 ○ 2 ? max與行車時乘客舒適程度 研究指出： ? 值的舒適界限，由 到 隨行車速度而變化，設(shè)計中對高、低速路可取不同的數(shù)值。 ○ 3 ? max與能源消耗 根據(jù)所 采用的橫向力系數(shù)越小，材料和能源消耗越低。 所以， ? 值必須加以限制，對于 本設(shè)計的設(shè)計速度及各種影響因素， ? 值取 7 范圍內(nèi) 。 （ 2） 曲線的最大超高 ib,max 的確定 如果 超高 橫坡度 過大，超出輪胎與路面間的橫向摩阻系數(shù)，車輛 就 有沿著路面最大合成坡度下滑的危險，因此須 滿足 ： wf?maxb,i （ 33） 式中： wf —— 一年中氣候惡劣季節(jié)路面的橫向摩阻系數(shù)。 考慮 到 本設(shè)計修建的公路的等級與所在地區(qū)的氣候條件，以及乘客 和駕駛者 心理上的安全感， ib,max可取 8%。 最小半徑計算 橫向力系數(shù) ? 實際上是受摩阻系數(shù) f 約束的，即在不發(fā)生橫向滑移前提下， ?值不能超過 f 值。因此 ，有 f 代替 ? 來計算平曲線的最小半徑才更符合實際情況。即： )(1272bifVR ?? （ 34） 式中： R—— 圓曲線半徑； V—— 設(shè)計速度（ km/h）； f —— 路面與輪胎之間的橫向摩阻系數(shù)； ib—— 超高橫坡度。 （ 1）極限最小半徑 極限最小半徑是指各級公路在采用允許的最大超高和允許的橫向摩阻系數(shù)的情況下，能保證汽車安全行駛 的最小半徑 。根據(jù)本設(shè)計實際情況要求，在極限最小半徑的計算中， V、 ib、 f 與的取值分別為 60 km/h、 8%與 ，則由式（ 34）計算可得知本設(shè)計的 極限最小半徑 是 m。 由《規(guī)范》得極限最小半徑為 125m，所以 本設(shè)計取 125m。 （ 2）一般最小半徑 一般最小半徑是指 通常情況下各級公路對按設(shè)計速度行駛的車輛，能保證其安全性和舒適性行車的推薦采用的最小半徑。 根據(jù)本設(shè)計實際情況要求，在一般最小半徑的計算中， V、 ib、 f 的取值分別為 60 km/h、 8%與 ，則由式（ 34）計算可得知本設(shè)計的 一 般最小半徑可取為 m。 由《規(guī)范》得一般最小半徑為 200m， 8 所以本設(shè)計取 200m。 （ 3）不設(shè)超高最小半徑 不設(shè)超高最小半徑是指不設(shè)超高就能滿足汽車行駛穩(wěn)定的最小半徑， 從舒適和安全的角度考慮， 當(dāng)橫向摩阻系數(shù) ? ? 及路拱橫坡值 ib ? 2%時能達到不設(shè)超高就能滿足汽車行駛穩(wěn)定這一要求， 則由式（ 34）計算可得知本設(shè)計的 不設(shè)超高最小半徑 可取為 1890 m。 各級公路圓曲線的最小半徑見表 31. 表 31 各級公路圓曲線最小半徑（ m） 設(shè)計速度（ km/h) 120 100 80 60 40 30 20 一般最小半徑 650 400 250 125 60 30 15 極限最小半徑 1000 700 400 200 100 65 30 不設(shè)超高的最小半徑 路拱小于等于 2% 5500 4000 2500 1500 600 350 150 路拱大于等于 2% 7500 5250 3350 1900 800 450 200 圓曲線的最 大半徑 選用圓曲線半徑時，在地形 、地物等條件允許時，應(yīng)盡量采用較大曲線半徑。但是，當(dāng)半徑大到一定程度時，其幾何 性質(zhì)與直線 區(qū)別不大，而且容易給駕駛?cè)藛T造成判斷上的錯誤，帶來不良后果。因此，《規(guī)范》規(guī)定圓曲線的最大半徑不宜超過 10000m。 緩和曲線 緩和曲線的最小長度 為了車輛在緩和曲線上平穩(wěn)地完成曲率的過渡與變化，保證線形順適美觀，同時為在圓曲線上設(shè)置的超高和加寬提供過渡段，應(yīng)規(guī)定緩和曲線的最小長度。該值的大小需要考慮以下因素。 （ 1） 從旅客的舒適 觀點出發(fā) 最少緩和曲線的計算的長度為： RVLs3(m in) ? （ 35） 故， 從舒適觀點考慮時 ，依據(jù)本設(shè)計條件，設(shè)計車速為 60 km/h，曲線一般最 9 小半徑可取為 200m，則由式（ 35）計算得 (min)sL 可取整為 39 m。 （ 2）從超高漸變率適中 由于 在緩和曲線上 設(shè)置有 超高過渡段 ，如果過度段太短則會因路面急劇地由雙坡變?yōu)閱纹露纬梢环N扭曲的面，這樣對行車和路容均不利，因此要設(shè)有適中的超高漸變率。其與 (min)sL 關(guān)系式為： PiBLs ??(min) （ m） （ 36） 故，考慮超高漸變率適中時，依據(jù)本設(shè)計條件，其中， 按本設(shè)計， B 取值為 7m，i? 取值為 6%， P 取值為 1/125。則由式（ 36）計算得 (min)sL 可取整為 53 m。 （ 3）從行駛時間不過短 為了使車輛在緩和曲線上的行駛時間過短而使司機駕駛操作過于匆忙。一般認(rèn)為汽車在緩和曲線上的行駛時間至少應(yīng)有 3s，于是得到 (min)sL = t? = ?V =50（ m） 綜上所述，為使 (min)sL 都滿足各項條件，則最終可取 5 的 整 倍數(shù) 為 55 m。 表 32 各級公路緩和曲線最小長度 設(shè)計速度（ km/h) 120 100 80 60 40 30 20 最小值 100 85 70 50 35 25 20 本設(shè)計取最小緩和曲線長為 55m 行車視距 為了行車安全，駕駛員應(yīng)能隨時看到汽車前面相當(dāng)遠的一段路程，一旦發(fā)現(xiàn)前方路面上有障礙物或迎面來 車，能及時采取措施，避免相撞，這一必需的最短距離即為行車視距。 無論在道路的平面上或縱斷面上，都應(yīng)保證必要的行車視距。 行車視距可分為：停車視距、會車視距 和 超車視距。 停 車視 距 停車視距可以分解為反應(yīng)距離 1S ， 制動距離 2S 和安全距離 0S ，反應(yīng)時間通常為 秒，制動距離，取下坡時車速為設(shè)計速度的 90%作為計算速度。反應(yīng)距離3/1 VS ? =20m，制動距離約為 Sz=50 m， 安全距離 S0=5m, 10 10TZS S S S? ? ? 則 停車視距 可 取 整 為 75 m。 超車視距 超車視距 的全程可 分 四個階段，分別為 加速行駛距離 1S 、 超車汽車在 對向 車道上行駛的 距離 2S 、超車完 了 時 ，超車汽車與對向汽車之間的安全距離 3S 和 超車 汽車從開始加速到超車完成了對向汽車的行駛距離 4S 。依據(jù)本設(shè)計各個條件，根據(jù)超車視距的四個階段的計算公式， 1 2 3 4cS S S S S? ? ? ? 超車視距 可取整為 350 m。 會車視距 會車視距分為三部分組成，其分別為雙方駕駛員在反應(yīng)時間內(nèi)所行駛的距離、雙方汽車的制動距離和安全距離。依據(jù)本設(shè)計各個條件，根據(jù)會車視距的三部分組成計算公式，經(jīng)計算可得知， 會 車視距 可取整為 150 m。 二級公路一般應(yīng)滿足會車視距的要求，其長度不應(yīng)小于停車視距的兩倍。在公路特別困難或受其他條件限制的地段，可以采用停車視距，但必須采取分道行 駛的措施。 并且應(yīng)根據(jù)需要，結(jié)合地形，間隔設(shè)置一定的具有超車視距的路段。同時根據(jù)現(xiàn)行《規(guī)范》的規(guī)定，一般情況下超車路段的總長度不應(yīng)少于路線總長度的 30%，地形特殊較為困難時，也不應(yīng)少于 10%，并應(yīng)在全線范圍內(nèi)均勻分布。 平面視距的保證 汽車在彎道上行駛時，彎道內(nèi)側(cè)行車視線可能被樹木、建筑物、路塹邊坡或其他障礙物所遮擋，因此，在路線設(shè)計時必須檢查平曲線上的視線是否能得到保證，如有遮擋時，則必須清除視距區(qū)段內(nèi)側(cè)適當(dāng)橫凈距內(nèi)的障礙物。 縱斷面 技術(shù)論證 最大縱坡 最大縱坡是在縱坡設(shè)計時各級道路允 許采用的最大坡度值，它是道路縱斷面設(shè)計的 重要控制指標(biāo)。各級道路允許采用的最大坡度是根據(jù)汽車的動力特性、道路等級、自然條件以及工程和運營經(jīng)濟等因素，通過綜合分析，全面考慮，合理確定的。 11 表 33 各級公路最大縱坡 設(shè)計速度（ km/h) 120 100 80 60 40 30 20 最大坡度（ %） 3 4 5 6 7 8 9 因此依據(jù)本設(shè)計 為 設(shè)計速度為 60km/h 的 二 級公路 ，最終確定 最大縱坡值為 6%。 最小縱坡 為了保證挖方路段、設(shè)置邊溝的低填方路段和其他橫向排水不暢的路段，以及為了保證排水，防 止水滲入路基而影響路基穩(wěn)定性，設(shè)置 不小于 %的縱坡。 當(dāng)必須設(shè)計平坡或縱坡小于 %時，邊溝應(yīng)設(shè)橫向排水。 最小 坡長 最小坡長的限制主要是從汽車行駛平順性和布設(shè)豎曲線的要求考慮的。如果坡長過短，使變坡點增多，汽車行駛在連續(xù)起伏地段產(chǎn)生顛簸，導(dǎo)致乘客感覺不舒適，車速越高越感突出。從路容美觀、相鄰兩豎曲線的設(shè)置和縱面視距等也要求坡長應(yīng)有一定的最小長度 。各級公路最小坡長見表 34。 表 34 各級公路最小縱坡 設(shè)計速度（ km/h) 120 100 80 60 40 30 20 最小值 300 250 200 150 120 100 60 最大 坡長 道路縱坡坡度的大小及其坡長對汽車正常行駛影響很大?？v坡越陡，坡長越長對行車影響也越大。主要表現(xiàn)在：使行車速度顯著下降，甚至要換較低排擋克服 坡度阻力； 易使水箱“開鍋”，導(dǎo)致汽車爬坡無力，甚至熄火；下坡行駛制動次數(shù)頻繁，易使制動器發(fā)熱而失效，甚至造成車禍。 《 公路路線設(shè)計規(guī)范 JTG D20— 20xx》規(guī)定 二級公路最大坡長見表 35。 表 35 二級 公路最 大 坡 長 縱坡坡度 (%) 3 4 5 6 縱坡長度 (m) 1200 1000 800 500 對于本設(shè)計的條件， 最大坡長可取為 500 m。 12 緩和坡段 《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定緩和坡度的縱坡坡度應(yīng)不大于 3%，其長度應(yīng)不小于該級公路相應(yīng)的最短坡長。 緩和坡段的具體位置應(yīng)結(jié)合縱向地形起伏情況，盡量減少填挖方工程量，同時考慮路線的平面線形要素。在一般情況下，緩和坡段宜設(shè)置在平面的直線或較大半徑的平曲線上，以便充分發(fā)揮緩和坡段的作用，提高整條道路的使用質(zhì)量。綜上考慮因素，依據(jù)本設(shè)計的條件，本設(shè)計的公路設(shè)置的緩和坡段的 縱坡不大于 3%，其長度不小于最小長度。 豎曲線的最小半徑 為保證行車舒適平順、安全、 視距良好及滿足平、豎曲線組合的要求，在變坡點處均應(yīng)設(shè)置豎曲線。 為保證行車舒適平順、安全、視距良好及滿足平、豎曲線組合的要求，在變坡點處均應(yīng)設(shè)置豎曲線 。在縱斷面設(shè)計中有三個限制因素決定著豎曲線的最小半徑或最小長度。 （ 1）緩和沖擊 （ 2） 時間行程不過短 （ 3） 滿足視距的要求 為了保證行車安全，對豎曲線的最小半徑和最小長度應(yīng)加于限制。對于本設(shè)計，在凸形豎曲線的一般最小半徑為 20xxm，其 極限最小半徑為 1400m，豎曲線最小長度一般值為 120m，極限值為 35m；在凹形豎曲線的一般最小半徑為 1500m，其 極限最小半