山区低等级公路路线设计中合成坡度的合理控制--中国期刊网

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山区低等级公路路线设计中合成坡度的合理控制

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：陈金国

[导读] 摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，公路工程建设越来越多。

        四川昊通工程咨询有限公司四川成都 610000
        摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，公路工程建设越来越多。通过分析山区低等级公路路线设计中经常遇到的合成坡度问题，结合西藏那曲地区某四级越岭公路，针对最大合成坡度的合理控制方法进行了阐述，供山区低等级公路的路线设计提供参考。
        关键词：公路；路线设计；合成坡度；控制方法
        引言
        不同于城市建设道路，最初山区在修建道路的过程中，由于修建条件较差，因此最初所修建的道路只是为了满足基础的外界沟通。随着区域经济交流的频繁，最初修建的山区道路已经不能满足实际的应用需求，因此需要对其进行改建。相比于城市道路的改建过程，山区低等级道路的通达程度较差，所以改扩建难度相对较大。通过分析山区低等级改建公路在设计中的具体应用情况，对于提升公路改扩建的科学性有着积极的意义。
        1合成坡的分析
        1.1超高过渡段
        超高渐变段是从公路平面直线路段的路拱横坡，渐变至圆曲线路段设置有超高单向坡的过渡段。根据规范要求，当路拱横坡发生变化时，必须设置超高过渡段，其长度为： Lc：超高渐变段；Δi：超高横坡与一般段路路拱横坡代数差；B：超高旋转轴至行车道外侧边缘宽度；P：超高渐变率，超高渐变率是旋转轴与行车道外侧边缘线之间相对升降高差的比率。
        1.2最大合成坡度的控制
        坡道与设超高的平曲线重叠时，最大坡在两者组合成的合成坡方向上。汽车在这种弯道上行驶时，除受坡度阻力外还受曲线阻力和合成坡度的附加阻力，比直线情况的阻力要大得多。汽车在爬大坡并有小半径平曲线上行驶时，对汽车的行驶更为不利。在弯道上行车，不论上坡或下坡，都有离心力，所以在小半径弯道上应设超高来平衡离心力，保证行车横向稳定性。但过大的超高会引起过大的合成坡度，过大的合成坡度又会引起汽车的车身向内侧倾斜而偏重，当路面滑泥泞时，车速缓慢或停在弯道上的汽车有可能沿合成坡度的方向下滑。这些都是十分危险的，所以必须将合成坡度控制在适当范围内，使它既能保证足够的超高，又能避免偏重、滑移的危险。将合成坡度限制在某一范围之内的目的是尽可能避免陡坡与急弯的组合对行车产生不利的影响。关于最大合成坡度的限值如何来确定，迄今为止，在理论计算上尚无确切的方法，一般是用粗略的横向和纵向受力分析计算，再根据公路等级和地形类别确定最大允许值。《路规》8.5.2条规定“当陡坡与小半径平曲线相重叠时，宜采用较小的合成纵坡。尤其是下述情况，其合成纵坡必须小于8%：①冬季路面有积雪、结冰的地区；②自然横坡较陡峻的傍山路段；③非汽车交通量较大的路段。”因此，路线设计时应对山区低等级公路连续上、下坡路段特别是对纵坡较陡的路段，根据规范控制合成坡度。
        2山区低等级公路路线设计中合成坡度的合理控制
        2.1横断面设计
        由于一般在公路修建前公路的路基宽度都已经给定，所以横断面设计的主要问题是超高设计和加宽设计。山岭区公路平面上线形指标都不高，大部分曲线半径都小于不设超高的最小圆曲线半径，这样一来这些曲线上必须设置超高。超高横坡度的大小由平曲线半径根据相应规范确定，超高过渡方法应采用绕路中线旋转的方式。在两相邻曲线之间，特别是相邻的反向曲线之间，必须设置长度大于超高渐变段长度的直线。在设计中，应避免出现反向的单圆曲线径相连接的情况，这样将会使超高横坡无法过渡。加宽设计时采用第一类加宽值，四级公路采用单车道的路基形式时，应取曲线加宽表内第一类加宽值的一半。曲线加宽过渡可采用线性加宽的方式，加宽渐变段的长度宜与超高渐变段的长度相等。
        2.2陡坡路段
        建议在陡坡前设置限速标志、陡坡警告标志、减速振动标线，道路中心施画禁止跨越对向超车的黄色实线，根据路侧的危险情况完善防护设施设置。

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有条件情况下，利用缓坡地势或山凹增设简易式紧急停车带。在长大下坡坡顶前设置限速标志、连续下坡警告标志和横向震动减速标线或纵向视觉减速标线，提醒驾驶员进行速度控制。在长大下坡路段中设置下坡余长、陡坡路段减速慢行标志、完善避险车道预告标志设置，便于驾驶员根据实际情况做出相应的判断。
        2.3平交口设计
        低等级山区公路交叉口往往采用无信号控制交叉口设计方案，为保证行车安全，在设计中首先合理考虑交叉口的渠化方案，如通过加铺转角完善交叉口设计，其次完善平交口通视三角形设计，保证通视三角形区域内无障碍物；再次确定路权，对次要道路实施停车让行或减速让行控制，合理增加物理性减速设施，降低支线汇入干线的速度，最后通过增设信号灯和智能设备等方案，提高重点平交口安全系数。
        2.4穿学校、村镇路段
        低等级山区公路在穿越学校、村镇时，行人、非机动车及牲畜的横向干扰较多，应设置学校、村庄警告标志、限速禁令标志，合理考虑人行过街需求设置人行横道标线、并完善人行横道警告标志和黄闪灯设计，有条件时建议增加物理减速设施（减速丘或减速路面），给车辆以必要的警告和降速提示。
        2.5纵断面设计
        （1）设计原则。与平面线形设计类似，在实际应用过程中，为了确保车辆行驶的安全性，在设计山区低等级纵坡时，需要将其设计得具备较高的平顺性。整体结构设计的起伏度应控制在合理范围内。因为山区低等级道路本身特殊性较大，因此在实际应用中，需要控制在好坡度的变化，在路段中合理安排缓冲区域。如果必须要设计极限纵坡值时，技术人员也需要在结构中填充缓冲区域，防止连续坡段的使用，直接影响到结构应用的稳定性。另外，在对纵坡进行设计时，应结合实际地形的变化情况进行设计，如水文地质情况、地下管线分布情况等。根据综合考虑结果来确定纵坡设计方案，提高道路应用的稳定性。
        （2）设计方法。在山区低等级公路设计过程中，为了提高资源的利用效率，在实际设计过程中，所采用的设计方法为图形设计优化法，即将原有路基中可用的数据信息进行统计，将其输入到数据处理系统当中，生成相应的纵断面地面线，也可以借助测绘软件生成应用模型，对于比较重要的位置，在设计过程中需要对其进行标注，借助软件对坡面结构的纵坐标进行拉伸，需要注意的是，为了提升设计结果的合理性，在实际应用过程中，需要综合利用横坡与纵坡设计，在线面上进行曲线设置，再次生成纵断面地面线，如此反复进行操作，从而有效提升操作结果的适用性。
        结语
        综上所述，将合成坡度控制在合理的范围关乎到行车是否安全、路面排水是否顺畅。因此，路线设计过程中应对合成坡度进行检验，特别是对超高过渡段的合成坡度检验时应考虑附加坡度的影响。为了更好地辅助山区经济发展，人们需要对现有山区公路的路基进行改扩建，为了确保该工程的顺利开展，施工人员需要提前了解工程目前存在的问题，针对问题制定相应的解决措施，进而提升工程的具体施工质量。
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