王建省 董嘉雯 王宗澤

北方工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院

山嶺區(qū)高等級(jí)某高速公路平面線形研究

王建省 董嘉雯 王宗澤

北方工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院

在現(xiàn)代交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，公路運(yùn)輸所占的比例不容忽視，它因便捷靈活、適應(yīng)性強(qiáng)而被廣泛采用。汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，刺激了公路運(yùn)輸?shù)男枨?，同時(shí)，也對(duì)公路等級(jí)和設(shè)計(jì)提出了更高的要求。平面線形設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，優(yōu)質(zhì)的線形設(shè)計(jì)對(duì)于交通流的安全具有重要的影響，如果公路線形不合理，則會(huì)降低公路通行能力，造成運(yùn)輸者時(shí)間和經(jīng)濟(jì)上的損失，同時(shí)會(huì)誘發(fā)交通事故。本文對(duì)山嶺區(qū)高等級(jí)某高速公路平面線形要素設(shè)置的合理性進(jìn)行分析和研究，分析了平面選線、平曲線要素，并對(duì)公路平曲線要素進(jìn)行了計(jì)算，給出了合理的方案。

工程概況

研究目標(biāo)工程地處遼寧省沈陽(yáng)市的山嶺區(qū)高等級(jí)某高速公路，起點(diǎn)位于大伙房水庫(kù)G1212國(guó)道，終點(diǎn)位于上馬地區(qū)。路線所屬地區(qū)屬?gòu)?fù)雜山嶺地區(qū)，海拔高，高差大，路線全長(zhǎng)22.7km，公路等級(jí)為高速公路，設(shè)計(jì)時(shí)速為80km/h，工程要求必須跨越大伙房水庫(kù)，遂在該處修建一座大型斜拉橋。工程要求保證平面線形平順，且道路等級(jí)較高，遂在高程較大的山脈處可以修建隧道。工程復(fù)雜，地質(zhì)條件復(fù)雜，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高。

平面選線

在進(jìn)行公路選線時(shí)，要針對(duì)公路所經(jīng)地域的環(huán)境、地形、地質(zhì)具體擬定路線，全面權(quán)衡，分清主次，當(dāng)遇到不良地質(zhì)路段時(shí)，要采取繞、避、穿等方案進(jìn)行比選。在選線過程中要嚴(yán)格保護(hù)農(nóng)田耕地，盡力避讓不可移動(dòng)的文物，注意保護(hù)環(huán)境，與沿線自然景觀相協(xié)調(diào)，綜合考慮平、縱、橫面，還要注重三者之間的合理組合與搭配。由于工程為高速公路，道路等級(jí)較高，車行速度較大，遂必須保證平面線形的平順，在進(jìn)行圓曲線設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于圓曲線要素也有較高的要求。

平曲線要素

在進(jìn)行平曲線設(shè)計(jì)時(shí)，要求平面線形連續(xù)、均衡，與周圍景觀相協(xié)調(diào)，在公路轉(zhuǎn)角處宜選用較大半徑圓曲線，同向曲線間要有足夠長(zhǎng)度的直線，反向曲線間不宜設(shè)置過短的直線，直線的應(yīng)用要與景觀相協(xié)調(diào)，不得過于追求長(zhǎng)直線，當(dāng)圓曲線半徑過小時(shí)應(yīng)設(shè)置超高與加寬。圓曲線要與相銜接的路段平、縱線形相協(xié)調(diào)，避免小半徑圓曲線和陡坡重合的地形。設(shè)計(jì)的公路為高速公路，并處于復(fù)雜的山嶺區(qū)，設(shè)計(jì)車速為80km/h。由已知交點(diǎn)坐標(biāo)、轉(zhuǎn)角、交點(diǎn)間距來計(jì)算方位角、切線長(zhǎng)、各點(diǎn)樁號(hào)等加設(shè)緩和曲線后的平曲線要素。加設(shè)緩和曲線后的平曲線示意圖如圖1所示。

圖1　加設(shè)緩和曲線后的平曲線

表1　圓曲線計(jì)算表

計(jì)算公式：

緩和曲線切線內(nèi)移值：

緩和曲線切線增值：

切線總長(zhǎng)：

曲線總長(zhǎng)：

外矢距：

校正數(shù)：

主點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算：

公路平曲線要素計(jì)算

利用公式計(jì)算所研究公路沿線的一處圓曲線要素。擬計(jì)算樁號(hào)為K1+492.17處的圓曲線參數(shù)，設(shè)半徑為250m，轉(zhuǎn)角83°56′46.59"，設(shè)計(jì)車速為80km/h。根據(jù)規(guī)范取Ls=70m ，則：

按照同樣方法即可計(jì)算得出其他樁號(hào)處圓曲線的曲線要素。表1列出了該線路上部分圓曲線要素計(jì)算結(jié)果。

結(jié)語(yǔ)

實(shí)際公路工程中，需進(jìn)行平曲線設(shè)計(jì)，平曲線要素計(jì)算是平曲線設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。本文針對(duì)山嶺區(qū)高等級(jí)某高速公路具體工程，對(duì)公路平面線形要素進(jìn)行分析和計(jì)算，給出了工程中部分圓曲線的計(jì)算結(jié)果，比較、試算圓曲線半徑，最終確定主線幾何因素。主線的半徑和緩和曲線的長(zhǎng)度均滿足一般高速公路曲線半徑和緩和曲線長(zhǎng)度的要求。