【導(dǎo)讀】二級(jí)公路工程初步設(shè)計(jì)段

　　

【正文】 過(guò)短，就會(huì)使變坡點(diǎn)個(gè)數(shù)增加，行車(chē)時(shí)顛簸頻繁，當(dāng)坡度差較大時(shí)還容易造成視覺(jué)的中斷，視距不良，從而影響到行車(chē)的平順性和安全性。故應(yīng)對(duì)縱坡的最小長(zhǎng)度做出限制。最小坡長(zhǎng)通常以計(jì)算行車(chē)速度行駛９～１５ s 的行程作為規(guī)定值。一般在計(jì)算行車(chē)速度大于或等于６０Ｋｍ／ｈ時(shí)取９ ｓ 《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)各級(jí)公路的最小坡長(zhǎng)規(guī)定見(jiàn)下表 表 43 各級(jí)公路最小坡長(zhǎng) 設(shè)計(jì)速度(km/h) 120 100 80 60 40 30 20 最小坡長(zhǎng)(m) 一般值 400 350 250 200 160 130 80 最小值 300 250 200 150 120 100 60 得最小坡長(zhǎng)： min 200Lm? ， 最后本設(shè)計(jì)路段（ k6+000~k8+000）的縱坡設(shè)計(jì)如下： 表 44 縱坡設(shè)計(jì)表 控制點(diǎn) 樁號(hào) 設(shè)計(jì)高程 （ m） 縱坡（％） 坡長(zhǎng)（ m） ` QD K6+ 290 BP1 K6+ 730 BP2 K7+ 980 ZD K8+ 二級(jí)公路工程初步設(shè)計(jì)（ K6+000~K8+000）段 23 圖 41 縱坡設(shè)計(jì)示意圖 豎曲線(xiàn)設(shè)計(jì) 縱斷面上兩相鄰不同坡度線(xiàn)的交點(diǎn)稱(chēng)為變坡點(diǎn)。為保證行車(chē)安全、舒適以及視距的需要，而在變坡處設(shè)置的縱向曲線(xiàn)，即為豎曲線(xiàn)。各級(jí)道路在變坡點(diǎn)處均應(yīng)設(shè)置豎曲線(xiàn)。豎曲線(xiàn)的線(xiàn)形采用二次拋物線(xiàn)。由于在其應(yīng)用范圍內(nèi)，圓曲線(xiàn)與拋物線(xiàn)幾乎沒(méi)有差別，因此，豎曲線(xiàn)通常表示成圓曲線(xiàn)的形式，用圓曲線(xiàn)半徑 R來(lái)表示豎曲線(xiàn)的曲率半徑。 1 豎曲線(xiàn)設(shè)計(jì)的一般要求 1)宜選用較大的豎曲線(xiàn)半徑。在不過(guò)分增加工程量的情況下，宜選用較大的豎曲線(xiàn)半徑。通常采用大于豎曲線(xiàn)一般最小半徑的半徑值，特別是當(dāng)坡度差較小時(shí)，更應(yīng)采用大半徑，以利于視覺(jué)和路容美觀(guān)。只有當(dāng)?shù)匦蜗拗苹蚱渌厥饫щy不得已時(shí)才允許采用極限最小半徑。在有條件的路段， 為獲得平順而連續(xù)且視覺(jué)良好的縱面線(xiàn)形，可參照表選擇豎曲線(xiàn)半徑。 2)同向豎曲線(xiàn)應(yīng)避免“斷背曲線(xiàn)”。同向豎曲線(xiàn)特別是同向凹形豎曲線(xiàn)間，如直坡段不長(zhǎng)，應(yīng)合并為單曲線(xiàn)或復(fù)曲線(xiàn)。 3)反向曲線(xiàn)間，一般由直坡段連接，也可徑相連接。反向豎曲線(xiàn)間最好設(shè)置一段直坡段，直坡段的長(zhǎng)度應(yīng)能保證汽車(chē)以設(shè)計(jì)車(chē)速行駛 3s的行程時(shí)間，以使汽車(chē)從失重（或增重）過(guò)渡到增重（或失重）有一個(gè)緩和段。如受條件限制也可互相連接或插入短的直坡段。 4)豎曲線(xiàn)設(shè)置應(yīng)滿(mǎn)足排水需要。若相鄰縱坡之代數(shù)差很小時(shí)，采用大半徑豎曲線(xiàn)可能導(dǎo)致豎曲線(xiàn)上的縱坡小于 %，不利于排水，應(yīng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2 豎曲線(xiàn)要素的確定 對(duì)于凹形豎曲線(xiàn)其最小半徑主要從限制離心力、夜間行車(chē)前燈照射的影響以及在跨線(xiàn)橋下的視距三個(gè)方面計(jì)算分析確定。而凸形豎曲線(xiàn)極限最小半徑主要從限制失重不致過(guò)大和保證縱面行車(chē)視距兩個(gè)方面計(jì)算分析確定。 二級(jí)公路工程初步設(shè)計(jì)（ K6+000~K8+000）段 24 由此得公路豎曲線(xiàn)最小半徑及最小長(zhǎng)度表： 表 45 公路豎曲線(xiàn)最小半徑和最小長(zhǎng)度 公 路 等 級(jí) 高 速 公 路 一 二 三 四 計(jì)算行車(chē)速度（ km∕ h） 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20 凸形豎曲線(xiàn)半徑 （ m） 極限最小值 11000 6500 3000 1400 6500 1400 3000 450 1400 250 450 100 一般最小值 17000 10000 4500 2000 10000 2000 4500 700 2000 400 700 200 凹形豎曲線(xiàn)半徑 （ m） 極限最小值 4000 3000 2000 1000 3000 1000 2000 450 1000 250 450 100 一般最小值 6000 4500 3000 1500 4500 1500 3000 700 1500 400 700 200 豎曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度（ m） 100 85 70 50 85 50 70 35 50 25 35 20 3 豎曲線(xiàn)要素計(jì)算 二級(jí)公路工程初步設(shè)計(jì)（ K6+000~K8+000）段 25 圖 42 豎曲線(xiàn)要素示意圖 選取 BP2 處豎曲線(xiàn)： 豎曲線(xiàn)計(jì)算按下式計(jì)算： 21ii??? LLR? ??? 22LRT ??? 22xh R? 22TE R? 式中： ? －相鄰豎曲線(xiàn)坡度代數(shù)差； L豎曲線(xiàn)長(zhǎng)度； R豎曲線(xiàn)半徑； T豎曲線(xiàn)切線(xiàn)長(zhǎng)； h豎曲線(xiàn)上任一點(diǎn)豎距 E－豎曲線(xiàn)外距。 依據(jù)高等級(jí)公路按視 覺(jué)效果要求的最小半徑，對(duì)應(yīng)于二級(jí)公路行車(chē)速度80 /sV km h? 。取 2BP 所對(duì)應(yīng)的豎曲線(xiàn)半徑 R＝ 10000m（凹形）； 1 %i ?? ， 2 %i ? ，則： 二級(jí)公路工程初步設(shè)計(jì)（ K6+000~K8+000）段 26 21m in20. 48 4% ( 3. 18 9%) 3. 67 3%10 00 0 0. 03 67 3 36 7. 3 。 18 3. 65 。2 2 10 00 0iiL m LTmEm? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?????? 豎曲線(xiàn)起點(diǎn)樁號(hào)＝（ K7+） =K6+； 豎曲線(xiàn)起點(diǎn)高程＝ +? =； 豎曲線(xiàn)終點(diǎn)樁號(hào)：（ K7+） +=K7+； 豎曲線(xiàn)終點(diǎn)高程： +? =； 曲中點(diǎn)切線(xiàn)高程 = 由于是“平包豎”，因此需在豎曲線(xiàn)上確定被包的平曲線(xiàn)要素的設(shè)計(jì)高程； 1)HY： K6+ 切線(xiàn)高程：（ ） ? += 標(biāo)高改正： 2( 6 8 8 1 . 9 0 1 6 8 3 6 . 3 5 ) 0 . 1 0 3( 2 1 0 0 0 0 )y ??? ?m 設(shè)計(jì)高程： 14 82 03 14 85H ? ? ?m 2）邊坡點(diǎn)： K7+ 標(biāo)高改正： 2( 7 0 2 0 . 0 0 0 6 8 3 6 . 3 5 ) 1 . 6 8 6( 2 1 0 0 0 0 )ym??? ? 設(shè)計(jì)高程： += 2)QZ： K7+ 切線(xiàn)高程：（ ） ? += 標(biāo)高改正： 2( 7 0 1 7 . 1 0 9 6 8 3 6 . 3 5 ) 1 . 6 3 4( 2 1 0 0 0 0 )ym??? ? 設(shè)計(jì)高程： += 二級(jí)公路工程初步設(shè)計(jì)（ K6+000~K8+000）段 27 3)YH： K7+ 切線(xiàn)高程： +（ ） ? = 標(biāo)高改正： 2( 7 2 0 3 . 6 5 7 1 5 2 . 3 1 7 ) 0 . 1 3 2( 2 1 0 0 0 0 )ym??? ? 設(shè)計(jì)高程： += 各邊坡點(diǎn)參數(shù) 表 46 邊坡點(diǎn)參數(shù)表 變坡點(diǎn) 樁號(hào) 半徑 切線(xiàn) 外距 豎曲線(xiàn) 類(lèi)型 豎曲線(xiàn) 長(zhǎng) 豎曲線(xiàn)起 點(diǎn) 豎曲線(xiàn)終 點(diǎn) BP1 4000 凸型 K6+ K6+ BP2 10000 凹型 K6+ K7+ 平、縱線(xiàn)形組合設(shè)計(jì) 道路的空間線(xiàn)形是指由道路的平面線(xiàn)形和縱面線(xiàn)形所組成的空間立體形狀。道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)首先是從路線(xiàn)規(guī)劃開(kāi)始的，然后經(jīng)選線(xiàn)、平面線(xiàn)形設(shè)計(jì)、縱面線(xiàn)形設(shè)計(jì)和平縱 線(xiàn)形組合設(shè)計(jì)的過(guò)程，最終以平、縱組合的立體線(xiàn)形展現(xiàn)在駕駛員眼前的。行駛過(guò)程中，駕駛員所選擇的實(shí)際行駛速度，是由他對(duì)立體線(xiàn)形的判斷作出的，因此，設(shè)計(jì)中僅僅滿(mǎn)足平面、縱面線(xiàn)形標(biāo)準(zhǔn)還是不夠的。道路的空間線(xiàn)形應(yīng)能保持視覺(jué)的連續(xù)性，并有足夠的舒適感和安全感。 設(shè)計(jì)車(chē)速≥ 60km/h 的公路，應(yīng)注重空間線(xiàn)形設(shè)計(jì)，不僅要滿(mǎn)足汽車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)要求，而且應(yīng)充分考慮駕駛者在視覺(jué)和心理的要求，盡量做到線(xiàn)形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺(jué)良好、景觀(guān)協(xié)調(diào)、安全舒適。 道路平面線(xiàn)形和縱面線(xiàn)形的組合設(shè)計(jì)，就是要得到一個(gè)既滿(mǎn)足汽車(chē)行駛安全、舒適的要求，能 使工程造價(jià)及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用經(jīng)濟(jì)，能在司機(jī)視覺(jué)和心理狀態(tài)方面引起良好反映，同時(shí)使道路與沿線(xiàn)周?chē)h(huán)境和景觀(guān)相協(xié)調(diào)的道路立體線(xiàn)形，從而達(dá)到安全、舒適、快速和經(jīng)濟(jì)的目的。 平、縱組合原則 1 應(yīng)在視覺(jué)上能自然地誘導(dǎo)駕駛員的視線(xiàn)，并保持視覺(jué)的連續(xù)性。這樣可以使駕駛員及時(shí)和準(zhǔn)確地判斷路線(xiàn)的變化情況，不致因錯(cuò)覺(jué)而發(fā)生事故。任何使駕駛員感到茫然、迷惑或判斷失誤的線(xiàn)形，必須盡力避免。在視覺(jué)上能否自然地誘導(dǎo)駕駛員的視線(xiàn)，是衡量平、縱線(xiàn)形組合好否的基本條件。 二級(jí)公路工程初步設(shè)計(jì)（ K6+000~K8+000）段 28 2 平、縱面線(xiàn)形的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)大小均衡，使線(xiàn)形在視覺(jué)上、心理上保持 協(xié)調(diào)。平曲線(xiàn)與豎曲線(xiàn)的大小如果不均衡，會(huì)給人以不愉快的感覺(jué)，失去了視覺(jué)上的均衡性。對(duì)于縱面線(xiàn)形反復(fù)起伏，而平面上卻采用高標(biāo)準(zhǔn)的線(xiàn)形是無(wú)意義的，反之亦然。 3 合成坡度應(yīng)組合得當(dāng)，以利于路面排水和行車(chē)安全。合成坡度過(guò)大，對(duì)行車(chē)不利，合成坡度過(guò)小則對(duì)排水不利也影響行車(chē)。在進(jìn)行平縱組合設(shè)計(jì)時(shí)，如條件可能，一般最大合成坡度不宜大于 8％，最小合成坡度不宜小于 ％。 4 注意與道路周?chē)h(huán)境的配合。配合得好，它可以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，還可以起到引導(dǎo)視線(xiàn)的作用。 組合 （ 1)平曲線(xiàn)與豎曲線(xiàn)應(yīng)相互重合，且平曲線(xiàn)應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線(xiàn)，如下圖。 圖 43 平曲線(xiàn)與豎曲線(xiàn)組合 這種組合是使豎曲線(xiàn)和平曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)，最好使豎曲線(xiàn)的起、終點(diǎn)分別放在平曲線(xiàn)的兩個(gè)緩和曲線(xiàn)內(nèi)，即所謂的“平包豎”。對(duì)于等級(jí)較高的道路應(yīng)盡量做到這種組合，并使平、豎曲線(xiàn)半徑都大一些才顯得協(xié)調(diào)，特別是凹形豎曲線(xiàn)處車(chē)速較高，二者半徑更應(yīng)該大一些。 （ 2)平曲線(xiàn)與豎曲線(xiàn)大小應(yīng)保持均衡 所謂均衡，是指平、豎曲線(xiàn)幾何要素要大體平衡、勻稱(chēng)、協(xié)調(diào)，不要把過(guò)緩與過(guò)急、過(guò)長(zhǎng)與過(guò)短的平曲線(xiàn)和豎曲線(xiàn)組合在一起。 根據(jù)德國(guó)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，若平曲 線(xiàn)半徑小于 1000m，豎曲線(xiàn)半徑大約為平曲線(xiàn)半徑的 10～20倍時(shí)，便可達(dá)到均衡的目的。德國(guó)的具體經(jīng)驗(yàn)列于下表，可作設(shè)計(jì)參考。 表 47 平、豎曲線(xiàn)半徑的均衡 平曲線(xiàn)半徑 （ m） 豎曲線(xiàn)半徑 （ m） 平曲線(xiàn)半徑 （ m） 豎曲線(xiàn)半徑 （ m） 500 10000 1100 30000 700 12020 1200 40000 二級(jí)公路工程初步設(shè)計(jì)（ K6+000~K8+000）段 29 800 16000 1500 6000 900 20200 2020 100000 1000 25000 （ 3)暗、明彎與凸、凹豎曲線(xiàn) 暗彎與凸形豎曲線(xiàn)及明彎與凹形豎曲線(xiàn)的組合是合理、悅目的。 對(duì)暗與凹、明與凸的組合，當(dāng)坡差較大時(shí)，會(huì)給人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬坡、繞彎的感覺(jué)。此種組合在山區(qū)難以避免，只要坡差不大，矛盾也不很突出。 （ 4)平、豎曲線(xiàn)應(yīng)避免的組合 1)設(shè)計(jì)車(chē)速≥ 40km/h的公路，凸形豎曲線(xiàn)的頂部和凹形豎曲線(xiàn)的底部，不得插入小半徑平曲線(xiàn)。 2)凸形豎曲線(xiàn)的頂部或凹形豎曲線(xiàn)的底部，不得與反向平曲線(xiàn)的頂點(diǎn)重合。 3)小半徑豎曲線(xiàn)不宜與緩和曲線(xiàn)相互重疊。 4)平面轉(zhuǎn)角小于 7176。的平曲線(xiàn)不宜與坡度角較大的凹形豎曲線(xiàn)組合在一起。 5)在完全通視的條件下，長(zhǎng)上（下）坡路段的平面線(xiàn)形多次轉(zhuǎn)向形成蛇形的組合線(xiàn)形，應(yīng)極力避免。 2 直線(xiàn)與縱斷面的組合 平面的長(zhǎng)直線(xiàn)與縱面的直坡線(xiàn)配合，對(duì)雙車(chē)道公路超車(chē)方便，在平坦地區(qū)易與地形相適應(yīng)，但行車(chē)單調(diào)乏味，易疲勞。直線(xiàn)上一次變坡是較好的平、縱組合，從美學(xué)觀(guān)點(diǎn)講以包括一個(gè)凸形豎曲線(xiàn)為好，而包括一個(gè)凹形線(xiàn)次之；直線(xiàn)中短距離內(nèi)二次以上變坡會(huì)形成反復(fù)凸凹的“駝峰”和“凹陷”，看上去線(xiàn)形既不美觀(guān)也不連貫，使駕駛員的視線(xiàn)中斷。因此，只要路線(xiàn)有起有伏，就不要采用長(zhǎng)直線(xiàn)，最好使平面路線(xiàn)隨縱坡的變化略加轉(zhuǎn)折，并把平、豎 曲線(xiàn)合理地組合。使用時(shí)，應(yīng)避免： 1） 長(zhǎng)直線(xiàn)配長(zhǎng)坡。 2） 直線(xiàn)上短距離內(nèi)多次變坡。 3） 直線(xiàn)段內(nèi)不能插入短的豎曲線(xiàn)。 4） 在長(zhǎng)直線(xiàn)上設(shè)置坡陡及曲線(xiàn)長(zhǎng)度短、半徑小的凹形豎曲線(xiàn)。 5） 直線(xiàn)上的縱斷面線(xiàn)形應(yīng)避免出現(xiàn)駝峰、暗凹、跳躍等使駕駛者視覺(jué)中斷的線(xiàn)形。 3 平、縱線(xiàn)形組合與景觀(guān)的協(xié)調(diào)配合 道路作為一種線(xiàn)形構(gòu)造物，應(yīng)將其視為景觀(guān)的對(duì)象來(lái)研究。修建道路會(huì)對(duì)自然景觀(guān)產(chǎn)生影響，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定破壞作用。而道路兩側(cè)的自然景觀(guān)會(huì)影響道路上汽車(chē)的行駛，特別是對(duì)駕駛員的視覺(jué)、心理以及駕駛操作等都有很大影響。 平、縱線(xiàn)形組合必須是在充分與道路所經(jīng)地 區(qū)的景觀(guān)相配合的基礎(chǔ)上進(jìn)行。否則，即使線(xiàn)形組合滿(mǎn)足了有關(guān)規(guī)定，也不一定是良好設(shè)計(jì)。對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)，只有看上去具二級(jí)公路工程初步設(shè)計(jì)（ K6+0