超高设计说明.doc

超高旋转轴在任何情况下必须和高程设计线在同一个位置。理由是：如果超高旋转轴的位置不是高程设计线的位置，那么由于超高旋转，在高程设计线的位置产生的超高值（即由超高产生的高程变化值）不为零，这样的话，高程设计线在超高段的线形不再是简单的坡度线和竖曲线所能表达的，而是一个很复杂的线形。
7 K! W/ P% A" }) L" b5 j举一个简单的例子，如果在一个路段，纵断面设计图上的设计线是一条直线，则表示该路段是一个直坡段，而超高旋转轴和高程设计线不在同一个位置，那么由于超高旋转，高程设计线的位置会有一个由超高造成的起伏，这时高程设计线就不可能是一条直线，这和纵断面设计图上设计线产生了矛盾。解决这个矛盾的唯一方法就是：超高旋转轴的位置在任何情况下必须是高程设计线的位置。! A1 B& m1 H% U8 P# V. r, `
  2、我国现行设计规范规定超高旋转轴的位置（根据以上结论：超高旋转轴的位置也一定是高程设计线的位置）有以下四种：分隔带边缘、路中心线、行车道内侧边缘和行车道外侧边缘。后两种情况都是指未加宽前的行车道边缘。为什么是指未加宽前的行车道边缘？理由和前面所述相类似，举一个简单的例子，如果在一个直线路段，纵断面线形是一个直坡，高程设计线的位置在加宽后的行车道边缘，那么在加宽段，路面横坡度不变而高程设计线到路中心线的距离产生变化，使得路中心线的高程有一个额外的起伏变化而不再是直坡段，很不美观，也很难施工放样。6 [7 l* b& k% q( L
  3、基于上述两点理由，可以的得出结论：高程设计线的位置有以下四种：分隔带边缘、路中心线、（未加宽前的）行车道内侧边缘和（未加宽前的）行车道外侧边缘。这样做，可以避免出现在加宽段上路中心线的高程有一个额外的起伏变化的情况。因此，我们认为，选择路基边缘作为高程设计线的位置（超高旋转轴的位置）是不合理的。根据超高旋转轴的位置在任何情况下必须是高程设计线的位置的道理，尽管规范规定可以采用路基边缘作为高程设计线的位置，但是规范并没有规定路基边缘可以作为超高旋转轴的位置，因此规范条文互相矛盾。- p" r4 }0 X+ S D/ Z
  因此，我们建议你不要采用路基边缘作为高程设计线的位置，否则在超高、加宽路段，路中心线由于超高、加宽的变化，额外地上下起伏，很不美观，也很难施工放样。建议你采用分隔带边缘、路中心线、行车道内侧边缘和行车道外侧边缘中的一种作为高程设计线的位置，具体采用那一种，可以根据规范选用。- k) h/ X# R* H2 e
  4、超高文件中第一行的填写方法：
5 R% v* l4 z/ t! s! N超高文件的填写方法可以参照纵断面说明书，这里再讲一下：
, n6 B- {% i( j$ \. _7 |; x* n8 Bbool  dtl  dtr  is  jd1  axi  jd2
- C+ O9 n* {9 D. v$ h: A3 V
& y- @4 F/ ], d7 C2 e* _) s$ p第一个数据bool填2表示双幅道路；
0 ~6 p- O# ?( h9 t第二、三个数据dtl  dtr填未加宽前的左、右行车道边缘到路中心线的距离，这两个数据仅作绘制超高渐变图和计算超高渐变图中的超高渐变率之用，不做它用。2 H- q% O7 J& P
第四个数据is --- 土路肩横坡(％)；
! v4 f! C4 \' D4 H5 Z/ J: D第五个数据jd1 --- 超高过渡方式标志。jd1=1，为线性过渡方式；jd1=3，则为三次抛物线过渡方式。一般jd1=1。" e, o, I) ?. L1 v/ H3 d! ?' z
第六个数据 axi填超高旋转轴线至平面设计线的距离，因为超高旋转轴到高程设计线的距离永远是零。: r" ]  {/ c% u. x$ _- h3 Y
第七个数据jd2 --- 超高旋转方式标志。
0 m8 N% L$ x( q5 {6 B; }jd2=0，路中线两侧各自绕自己的超高旋转轴转；$ C) N' V7 A! z3 C# E
jd2=1，则为绕弯道内侧旋转轴转（先抬外侧，坡度一致后一起绕弯道内侧转）；3 [* G$ y6 |( F. E5 k0 v
jd2=2，先抬外侧，然后一起绕中心转（此时axi必须为0）；
5 j4 H: A! F# }- Ejd2=3，超高旋转轴在外侧路面的路缘带边缘，外侧先绕超高旋转轴转，路中点往下沉，内侧横坡不变，当左、右侧坡度相等后，则一起绕外侧转到超高坡度值（即超高过渡段终点）" ^  @1 g- F) _
根据超高旋转轴的位置在任何情况下必须是高程设计线的位置的道理，jd2的数值即表示你选用的高程设计线在什么位置。如果你选用路中心作为高程设计线的位置，那么jd2必须填写2，以此类推。
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  第四节 路拱及超高

一、路拱及路肩、路侧带的横坡度
    为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。路拱对排水有利，但对行车不利。路拱坡度所产生的水平分力增加了行车的不平稳，同时也给乘客以不舒适的感觉。当车辆在潮湿或有水的路面上制动时，还会增加侧向滑移的危险。规定值见表5-7。
    高速公路和一级公路由于路面较宽，迅速排除路面降水尤为重要，在降雨强度较大的地区，路拱坡度可适当增大。
    分离式路基，每侧行车道可设置双向路拱，这样对排除路面积水有利。在降水量不大的地区也可采用单向横坡，并向路基外侧倾斜。
    路拱的形式有抛物线形、直线接抛物线形、折线形等。
    土路肩的排水性远低于路面，其横坡度较路面宜增大1.0~2.0% 。硬路肩视具体情况可与路面同一横坡，也可稍大。
    人行道横坡宜采用单面坡，坡度为1%~2% 。路缘带横坡与路面相同。

二、曲线超高
（一）超高及其作用
    为了抵消车辆在曲线路段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，这就是曲线上的超高。
    合理的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶的稳定性和舒适性。汽车在圆曲线上行驶，离心力是常数；在回旋线上行驶，其离心力是变化的。因此，超高横坡度在原曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，在缓和曲线上是逐渐变化的超高。
    这段从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上的单向横坡的路段，称作超高缓和段或超高过渡段。
（二）超高率的计算
1.最大超高和最小超高
对最大超高和最小超高的规定见表3-1和3-2。
2.计算公式

（1） ，由此计算得到超高，但是横向力系数μ不易确定。
（2）取μ=0，
，ih>ih(max)后，离心力由f承担，V取设计速度。
（3）将（2）中的速度V取实际速度。
（4）以曲线的形式变化，在最大超高处，μ=0时的半径

见图5-16（张雨化版），令1/R=1/RA、ih=ih(max),所对应的点为B；令1/R=1/Rmin、ih=ih(max),所对应的点为D。将OB的中点A与BD的中点C相连接，然后分别在OAE和ECD两个转折处作与直线相切的两条二次抛物线，取抛物线上的纵坐标为各种R的设计超高值ih。
（三）超高的过渡
     1.无中间带道路的超高过渡
无中间带的道路行车带，在直线路段的横断面均以中线为脊向两侧倾斜的路拱。当超高横坡等于路拱坡度时，行车道外侧绕中线旋转，直至与内侧横坡相等，如图5-19所示。

当超高坡度大于路拱坡度时，可采用以下三种过渡方式：
（1）先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车道边缘旋转，直至超高横坡值（图5-20a）。
（2）绕中线旋转
    先将外侧车道绕中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面绕中线旋转，直至超高横坡度 （图5-20b）。
（3）绕外边缘旋转
    先将外侧车道绕外边缘旋转，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，整个断面绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡度 （图5-20c）。

2.有中间带公路的超高过渡
（1）绕中间带的中心线旋转
    先将外侧行车道绕中间带的中心线旋转，待达到与内侧行车道构成单向横坡后，整个断面一同绕中心线旋转，直至超高横坡度（图5-21a）。
（2）绕中央分隔带边缘旋转
    将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，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（图5-21b
（3）绕各自行车道中线旋转
    将两侧行车道分别绕各自的中心线旋转，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（图5-21c）。

（四）超高缓和段长度
Lc＝βΔi／ p
Lc——超高缓和段长度（ｍ）；
β——旋转轴至行车道外侧边缘的宽度（m）；
Δi——超高坡度与路拱横坡的代数差（％）；
p——超高渐变率，即旋转轴与行车道外侧边缘之间的相对坡度，其值如表5-10。

根据上式计算的超高缓和段长度，应凑成５ｍ的整数倍，并不小于10m的长度。
例：双车道绕内侧旋转，β＝7.5m, Δi=6%-1.5%=4.5%, p=1/150

Lc＝55ｍ
＊一般情况下，超高缓和段长度与缓和曲线长度相等。
＊缓和曲线长度过长时，超高过渡在缓和曲线的某一区段内进行。
＊一定大小的超高渐变率。

（五）横断面超高值的计算
1.不设中间带的公路

绕边线旋转超高值计算公式和绕中线旋转超高值计算公式分别见表5-11和5-12,参见图5－22和5－25。
图5－22ａ：
（１）双坡拱；
（２）超高和加宽在缓和段内完成。
     两个或两个以上弯道，其间距又不太长，除考虑单一弯道的超高设计外，还需研究两个弯道间的超高过渡问题。解决这个问题，需要用所谓“超高设计图”，见图5－25。这是简化了的超高过渡段的纵断面图，该图是以旋转轴为横坐标，纵坐标是相对高程。

2.设有中间带的公路
    设有中间带公路的超高方式有三种：（1）绕中央分隔带边缘旋转；（2）绕各自行车道中心旋转；（3）绕中间带中心旋转。在实际的设计中较多应用第一和第二种方法。
计算公式见表5－13和表5－14，参见图5－23和图5－24。

绕中轴超高计算程序BH
Z”ZH”:G”HZ”:S”LS”:I”IZ”:J=-0.02:Lb10:{LB}:L:LGoto
0△L>G=>Goto0△A=B(I+AbsJ)÷S:L≤Z=>E=BJ:”+P:E▲Goto1△L≥Z+S=>L≤G-S=>EBI:”+P”:E▲”-P”:M=-E▲Goto3△△L>G-S=>C=G-L:≠>C=L-Z△”+P”:E=BJ+CA▲Lb1 1:F=AbsJ×2B÷A:L≤Z+F=>M=BJ:”-P”:M▲Goto3△L≥G-F=>M=BJ:”-P”:M▲Goto3△k=B(I-AbsJ)÷(S-F):L>G-S=>LC=(G-F)-L△△L>Z+F =>LC=L-(Z+F) △△”-P”:M=BJ-CK▲Lbi3:{H}:H: ”+PH”:Q=E+H▲”-Ph”:O=M＋H▲Goto0

说明:
先输入弯头弯尾的桩号ZH,HZ?
LS是缓和曲线长
IZ是最大的超高值
路面横坡-0.02
L是求算桩号
B是中桩到边桩的距离
+P指弯背的超高值 ,–P指弯肚的超高值
H是输入中桩的标高 ( X8 j% @/ d1 L. i4 f