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        淺談海外公路圓曲線加寬設(shè)計(jì)方法

        2022-04-22 07:33:02榮紅磊RONGHonglei
        價(jià)值工程 2022年15期
        關(guān)鍵詞:柬埔寨公路規(guī)范

        榮紅磊RONG Hong-lei

        (北京中咨華安交通科技發(fā)展有限公司,北京 100081)

        1 項(xiàng)目概述

        柬埔寨10 號(hào)公路(1551)在國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃中為連通馬德望省、菩薩省和戈公省的國(guó)道。目前本項(xiàng)目公路現(xiàn)狀等級(jí)低,無路面鋪裝,且部分路段道路狀況差,處于晴通雨阻的狀態(tài)。本項(xiàng)目的建設(shè)可以完善柬埔寨西部地區(qū)公路網(wǎng),有效提高柬埔寨西部公路的標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)和整體服務(wù)水平。本項(xiàng)目采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),道路等級(jí)為三級(jí)公路,K0+000~K85+000 設(shè) 計(jì) 時(shí) 速60km/h,K85+000~K196+480 設(shè) 計(jì) 速 度30km/h,路基寬度9 米,路面寬度8 米,主要采用瀝青雙表處路面,為了保證回頭曲線位置道路耐久性,回頭曲線位置采用混凝土路面。

        2 主要問題

        圖1 柬埔寨工程部提供的回頭曲線處車輛會(huì)車模擬軌跡圖

        本項(xiàng)目采用中國(guó)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》當(dāng)圓曲線半徑小于或等于250m,應(yīng)設(shè)置加寬。根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn),本項(xiàng)目圓曲線加寬類別采用第3 類,回頭曲線處加寬值采用路線規(guī)范提供的2.5 米,加寬方式采用圓曲線內(nèi)側(cè)加寬。按照此加寬設(shè)計(jì)原則完成施工圖設(shè)計(jì)方案,并提交相關(guān)圖紙以便柬埔寨工程部審查審查。審查過程中柬埔寨工程部提出,本項(xiàng)目回頭曲線加寬較小,加寬車道寬度無法滿足WB-19 型車輛對(duì)向行駛,并要求設(shè)計(jì)方進(jìn)行核查和修改。

        3 原因分析

        收到柬埔寨工程部意見后,設(shè)計(jì)單位迅速組織相關(guān)技術(shù)人員與柬工程部相關(guān)人員進(jìn)行聯(lián)系,并對(duì)此問題進(jìn)行解釋與原因分析。經(jīng)分析,其主要原因?yàn)榧砥艺臀覈?guó)采用的鉸接列車車型存在較大差異。我國(guó)路線設(shè)計(jì)規(guī)范中采用的典型車輛采用的為全長(zhǎng)18.1 米的鉸接列車,而柬埔寨常見的鉸接列車為全長(zhǎng)21.03 米的WB-19 型掛車,車型如圖3、圖4 所示。由于兩種車型尺寸差異較大,中國(guó)規(guī)范《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于圓曲線加寬部分內(nèi)容無法適用于WB-19 車型,為了滿足車輛轉(zhuǎn)彎需求,需要根據(jù)WB-19 車型幾何參數(shù)對(duì)圓曲線加寬值進(jìn)行計(jì)算。

        圖3 中國(guó)規(guī)范采用的鉸接列車

        圖4 柬埔寨采用的WB-19 型掛車

        圖2 柬埔寨工程部提供的R=25 回頭曲線加寬建議值

        4 計(jì)算方法

        由于《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》及條文說明僅提供了圓曲線加寬的參考表格,未提供圓曲線加寬的計(jì)算方法。本文對(duì)規(guī)范第3 類加寬計(jì)算方法進(jìn)行補(bǔ)充完善,以便于其他道路從業(yè)者對(duì)鉸接列車加寬原理有所了解。

        為了方便理解和計(jì)算,本文做出如下假定:牽引車的主動(dòng)輪為后輪組,掛車的掛臂位于牽引車主動(dòng)輪中心位置。

        由圖5 可得式(1)及式(2)

        由式(1)和式(2)消去R1可得牽引車加寬值b1

        而式(3)從第二項(xiàng)開始數(shù)值很小,對(duì)最終加寬計(jì)算結(jié)果影響較小,可忽略不計(jì),那么可得牽引車的加寬值b1。

        式中:A1——牽引車保險(xiǎn)杠到鉸接點(diǎn)的距離(m);

        A2——鉸接點(diǎn)至牽引車最后軸的距離(m)。

        其他符號(hào)可見圖5 所示。

        圖5 鉸接列車加寬計(jì)算模型圖

        而實(shí)際觀測(cè)中,汽車轉(zhuǎn)彎加寬還與車速有關(guān),一個(gè)車道擺動(dòng)加寬值b′計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為

        式中:v——汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)行駛速度(km/h);

        因此可得出鉸接列車在圓曲線轉(zhuǎn)彎時(shí)的加寬值如式(6)所示:

        值得注意的是,以上計(jì)算方法計(jì)算的為單車道車輛轉(zhuǎn)彎所需的加寬值,由于本項(xiàng)目為雙向兩車道,為了滿足車輛對(duì)向行駛和會(huì)車要求,所計(jì)算加寬值應(yīng)考慮2 條車道同時(shí)進(jìn)行加寬。

        為了確保計(jì)算方法的準(zhǔn)確性,采用我國(guó)規(guī)范鉸接列車代表車型進(jìn)行驗(yàn)算,不同圓曲線半徑的加寬值的計(jì)算結(jié)果和我國(guó)規(guī)范完全一致,由此可證明本文總提到的計(jì)算方法是準(zhǔn)確可靠的。

        本文根據(jù)柬埔寨工程部提供的鉸接列車(WB-19 型掛車)進(jìn)行計(jì)算,經(jīng)計(jì)算,其計(jì)算結(jié)果與柬埔寨工程部模擬的加寬數(shù)值基本相同,但計(jì)算加寬值略微大于柬方提供的加寬值,對(duì)比結(jié)果見1 所示,經(jīng)分析,原因?yàn)榧砉こ滩縿?dòng)畫模擬過程中未考慮不同車速引起的車道擺動(dòng)加寬值b′的影響,對(duì)此我方技術(shù)人員向柬埔寨工程部技術(shù)人員介紹了相關(guān)內(nèi)容,得到柬埔寨工程部的認(rèn)可,并且對(duì)中國(guó)規(guī)范表示肯定。

        表1 加寬計(jì)算對(duì)比表

        根據(jù)以上公式本文的計(jì)算方法,本文總結(jié)了WB-19型掛車在雙車道公路中不同圓曲線下的加寬建議值,以方便相同車型的國(guó)家在圓曲線加寬設(shè)計(jì)中使用。(表2)

        表2 WB-19 型掛車雙車道路面加寬值推薦表

        5 加寬方式選擇

        通常曲線加寬應(yīng)遵循車輛的行駛軌跡,車輛在平曲線上轉(zhuǎn)彎,車輛后輪偏向于圓曲線內(nèi)側(cè),所以《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定,圓曲線上的路面加寬應(yīng)設(shè)置在圓曲線的內(nèi)側(cè),以保證車輛行駛的連續(xù)性。本項(xiàng)目一般路段均采用曲線內(nèi)側(cè)加寬,但由于本項(xiàng)目部分段落位于山區(qū),由于柬埔寨相對(duì)落后,路面上以機(jī)械性能較低的二手車為主,為了保證車輛的爬坡能力,雖然本項(xiàng)目為三級(jí)公路,設(shè)計(jì)速度30km/h,但最大縱坡按照6%控制(規(guī)范要求最大縱坡為8%)。因此部分段落為了克服高差,爬坡段設(shè)置了多處回頭曲線,由于回頭曲線位置通常地形復(fù)雜,回頭曲線處的道路橫斷面通常為“半填半挖”,同時(shí)回頭曲線前后伴隨高填方和深挖方,需要設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)以確保路基的穩(wěn)定。若采用規(guī)范中規(guī)定的圓曲線內(nèi)側(cè)加寬,往往路基方案安全風(fēng)險(xiǎn)較高,甚至部分工點(diǎn)普通的路基擋墻方案無法確保路基穩(wěn)定。但項(xiàng)目造價(jià)情況又無法支持采用更昂貴的特殊路基處理措施。由于施工圖方案已經(jīng)基本完成,此時(shí)調(diào)整平面線位設(shè)計(jì)工程量較大,為了確保路基方案安全性和經(jīng)濟(jì)方案的可行性,結(jié)合柬埔寨工程部的加寬意見,本項(xiàng)目對(duì)回頭曲線進(jìn)行雙側(cè)加寬,提交設(shè)計(jì)圖紙給柬埔寨工程部,得到了柬埔寨工程部的批復(fù)。

        6 加寬過渡段設(shè)置

        加寬的變化自然、平順,避免突變。《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)于加寬過渡段的規(guī)定分為兩種情況,分別為設(shè)置回旋線或超高過渡段時(shí),加寬過渡段長(zhǎng)度應(yīng)采用與回旋線或超高過渡段長(zhǎng)度相同的數(shù)值;不設(shè)回旋線或超高過渡段時(shí),加寬過渡段長(zhǎng)度應(yīng)按漸變率1:15 且長(zhǎng)度不小于10m的要求設(shè)置。而本項(xiàng)目設(shè)置了回旋線和超高過渡段,但由于加寬數(shù)值遠(yuǎn)大于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值,對(duì)于部分半徑較小的圓曲線,若采用全回旋線長(zhǎng)度作為加寬過渡段,加寬漸變率大于1:15,加寬過渡較快,易因駕駛員反應(yīng)不及時(shí)而發(fā)生后輪脫離行車道發(fā)生交通事故。本項(xiàng)目為了避免加寬過度較快,加寬漸變率大于1:15情況存在,對(duì)加寬漸變率大于1:15 的段落采用在進(jìn)入回旋線之前開始加寬,以保證加寬過渡段長(zhǎng)度。舉例說明,半徑R=30m 回頭曲線,超高值為6%,回旋線長(zhǎng)度Ls=45m,單側(cè)加寬值為7.5÷2=3.75m,加寬漸變率采用1:15,所需的加寬段最小長(zhǎng)度為56.25m>Ls,故對(duì)于半徑R=30m 的圓曲線加寬過渡段長(zhǎng)度按照56.25m 取值,而不是采用全回旋線45m取值。

        7 結(jié)論

        隨著我國(guó)援建政策的實(shí)施,本著“授人以魚不如授人以漁”的初衷,公路建設(shè)作為最重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),一直都是援建的重要項(xiàng)目,而鉸接列車由于運(yùn)輸體積大,運(yùn)輸平均成本較低等特點(diǎn),在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用。為使公路滿足鉸接列車的運(yùn)輸需要,掌握鉸接列車在圓曲線轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的加寬值就變得尤為重要,而由于各國(guó)國(guó)情不同,各國(guó)的鉸接列車型號(hào)不盡相同,我國(guó)規(guī)范中關(guān)于鉸接列車的加寬推薦值不能完全適用于所有國(guó)家車型,本文補(bǔ)充了規(guī)范中第3 類圓曲線加寬的計(jì)算方法,并提供了WB-19 車型不同半徑圓曲線加寬推薦值,以及加寬中加寬方式和加寬漸變段的設(shè)置方法,以便公路從業(yè)者更容易掌握規(guī)范中圓曲線加寬方面的內(nèi)容。

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