横断面设计平曲线超高、加宽.doc

横断面设计——平曲线超高、加宽
4.1 平曲线超高
一、平曲线上设置超高的原因和条件

平曲线超高：为了抵消汽车在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高内侧低的单向横坡的形式。
平曲线设置超高的条件：圆曲线半径小于不设超高的最小半径时。
表8.2.3-1 不设超高的圆曲线最小半径
设 计 速 度(km/h)
120
100
80
60
40
30
20
不设超高的圆曲线最小半径（m）
路拱 ≤2％
5500
4000
2500
1500
600
350
150
路拱 ＞2％
7500
5250
3350
1900
800
450
200
平曲线设置超高的原因：将此弯道横断面做成向内倾斜的单向横坡形式，利用重力向内侧分力抵消一部分离心力，改善汽车的行驶条件。
平曲线设置超高的目的：让汽车在平曲线上行驶时能获得一个向圆曲线内侧的横向分力，用以克服离心力，减少横向力，从而保证汽车在圆曲线半径小于不设超高的最小半径时能安全、稳定、满足计算行车速度和经济、舒适地通过圆曲线。
二、圆曲线上全超高横坡度的确定（专供汽车行驶的高速公路,一级公路的超高横坡度不超过10％，其他各级公路不超过8％。在积雪寒冷地区，最大超高横坡度不超过6％。）
（一）圆曲线上全超高横坡度的确定
超高横坡度：将圆曲线部分的路面做成向内侧倾斜的单向坡。
全超高：圆曲线起点至圆曲线终点的曲线段超高横坡度值保持定值。
圆曲线超高横坡度：应按公路等级、计算行车速度、圆曲线半径、路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定。
超高横坡度值的计算：由    得
（二）圆曲线上的超高横坡度的最大值：    
为了保证慢车特别是停在弯道上的车辆，不产生向内侧滑移现象，超高横坡度不能太大。我国《标准》限制了各级公路圆曲线最大全超高值。
（三）圆曲线上的超高横坡度的最小值：                 
各级公路圆曲线部分的最小超高横坡度应是该级公路直线部分的路拱坡度
三、超高缓和段
（一）超高缓和段设置条件和原因：
汽车从双向横坡的直线段进入设有单向横坡全超高的圆曲线段是一个突变，不能顺利行车；从立面来看，这个突变也影响美观，所以在直线和圆曲线之间必须设置超高缓和段，完成从直线双向横坡逐渐过渡到圆曲线上的单向超高横坡，使汽车顺势地从直线驶入圆曲线。如下图示：

（二）超高缓和段形式
超高缓和段：从直线上的双向路拱横坡，过渡到圆曲线上具有超高横坡度的单向坡断面所需要的变化区段。
1．无中间分隔带公路的超高过渡
（1）超高横坡度等于路拱坡度时，将外侧车道绕中线旋转，直至路拱坡度值。
（2）超高横坡度大于路拱坡度时，可分别采用以下三种方式：

图 2—12      无中间分隔带公路的超高过渡
绕内边缘线旋转
先将外侧车道绕路面未加宽前的中心线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面绕路面未加宽前的内侧边缘线旋转，直至全超高横坡度值。
绕中线旋转
先将外侧车道绕路面未加宽前的路中心线旋转，待达到与内侧构成单向横坡后，整个断面一同绕路面未加宽前的路中心线旋转，直至全超高横坡度值。
绕外边缘线旋转
先将外侧车道绕路面外侧边缘旋转，与此同时，内侧车道随中线的降低而相应降低，待达到单向横坡后，整个断面仍绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡值。
一般新建公路多用绕内边缘线旋转方式；旧路改建工程多用绕中心线旋转方式；绕外侧边缘线旋转是一种比较特殊的设计，仅用于某些为改善路容的地点。
2．有中间分隔带公路的超高过渡
（1）绕中央分隔带的中心线旋转
先将外侧行车道绕中央分隔带的中心线旋转，待达到与内侧行车道构成单向横坡后，整个断面一同绕中央分隔带的中心线旋转，直至全超高横坡值。
（2）绕中央分隔带两侧边缘线旋转
将两侧行车道分别绕中央分隔带两侧边缘线旋转，使之各自成为独立的单向超高断面。此时中央分隔带维持原水平状态。
（3）绕各自行车道中线旋转
将两侧行车道分别绕各自的行车道中心线旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带两边缘分别升高与降低而成为倾斜断面。
三种超高过渡方式各有优缺点，中间带宽度较窄时可采用绕中央分隔带的中心线旋转；各种中间带宽度的都可以采用绕中央分隔带的两侧边缘旋转；对于车道数大于4条的公路可采用绕各自行车道中心线旋转；

图 2—13     有中间分隔带公路的超高过渡
（三）超高缓和段长度
为了行车的舒适、路容的美观和排水的通畅，必须设置一定长度的超高缓和段，超高的过渡则是在超高缓和段全长范围内进行的。
双车道公路超高缓和段长度按下式计算：                       （2—23）
式中：Lc — 超高缓和段长度；   B — 旋转轴至行车道外侧边缘的宽度（m）；
        △i — 超高旋转轴外侧的最大超高横坡度与原路拱横坡度的代数差；
      p — 超高渐变率由于逐渐超高而引起外侧边缘纵坡与路线原设计纵坡的差值）。
（四）横断面超高值计算

（绕内边轴旋转的超高缓和段图示）
绕内边轴旋转的超高值计算公式
超高值 计算公式 备注
0≤x≤L1 L1≤x≤Lc 各超高值均与设计
标高比较,
h"c 和h"cx为降低值
L1=
Bj x=

圆曲线
线段 外缘hc a io+（a+b）ib
中线h＇c a i0+ ib
内缘h"c a i0－ ( a + Bj ) ib
超高缓和
段 外缘hc x a(i0－i1)+[ a i1+（a+b）ib]
或 hcx=
中线
h＇c x a i0+ i1 a i0+
内缘h"c x a i0－(a + Bj x )I 1 a i0－ ( a+Bj x )

绕中心线旋转的超高缓和段图示

绕中线旋转的超高值计算公式
超高值 计算公式 备注
0≤x≤L1 L1≤x≤LS 各超高值均与设计标高比较，
h"c和h"cx为降低值。
L1=
Bj x=

圆曲
线段 外缘hc a( i0－ i1 ) +（a+ ）(i1+ib )
中线
h¹c a i0+ i1
内缘
h"c ai0+ i1 － ( a + + Bj ) ib
缓和
段段 外缘hcx a（i0－i1）+（a+ ） (i1 +ih )
或 hc x=   hc
中线
h¹cx a i0 +   i1
内缘
h"c x a i0－(a + Bj x )i 0 a i0+ i1－(a+ + Bjx )

式中：h c —路肩外边缘最大超高值；   h＇c —路中线最大超高值；
h"c —路基内边缘最大降低值；   h c x— 缓和段上任意断面处，外侧路肩的超高值；
h＇c x—缓和段上任意断面处，加宽前路中线的超高值；
h"c x— 缓和段上任意断面处，加宽后路肩内边缘的降低值；
LS — 缓和段长度全长；
L1 — 双向坡路面过度到超高坡度为路拱坡度时所需的临界长度；
Bj — 圆曲线部分路基的全加宽值； Bj x— 缓和段上X 距离处路基加宽值；
a —路肩宽度；                        b —路面宽度；
i0 —原路肩横坡度；                  i1 —原路拱横坡度；
ib —圆曲线超高横坡度；           x —缓和段内任意点处距缓和段起点的距离。

4.2平曲线加宽
一、平曲线上设置加宽的原因和条件
平曲线加宽：汽车在曲线上行驶时需要比在直线上行车更宽的路面以利安全，这种适当拓宽的路面形式即称为平曲线加宽。
圆曲线上的全加宽值：汽车进入圆曲线后，其行驶的车轮转角保持不变时，其圆曲线起点至圆曲线终点的路面加宽值也保持一个定值，这个定值称为圆曲线上的全加宽值。
确定全加宽值的因素：会车时两辆汽车之间的距离；汽车与路面边缘之间的间距；圆曲线的半径、车型、行车速度。
(一)园曲线上设置加宽的原因
1.汽车在曲线上行驶时，后轴内侧车轮的行驶轨迹半径最小，前轴外侧车轮的行驶轨迹半径最大，因此，在车道内侧需要更宽一些的行车道以供后轴内侧车轮的行驶轨迹要求，所以需要加宽曲线上的行车道；
2.汽车在曲线上行驶时，前轴中心的轨迹并不完全符合理论轨迹而是有较大的摆动偏移，所以也需要加宽曲线上的行车道，以利车辆摆动偏移时的安全。
(二)园曲线上设置加宽的条件
我国《标准》规定，当平曲线半径小于或等于250 m 时，应在平曲线内侧设置加宽。
(三)全加宽值的确定
1.加宽值计算

根据汽车交会时相对位置所需的加宽值
设汽车后轴至前保险杠之距为 ，圆曲线半径R，有双车道上的加宽值为：
     根据不同车速摆动偏移所需的加宽值
根据试验和行车调查，行速引起的汽车摆动幅度的变化值为：
    圆曲线上的全加宽值:
2.加宽的规定与要求
对于有半挂车的汽车，对行车道的加宽要求
由牵引车、拖车、汽车摆动幅度的变化值三部分组成，即：
其中： ——牵引车后轴至保险杠前缘之距离；
           ——拖车后轴至牵引车后轴之距离。
1、当平曲线半径等于或小于250米时，应统一在平曲线内侧加宽；
2、四级公路和山岭重丘区的三级公路采用第一类加宽，其余各级公路采用第三类加宽值；对于不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第二类加宽值；
3、圆曲线的加宽应设置在圆曲线内侧且路面加宽时路基一般也同时加宽；
4、由三条以上车道构成的行车道，其加宽值应另行计算。
5、四级公路路基采用6.5m 以上宽度时，当路面加宽后剩余的路肩宽度不小于0.5m 时则路基可不予加宽；
6、小于0.5m 时则应加宽路基以保证路肩宽度不小于0.5m 。
二、加宽缓和段
（一）加宽缓和段设置原因
当圆曲线段设置全加宽时，为了使路面由直线段正常宽度断面过渡到圆曲线段全加宽断面，需要在直线和圆曲线之间设置加宽缓和段。如下图:

(二)加宽缓和段形式
1.比例过渡
1.比例过渡
对于二、三、四级公路，采用在加宽缓和段全长范围内按其长度成正比例增加的方法,即：   
式中： ——缓和段上加宽值； ——缓和段上任意点至缓和段起点之间的距离；
——加宽缓和段长度； ——全加宽值。
2.高次抛物线过渡
对于高等级公路，采用高次抛物线过渡形式,即：

式中： ——加宽值参数， 。
（三）加宽缓和段长度
1．对于设置有缓和曲线的平曲线，加宽缓和段应采用缓和曲线相同的长度。
2．对于不设缓和曲线的平曲线，但设置有超高缓和段的平曲线，可采用于超高缓和段相同的长度。
3．对于不设缓和曲线的平曲线，又不设置超高缓和段的平曲线时，其加宽和段长度应按渐变率为1：15 且长度不小于10 m 的要求设置.
汽车在曲线上行驶时，其四个车轮轨迹半径不同，其中前轴外轮半径最大，后轴内轮半径最小，因而需要比直线上更大的宽度。此外，汽车在曲线上行驶，其行驶轨迹并不完全与理论行驶轨迹相吻合，而是有一定的摆动偏移，故需要路面加宽来弥补，以策安全。这种在曲线上适当拓宽路面的形式称为平曲线加宽。
1．《公路工程技术标难》规定，当R≤250m时，应设置加宽，双车道路面的全加宽值见表1-2-10。单车道路面的全加宽值按表1-2-10值的1／2取用，三车道以上的路面其加宽值应另行计算。
2．四级公路和山岭重丘区的三级公路采用表1-2-10中的第一类加宽；其余各级公路采用第三类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第二类加宽值；
3．圆曲线的加宽应设置在圆曲线的内侧，当路面加宽时路基一般也同时加宽；