1、,第五节 路拱及平曲线超高设计,一、 路拱(crown) 1、定义：为了利于路面排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。 2、路拱的形式： 抛物线形直线接抛物线形折线形 3、选择路拱大小与形状应考虑的因素：1）排水顺畅；2）行车安全；3）对不同的路面类型和行车道宽度，应结合当地的自然条件，降雨强度等采用不同的路拱坡度。,4、路拱横坡路拱由路面横坡及路肩横坡构成。 路面横坡度：对于不同类型的路面由于其表面的平整度和透水性不同，再考虑当地的自然条件选用不同的路拱坡度。,表4-13 路拱横坡,路肩横坡度： （1）土路肩：横坡度较路面宜增大1.02.0； （2）硬路肩：一般情况下横坡度与行车
2、道横坡度相同；硬路肩宽度2.25m时的曲线段的硬路肩横坡度应符合下表规定：,图4-14,（一）超高 1、定义：为抵消车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。称为平曲线超高。当汽车在弯道上行驶时，将受横向力的作用，其值大小可用横向力系数表示；,二、超高及其作用,2、 减小横向力的方法： （1）增大曲线半径；（2）降低车速（3）增大向内侧倾斜的横坡设置超高横坡（成本低、效果好）。设置超高后 ：,（二）超高横坡度的计算,1最大超高和最小超高超高横坡度ih应按计算行车速度、半径大小、结合路面种类、自然条件和车辆组成等情况确定。最大超高：从汽车行驶横向稳定出发，避
3、免产生侧滑,最小超高：等于路面拱度。,表4-15,2超高横坡度计算公式：,可能结果：（1）ihimax，取最大值，但必须验算u值，使其不超过最大值。,超高横坡度计算图式,圆曲线半径与超高横坡度,圆曲线半径与超高横坡度,（1） 绕路面内边缘旋转：一般用于新建工程。 （2）绕路中线旋转：一般用于改建工程 （3）绕路面外边缘旋转：可在特殊设计时采用。,三、超高过渡方式：,1 . 无中间带道路的超高过渡,图4-19,2. 有中间带公路的超高过渡,（1）绕中间带的中心线旋转：中间带宽度较窄（4.5m）的公路可采用； （2）绕中央分隔带边缘旋转：各种宽度中间带的均可采用 （3）绕各自行车道中线旋转：车道数
4、大于4条的公路可采用,图2-20,1. 绕路面内边缘线旋：,四、超高过渡段长度,p超高渐变率,附加纵坡 :,2. 绕路面中线旋转：,附加纵坡 :,3. 规范推荐公式：,式中：Lc超高缓和段长 （m）；旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m）；=B：绕路面内边缘线旋转=B/2：绕路中线旋转i超高坡度与路拱坡度的代数差（%）；i = ih： 绕路面内边缘线旋转i = ih+ig： 绕路中线旋转p超高渐变率，即旋转轴线与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间的相对坡度。,路面超高渐变率 表4-17,根据公式计算的超高缓和段长度，应凑成5m的整倍数，并不小于10m的长度。 多车道公
5、路的超高缓和段长度，视车道数按上式计算之值乘以下列系数：从旋转轴到行车带边缘的距离 系数2车道 1.53车道 2.0,路肩横坡过渡段的渐变率 表4-17,4.超高缓和段长度的取值,（1）般的情况下，在确定缓和曲线长度时，已经考虑了超高过渡段所需的最短长度，故一般取超高过渡段LC与缓和曲线长度LS 相等，即LC = LS 。 （2）若计算LC LS，此时应修改平面线形，使LS LC 。当平面线形无法修改时，可将超高过渡起点前移，即超高过渡在缓和曲线起点前的直线路段开始，路面外侧以适当的超高渐变率逐渐抬高，使横断面在ZH(或HZ点)渐变为向内倾斜的单向路拱横坡(临界断面)。 （3）若LS LC。但
6、只要超高渐变率p 1 330，仍取LC = LS 。,（4）在高等级公路设计中，因照顾线形的协调性，在平曲线中一般配置较长的缓和曲线。为了避免在缓和曲线全长范围内均匀过渡超高而造成路面横向排水不畅，超高过渡可采取以下措施：超高的过渡仅在缓和曲线的某一区段内进行。即超高过渡起点可从缓和曲线起点（R=）至缓和曲线上不设超高的最小半径之间的任一点开始，至缓和曲线终点结束。超高过渡在缓和曲线全长范围内按两种超高渐变率分段进行。即第一段从缓和曲线起点由双向路拱坡以超高渐变率1330过渡到单向路拱横坡，第二段由单向路拱横坡过渡到缓和曲线终点处的超高横坡。 （5）四级公路不设缓和曲线，但若圆曲线上设有超高，
7、则应设置超高过渡段，超高过渡段在直线和圆曲线上各分配一半。,五、横断面超高值的计算,表p133,1. 超高形成过程： (1)绕路面内边缘线旋转,（一）不设中间带的公路,提肩,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,提肩,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,1. 超高形成过程： (1)绕路面内边缘线旋转 (2)绕路面中线旋转,（1） 正常断面（直线断面）：,2、 绕路面内边缘线旋转超高值计算方法,定义：超高值就是指设置超高后路中线、路面边缘及路肩边缘等计算点与路基设计高程的高差。,（2）起始断面：ZH （HZ）,（3）全超高断面：,（4）双坡断面：（xx0）,双坡阶段长度x0计算：,超高过渡原则： 路面外边
8、缘高程按正比例升高，直到超高横坡断面。 路面横坡度按正比例增加，直到超高横坡度。,iG,双坡断面超高值计算：（xx0）,（5）旋转断面： （xx0）,旋转阶段横坡度ix：,旋转阶段超高值：,（二）设有中间带的公路,设有中间带公路的超高方式有三种：绕中央分隔带边缘旋转；绕各自行车道中心旋转；绕中间带中心旋转。在实际的设计中应用较多的是第一种和第二种方法，在超高过程中，内外侧同时从超高缓和段起点开始绕各自旋转轴旋转，外侧逐渐抬高，内侧逐渐降低，直到HY（或YH）点达到全超高。,1、绕分隔带边缘旋转超高值的计算(设计高程）,绕分隔带边缘旋转超高值的计算公式,2、绕各自行车道中心旋转超高值的计算公式,
9、路线设计高程,（一）超高图的一般形式,六、超高设计图,图4-22 超高设计图 a）直线-缓和曲线-圆；b）圆-反向缓和曲线-圆；c）大圆-缓和曲线-小圆,路面超高方式图就是指路面横坡度沿路线纵向的变化图。 应用：纵断面图中“超高”栏设计文件组成部分之一：超高方式图 超高方式图绘图规则： （1）按比例绘制一条水平基线，代表路中心线。 （2）绘制两侧路面边缘线。用实线绘出路线前进方向右侧路面边缘线，用虚线绘出左侧路面边缘线。若路面边缘高于路中线，则绘于基线上方；反之，绘于下方。路边缘线离开基线的距离，代表横坡度的大小（比例尺可不同于基线）。 （3）标注路拱横坡度。向前进方向右侧倾斜的路拱坡度为正，
10、向左倾斜为负。,（二）路面超高方式图的绘制方法,-,第五节 爬坡车道、变速车道与避险车道,一、爬坡车道 （一）定义：是指在陡坡路段正线行车道上坡方向右侧增设的供载重汽车行驶的专用车道。 （二）爬坡车道的设置条件1、沿上坡方向载重汽车的行驶速度降低到所允许的最低速度以下时，可设置爬坡车道；2、上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量时，应设置爬坡车道。 上坡方向容许最低速度（km/h）,（三）爬坡车道设计,1、横断面组成爬坡车道设于上坡方向正线行车道右侧，宽度一般为3.5m，包括设于其左侧的路缘带宽度0.5m。如图4-23。,图4-23 爬坡车道横断面组成（单位：m）,（1）高速公路的爬坡车道可
11、以占用原有的硬路肩宽度，爬坡车道的外侧可只设土路肩（图5-27a）,图4-24 a）典型爬车道布置图（高速公路）,（2）一级公路、二级公路的爬坡车道紧靠行车道外侧设置，原来硬路肩部分移至爬坡车道的外侧，供混合车辆行驶（见图4-24b、c）,图4-24 b）典型爬车道布置图（一级公路）,图4-24 c） 典型爬车道布置图（二级公路）,2、横坡度因为爬坡车道的行车速度比正线低，为了行车安全起见，爬坡车道的超高坡度要比正线低。 爬坡车道的超高坡度（%）,爬坡车道的超高旋转轴为爬坡车道内侧边缘线。,3、平面布置与长度,（1）爬坡车道的总长度由分流渐变段长度、爬坡车道长度和合流渐变段长度组成。 （2）爬
12、坡车道的长度一般应根据所设计的纵断面线形，通过加、减速行程图绘制出载重车行驶速度曲线，找出小于允许最低速度的路段，从而得到需设爬坡车道的长度。 （3）分流渐变段长度用来使正线车辆驶离正线而进入爬坡车道，合流渐变段长度用来使车辆驶离爬坡车道而进入正线，其长度见表4-22规定。,渐变段长度 表4-22,（4）爬坡车道起、终点的具体位置除按上述方法确定外，还应考虑与线形的关系。通常应设在通视条件良好、容易辨认并与正线连接顺适的地点。,二、变速车道,（一）变速车道的设置条件在公路工程技术标准中明确规定：高速公路、一级公路的互通式立体交叉、服务区、停车区、公共汽车停靠站、管理与养护设施等与主线衔接出入口
13、处，应设置加减速车道，其宽度应为3.50m。枢纽互通式立体交叉的加减速车道宽度宜为3.75m。变速车道是加速车道和减速车道的总称。加速车道是为了使车辆在进入主线之前，能安全地加速以保证汇流所需的距离而设的变速车道。减速车道是为了保证车辆驶出高速公路时能安全减速而设置的变速车道。,(二)变速车道的设计,1、变速车道布置形式：直接式平行式两种。一般加速车道多采用平行式；减速车道原则上采用直接式。,图 4.26 变速车道平面布置图,图 4.26变速车道平面布置图,图 4.26 变速车道平面布置图,变速车道的车道宽度一般为3.5m，在特殊地段也可采用3.0m。其横断面形式与一般车道相同，布置在主线的右
14、侧，设置加减速车道路段，路基应相应加宽，不得占用硬路肩宽度。如图4.25。,车 道 加 减 速 车 道 硬 路 肩,3.5m（3.76m）,2、加减速车道的长度,加速车道是指车辆从匝道加速到驶入主线进行合流所必须的长度；减速车道从主线驶出的车辆驶入匝道前减速所必须的长度。一般按下式计算：,其中：v2匝道计算行车速度（km/h）；v1主线计算行车速度（km/h）；a汽车平均的加(减)速度（m/s2），一般加速2m/s23m/s2；减速0.8 m/s21.2 m/s2。,3、流入（出）角,流入（出）角是指直接式变速车道中线与主线的夹角。匝道出入口端部的设置应使车辆变速圆滑而安全的进行，并使匝道端部
15、处主线与匝道线形协调，相互通视易于识别。一般来说流入（出）角可在下列范围内取值,三、避险车道的设计,为防止连续长、陡下坡车辆在行驶中速度失控而造成事故，应考虑在山岭地区长、陡下坡路段的右侧山坡上的适当位置设置避险车道。避险车道为大上坡断头路，其位置如下图所示。,对于连续长大纵坡路段设置避险车道,避险车道的长度根据主线下坡行驶速度、避险车道纵坡和坡床集料而定，其规定如表5-18。 避险车道应布置在直线上，入口必须保证车辆能高速安全驶入，入口前应保证足够视距。避险车道(制动坡床)起点采用0.1m厚，以30m长度渐变至坡床集料总厚度。坡床集料采用碎砾石、砾石、砂、豆砾石等松散材料，厚度为0.30.9
16、m。制动坡床宽度应不小于4.5m，服务道路宽度不宜小于3.5m。救险锚栓间隔不宜大于90m。强制减弱装置可采用砂袋或废轮胎堆砌，高度为1.21.5m。,避险车道设计要求：,避险车道长度,第六节 道路用地范围与建筑限界,一、道路用地范围 1、定义道路用地-是指为修建、养护道路及其沿线设施而依照国家规定所征用的地幅。,2、公路用地范围的划定1）新建公路-新建公路路堤两侧排水沟外缘（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）以外，路堑坡顶截水沟外边缘（无截水沟为坡顶）以外不小于1m的土地为公路用地范围在有条件的地段，高速公路、一级公路不小于3m，二级公路不小于2m的土地为公路用地范围。2）改建公路现有公路保持不
17、变，改建路段按新建公路确定3）特殊情况（如立交、服务区、安全设施、风沙、雪灾等地段）,3、城市道路用地 城市道路用地范围为城市道路红线宽度。 城市道路红线-指划分城市道路用地和城市建筑用地、生产用地及其他备用地的分界控制线。 红线宽度为包括车行道、人行道、绿化带等在内的规划道路的总宽度，所以也称为规划路幅。,二、建筑限界(boundary line of road construction),1、定义道路建筑限界-又称净空(clearance)，是为保证车辆、行人的通行安全，对道路和桥面上以及隧道中规定的一定的高度和宽度范围内不允许有任何障碍物侵入的空间界限。它由净高和净宽两部分组成。 2、规
18、定 1）公路建筑限界一般规定如图4-28。 2）城市道路建筑限界规定如表4-27。,3、边界确定原则,图4-28 建筑限界（尺寸单位：m）,公路限界规定：,上图中的字母含义：W行车道宽度；C当计算行车速度等于或大于 100kmh时为 0.5m，小于100kmh时0.25m；S1行车道左侧路缘带宽度；S2行车道右侧路缘带宽度；M1，M2中间带及中央分隔带宽度；E建筑限界顶角宽度，当时，EL；当，E1m；H净高，一条公路应采用一个净高，高速公路和一级、 二级公路为5.0m， 三级、四级公路为4.5m；L1左侧硬路肩宽度；L2右侧硬路肩或应急停车带宽度；L侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路
19、肩宽度（ Ll或 L2），其它各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.25m。,城市道路,1）上缘边界线 （1）一般路拱路段，上缘边界线为水平线； （2）设置超高的路段，上缘边界线与超高横 坡平行。 2）两侧边界线 （1）一般路拱路段，其两侧边界与水平线垂直； （2）设置超高的路段，其两侧边界线与路面超高横坡垂直。,习题:1试计算六车道高速公路(34.5m路基，中央分割带3.00m，左侧路缘带0.75m)一个2000m半径的平曲线的超高缓和段长度。要求分别按绕分隔带边缘及各自车道中心旋转方式计算（一般气候条件）。 2已知某二级公路（山岭区、积雪寒冷地区）有一弯道，半径R=200m，Ls=60m，偏角35.1524，JD=K12+452.68，路拱横坡为2%，试计算超高缓和段起点、超高横坡0%、2%、缓和段终点等特征点的里程桩号及超高值（加宽按高次抛物线过渡），并绘出超高设计图。 3已知平原区某高速公路（28m路基）有一半径R=1200m的弯道，Ls=180m，偏角172234“，水泥砼路面，一般地区。试分别按缓和曲线全长及部分缓和曲线长度进行超高过渡，计算超高缓和段起点桩号（上、下半支），并计算缓和曲线段内25m间隔整桩的超高值（绕分隔带边缘旋转）。,
