浅谈高速公路隧道极限平曲线半径确定方法
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文章编号:1009 6825(2010)29 0323 03浅谈高速公路隧道极限平曲线半径确定方法收稿日期:2010 06 27作者简介:邓文龙(1980 ),男,工程师,安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥 230088毛洪强(1972 ),男,教授级高级工程师,安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥 230088邓文龙 毛洪强摘 要:结合 公路隧道设计规范 ,从隧道结构特点和洞内行车瞬时环境入手,基于停车视距推导出了满足规范要求的最小平曲线半径,并进而推导出了经修正后的基于安全停车视距的平曲线极限半径,以期指导高速公路隧道设计和施工。
关键词:隧道,停车视距,最小曲线半径中图分类号:U 452.2文献标识码:A1 问题的提出公路隧道设计规范 中对公路停车视距作出了明确的规定,其中所采用的安全停车视距,与普通路基的停车视距是一致的。
由于隧道内轮廓的限制,洞内的横净距(视点至洞壁或检修道等障碍物的距离)远小于普通路基的横净距值。
考虑这些因素,结合隧道横断面组成,深入研究隧道内安全停车视距的确定方法是非常必要的,它是确定隧道平面线形最小安全半径的前提。
公路隧道设计规范 规定隧道不宜设有超高的平曲线,不应设需加宽的平曲线,限制隧道内最大超高不宜大于4%,并由此可以推导出隧道满足最大超高4%时的最小平曲线半径。
这个半径是控制隧道平曲线半径的一个极限控制值。
但是,隧道平曲线的最小半径究竟受安全停车视距控制,还是受4%最大超高控制,为弄清这个问题,分别基于以上两个出发点,确定隧道内最小平曲线半径并加以比较就显得相当必要了。
2 基于隧道内安全停车视距的最小平曲线半径2.1 隧道安全停车视距足够的视距和清晰的视野是增强驾车者安全感和舒适感,绕避障碍物或制动停车的先决条件,是保证线形安全的关键因素。
紧起倒角下部翻浆,致使该处混凝土质量差,易出现麻面、露筋等现象,振捣时要特别注意。
为减小混凝土的离析,在施工中应注意以下几项:1)选择混凝土配合比时,应选择混凝土试配强度高、和易性好、适于长距离泵送的理论配合比。
高速公路小半径平曲线超高可靠性设计张航;张肖磊;吕能超【摘要】针对高速公路设计中超高的取值进行研究,在现行规范有关规定的基础上,以汽车在平曲线超高处行车稳定性作为约束,改进超高计算模型;并引入可靠度理论,基于该模型构建超高可靠度功能函数,对车辆运行速度、车辆转弯半径、横向力系数等相关参数进行统计并分析其分布规律,并采用失效概率来描述超高设计的可靠程度.参考《公路工程结构可靠度设计统一标准》中高速公路对应安全等级的可靠度要求,计算不同设计速度下最大安全超高取值.结果表明,在相应极限最小半径处取8%作为最大超高,其失效概率较大即安全性较低;通过以满足一级安全等级条件的目标可靠度反算,推荐最大超高值取6%,具有较高的道路安全可靠性.【期刊名称】《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》【年(卷),期】2019(043)003【总页数】5页(P452-456)【关键词】交通工程;安全超高;可靠度;失效概率;交通安全【作者】张航;张肖磊;吕能超【作者单位】武汉理工大学交通学院武汉 430063;武汉理工大学交通学院武汉430063;武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉 430063【正文语种】中文【中图分类】U412.360 引言公路曲线段是路线主要线形之一,因其线形条件的特殊性和驾驶行为的复杂性,已经成为交通事故的高发区域.我国地形复杂,在山区高速公路存在许多小半径的急弯路段,事故隐患较大.汽车在曲线段行驶时,由于视距影响和车速变化,驾驶操作相对困难,这也是事故多发的原因.统计数据表明,曲线路段上的事故率比直线段上要高,其事故的严重程度也明显高于平直路段.因此,曲线段的安全问题一直受到道路设计者密切关注.在高速公路平面线形设计时,由于地形、地物或其他控制点等因素,不可避免地采用小半径圆曲线,而小半径弯道处一般采用较大的设计超高来满足行车稳定的要求.较大超高设计值虽满足设计要求,同时也存在安全、合理等问题,需要进行多方面讨论验证.在拥有复杂的混合交通组成的高速公路上,尤其在载重客货车占比较大的路段,超高过大会导致爆胎、侧翻等事故的发生[1].本文就高速公路设计中120,100,80 km/h三种设计速度对应圆曲线极限最小半径下的安全超高问题进行研究,并结合可靠度理论,将原有设计方法中的“确定性”转变为“不确定性”,通过可靠度或失效概率来直观地衡量现规范最大设计超高的安全性;根据设定的目标可靠指标进行平曲线超高安全可靠设计,得出车辆在小半径曲线段行驶时的最大安全超高取值.1 最大安全超高文献[2]关于超高取值的规定如下:一般地区,圆曲线最大超高应采用8%;积雪冰冻地区,最大超高值应采用6%;以通行中、小型客车为主的高速公路和一级公路,最大超高可采用10%,为(1)圆曲线极限最小半径与最大超高值相对应.一般以8%作为设计最大超高,其对应的圆曲线最小半径见表1.表1 圆曲线最小半径/(km·h-1)12010080(8%)/m650400250在高速公路曲线设计中,为了防止车辆行驶速度过高导致向曲线外侧滑移或倾覆,往往选用大超高,而忽视了超高过大潜在的其他安全隐患,这个问题在山岭重丘区的高速公路上更为突出.据2004年某高速公路(K108-K295)全年的事故统计数据,见表2.爆胎、翻车事故比较突出,占总事故数的35%.由表2统计可知,曲线段的爆胎翻车事故率远远高于直线段.表2 爆胎翻车事故统计表/km//(·km-1)77.51011.3108.53853.5从线形参数分析,此区间各超高与事故率的关系见图1.图1 事故率随超高增加的变化趋势图由图1可知,随着超高的增加,事故率是逐渐增长的,尤其是超高高于6%后,事故率急剧增长.符合规范的最大超高并非最大安全超高,超高较大时的安全问题不容忽视,需要进一步讨论验证.2 安全超高可靠性分析2.1 可靠性基本概念在规定的时间和条件下系统完成预定功能的概率称为结构可靠性[3],也称可靠概率Ps;反之,为失效概率Pf.结构的可靠概率与失效概率二者互补,即有Ps+Pf=1(2)设随机变量为X=(X1,X2,…,XN),结构功能函数表示为Z=g(X)=(X1,X2,…,XN)功能函数是随机变量的函数,同时本身也是一随机变量,有(4)实际应用中通常以失效概率Pf描述结构的可靠性,失效概率比可靠概率更具有明确的物理意义,同时表达和计算方便.失效概率Pf越小,系统的可靠性越高.fz(Z)dz(5)2.2 构造结构功能函数引入结构可靠性概念,以失效概率描述超高设计值超出安全范围,存在安全隐患.车辆在道路上能安全行驶的超高,可称为安全超高值iR;道路所提供的超高,即设计超高值iS.当设计超高值大于安全超高,可认为设计值失效,因此,可靠性功能函数可设为Z=g(iR,iS)=iR-iS(6)当汽车重力、离心力的横向合力超过路面能提供的最大横向摩擦力时,车轮将发生横向滑移(侧滑);当所受力矩不平衡、离心力产生的倾覆力矩大于重力产生的稳定力矩时,汽车有向平曲线外侧倾覆的趋势.根据力学分析,如果汽车在平曲线上行驶不稳定,在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象[4];高速公路上行驶的车辆一般不会向内侧滑移,因此,以车辆不产生向平曲线外侧滑移作为安全稳定行驶的条件进行分析,见图2.图2 平曲线超高处车辆行驶受力示意图设路面横坡坡度为ih,则ih=tan β设平曲线半径为R,汽车转弯速度为V,则汽车转弯时受到的离心力为(8)根据力学平衡得汽车不发生横向滑移的稳定性条件为|F·cos β-G·sin β|≤μ(G·cos β+F·sin β)(9)式中:G为汽车装载后的总重量;F为汽车转弯时受到的离心力;β为路面横坡坡度角;μ为横向力系数.临界状态下车辆有横向滑移趋势,根据稳定性条件式(9)及式(7)~(8)可得此状态下的最大安全超高计算式.(10)2.3 基本变量分析2.3.1 车辆转弯速度V车辆在弯道处的速度不同于直线段上,其值一般是变化的.研究表明,通常车辆在进入弯道前或刚进入弯道时会减速,在刚过弯时会加速驶出弯道;当然,也有不少驾驶员对弯道线形认识模糊导致超速行驶通过弯道.不同的驾驶员操作习惯不同,车辆转弯时的行车轨迹不同,减速与加速的位置不用,从而导致了速度的多变性.因此,检验设计超高的合理性时采用设计速度进行计算不具有普遍性,其值多数是偏大的.并且根据文献[5]中指出各圆曲线半径所设置的超高值“必要时应按运行速度验算”.专家学者们对车辆运行速度的分布情况做过大量研究[6-7].阎莹等[8]结合P-P概率分布图及单样本K-S检验法得出高速公路断面运行速度服从正态分布.钟连德等[9]对多个城市的快速路实测车速数据进行分析,发现车速总体服从偏正态分布,不同流量下的车速服从不同的分布.温学钧等[10]对山西省太旧高速公路行车速度进行了实测统计,认为小客车的运行速度V85一般会大于道路本身的设计速度,其差值随设计速度的降低而越发显著.将速度作为可靠度分析中的随机变量考虑,用统计的均值与标准差来计算超高设计值的失效情况,符合行车中速度多变的特点,贴切实际.将车辆转弯速度统计值用SPSS软件进行分析K-S检验,得知转弯速度服从正态分布,参数见表3.表3 车辆转弯速度统计分布参数km/hvμVσV120115.6894.32010099.0583.8908085.9583.6122.3.2 平曲线半径R通常不考虑车辆在道路上具体行驶位置及行车轨迹,认为某一平曲线段的半径唯一确定,即是设计半径值.而在实际行车中,路面状况、车辆类型、驾驶员驾驶习惯等因素都会导致行车轨迹呈现多样性,而非严格与道路中线重合.为了保障车辆安全行驶,驾驶员往往希望车辆能够按照自认为安全的预期轨迹行驶.当道路几何线形与驾驶员的期望不一致时,驾驶员倾向于按预期轨迹行驶,从而偏离设计的理想轨迹,尤其遇到不常见的较小半径弯道时,高速行驶中极易发生偏离原车道的危险.另外,汽车在平曲线上行驶时后轮轨迹偏向曲线内侧,平曲线需进行加宽设计,这样更易导致驾驶员在曲线段进行“割线”行驶,实际行车轨迹半径增大.很多学者就平曲线半径与车辆行驶轨迹问题进行过深入探讨研究[11].杨少伟等[12]分车道、分车型研究车辆前轮轨迹分布规律,发现其与运行速度有直接的关系.牛世峰[13]分别对小客车、大货车在有无标线的情况下转弯行车轨迹的偏移量进行统计分析,来研究弯道路段的交通安全特性.同济大学的林雨博士对比分析不同半径弯道、不同速度下行车轨迹偏移量,由测得数据的偏度及标准误差知偏移量呈正态分布.通过分析文献[14-15]中所测得的行车轨迹偏移量的数据,利用SPSS软件分析得知车辆转弯半径服从正态分布,得到实际行车转弯半径及其标准差与设计半径的回归方程,计算出三类极限最小半径下对应的转弯半径的正态分布参数,列于表4.表4 车辆转弯半径统计分布参数mRμRσR650650.15951.399400400.07852.149250250.03252.5992.3.3 横向力系数μ横向力系数μ的采用值直接影响行车的安全、经济与舒适.文献[2]中统计乘车人的舒适度感受数据,得出不同行驶车速下对应的横向力系数阈值,综合路面与轮胎之间的摩擦系数范围来确定设计值.范李等[16-18]通过对不同弯道道路测试,记录不同速度、弯道半径行驶下驾乘人员的舒适度感受,得到横向力系数的预警阈值,将其与车速进行拟合得二者关系式为μ=0.25-0.204×10-2V+0.63×10-5V2(11)式中:V为车辆运行速度,km/h.2.4 可靠度求解与结果分析根据上述对各参数变量的分析,为简化计算,将式(10)代入式(6)并整理,取式(12)为可靠度功能函数式.Z=iR-iS=(V2-127Rμ)-i0(V2μ+127R)(12)式中:μ按式(11)代入计算;i0取一般地区圆曲线最大超高值8%,通过一次二阶矩法中的JC法进行迭代计算,以检验高速公路设计中在设计速度分别为120,100,80 km/h时此最大超高值的安全可靠性.计算结果汇总于表5.表5 可靠度功能函数求解结果/(km·h-1)i0/%βPf/%Ps12080.187642.5657.4410080.319 637.4662.548080.605 827.2372.77现有规范中没有对超高可靠度作出明确规定,因此本文参照文献[5]中对路面结构目标可靠度的规定(表6)对上述计算结果进行讨论.对于高速公路,设计安全等级应为一级,目标可靠度PS需达到95%.由表5可知,现行规范在设计速度为120,100,80km/h时,平曲线超高设计取8%时可靠概率分别为57.44%,62.54%,72.77%且均小于表6中对应的目标可靠度95%的要求.可知规范中规定的最大超高在建立的安全超高可靠度功能函数Z的检验下,其失效概率较大,在一定程度上可认为其安全性不高.表6 不同安全等级对应可靠度Ps/%959085β1.6451.2821.0363 平曲线超高可靠性设计以表6中高速公路对应一级安全等级可靠度95%为所需满足的条件,由已知变量的分布参数及可靠度功能函数式(12),则可反算不同设计速度下平曲线最大安全超高,见表7.表7 最大安全超高计算值及推荐选用值/(km·h-1)12010080/%959595/m0.05720.06190.0605/m0.060.060.06计算结果推荐取6%作为高速公路设计中的最大安全超高值,该值满足一级安全等级的要求,具有较高的可靠度,并且与图1事故分析结果相契合,超高低于6%时事故率相对较低.因此,推行基于可靠度理论计算得到的最大安全超高值进行高速公路设计可提高道路安全性.4 结束语道路与交通是个复杂的系统,汽车运行速度、转弯半径、横向力系数等都不是一成不变的,各种不确定因素影响着行车安全.本文引入可靠度理论,考虑实际不确定因素,结合行车稳定条件建立功能函数进行可靠度计算,通过失效概率来直观地衡量设计超高取值的安全性.当平曲线设计中采用8%或更大值作为最大超高取值时,其失效概率较大,即安全程度不高;以满足一级安全等级、95%可靠概率为设计目标,计算出最大安全超高值接近6%,推荐6%作为最大超高选用值.对于受地形或其他因素限制而采用较小半径、较大超高的曲线路段,为保证行车安全,有以下几点建议可供参考:①考虑高速公路交通组成,大型客货车占比较大路段可适当减小设计超高值.②一般高速公路的不同车道内车型、车速不同,可据此分车道设置不同超高.③在进入线形不良的曲线段前,设置警示标志,提醒驾驶员减速,或设置减速标线、减速带强制车辆减速.因现有规范中没有对道路设计参数可靠度作出明确规定,文中以规范对路面结构目标可靠度的规定为依托进行计算,道路设计相关参数的可靠度如何规定将是今后研究的问题.另外,研究未考虑纵坡以及合成坡度对超高取值的影响,这也是今后的研究方向,以完善可靠度理论在道路设计中的应用,从设计方面提高道路的安全性. 参考文献【相关文献】[1]向红艳,朱顺应.山区高速公路曲线超高与汽车行驶安全[J].公路,2007,52(4):34-38[2]中建标公路委员会.公路工程技术标准:JTG B01-2014[S].北京:人民交通出版社,2014.[3]李国强,黄宏伟,吴迅,等.工程结构荷载与可靠度设计原理[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社,2016.[4]许金良.道路勘测设计[M].4版.北京:人民交通出版社,2016.[5]中华人民共和国交通运输部.公路路线设计规范:JTG D20-2017[S].北京:人民交通出版社,2017.[6]MARC G, SYLVAIN L. 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Accid Anal Prev,2016,92:71-81.[12]王云泽,杨少伟,潘兵宏.公路直线路段行车轨迹研究[J].公路交通科技,2016,33(2):111-119.[13]牛世峰.公路弯道路段交通安全特性研究[D].长春:吉林大学,2008.[14]林雨.双车道公路弯道行车轨迹特性研究[D].上海:同济大学,2009.[15]姚裔虎,刘念,徐良杰,等.基于主动防护的冰雪地区公路弯道路侧标志组合设计方法研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2019,43(1):62-65.[16]范李,李刚炎,陈冉,等.客车急转工况下转向稳定的横向力系数与转弯半径计算[J].华南理工大学学报(自然科学版),2017(2):39-45.[17]田毕江,梁超,鲍彦莅,等.山区高速公路交通事故时空分布特性与安全改善对策[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2018,42(6):1014-1018.[18]张航,韦金君,张肖磊.道路平面线形拟合方法比较研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2018,42(4):594-598,603.。
道路设计平曲线和竖曲线半径的确定[精品文档首发]道路设计平曲线和竖曲线半径的确定1)平曲线与竖曲线应相互重合,且平曲线应稍长于竖曲线。
这种组合是使竖曲线和平曲线对应,最好使竖曲线的起、终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内,即所谓的平包竖。
对于等级较高的道路应尽量做到这种组合,并使平、竖曲线半径都大一些才显得协调,特别是凹形竖曲线处车速较高,二者半径更应该大一些。
2)平曲线与竖曲线大小应保持均衡所谓均衡,是指平、竖曲线几何要素要大体平衡、匀称、协调,不要把过缓与过急、过长与过短的平曲线和竖曲线组合在一起。
根据德国计算统计,若平曲线半径小于1000m,竖曲线半径大约为平曲线半径的10~20倍时,便可达到均衡的目的。
3)暗弯、明弯与凸、凹竖曲线暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的组合。
对暗与凹、明与凸的组合,当坡差较大时,会给人以错觉:舍弃平坦坡道及近路不走,而故意爬坡、绕弯的感觉。
此种组合在山区难以避免,只要坡差不大,矛盾也不很突出。
4)平、竖曲线应避免的组合设计车速≥40km/h的公路,凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部,不得插入小半径平曲线。
凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部,不得与反向平曲线的顶点重合。
小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。
平面转角小于7?的平曲线不宜与坡度角较大的凹形竖曲线组合在一起。
5)在完全通视的条件下,长上(下)坡路段的平面线形多次转向形成蛇形的组合线形,应极力避免。
直线上一次变坡是较好的平、纵组合,从美学观点讲以包括一个凸形竖曲线为好,而包括一个凹形线次之;直线中短距离内二次以上变坡会形成反复凸凹的驼峰和凹陷,看上去线形既不美观也不连贯,宜使驾驶员的视线中断。
道路作为一种线形构造物,应将其视为景观对象来研究。
修建道路会对自然景观产生影响,有时甚至产生一定破坏作用。
而道路两侧的自然景观会影响道路上汽车的行驶,特别是对驾驶员的视觉、心理以及驾驶操作等都有很大影响结语:任何一个人,都要必须养成自学的习惯,即使是今天在学校的学生,也要养成自学的习惯,因为迟早总要离开学校的!自学,就是一种独立学习,独立思考的能力。
平曲线、超高、竖曲线、超高在线形设计时,各级公路(高速公路和一级公路除外)的视距应不小于两倍停车视距;并应根据需要,结合地形设置保证超车视距的路段。
平曲线半径:当汽车在平曲线上行驶时,所产生的横向力应不超过轮胎与路面摩阻力所允许的界限,并使驾驶员无不顺适感觉。
平曲线半径、行车速度、路面超高和横向摩阻系数[kg2]的关系式为[147-01],[kg2]其中(+) 直接关系到汽车在平曲线上行驶时的安全和顺适感。
极限最小半径:是公路受到地形或地物等限制所允许采用的最小半径。
其计算的条件是:为0.10(=120公里/小时)~0.15(=40公里/小时),这时驾驶员仍感顺适;是路面超高允许最大值,一般用6%,个别用8%,特殊情况下用10%。
一般最小半径:为使公路平面线型在整体组合上不致不协调,驾驶员感到较为顺适的常用的最小半径。
这时,为0.05~0.06;为6%~8%,不用10%。
不设超高的最小半径公路的平曲线保持直线上的路拱(即不设超高),驾驶员不感到有弯道的最小半径,这时,为0.035;为-2%或-1.5%。
回头曲线:当公路需要展线以争取高程,而又受地形限制不能继续前进而须折返展线时,在折返处设转角一般大于180°的平曲线,称为回头曲线。
回头曲线因受地形限制,常采用极限甚至小于极限的最小半径。
超高:汽车在平曲线上行驶时产生离心力,设置超高,可抵消其部分离心力,使汽车不致向外倾覆。
超高值过大不利于驾驶操作和行车安全,也不利于公路养护、施工;过小则不利于排水。
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%。
平曲线加宽:汽车在平曲线上行驶时,后轮的轨迹在前轮的内侧,其车轮所占有宽度比在直线上的要宽,因此车道内侧应予加宽。
加宽值视车型和平曲线半径()而定,[kg2]一般可按/2计算。
式中为汽车前后轴距;如为半挂车时,可分别按牵引车和挂车的前后轴距[kg2],计算。
文章编号:1009 6825(2010)29 0323 03浅谈高速公路隧道极限平曲线半径确定方法收稿日期:2010 06 27作者简介:邓文龙(1980 ),男,工程师,安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥 230088毛洪强(1972 ),男,教授级高级工程师,安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥 230088邓文龙 毛洪强摘 要:结合 公路隧道设计规范 ,从隧道结构特点和洞内行车瞬时环境入手,基于停车视距推导出了满足规范要求的最小平曲线半径,并进而推导出了经修正后的基于安全停车视距的平曲线极限半径,以期指导高速公路隧道设计和施工。
关键词:隧道,停车视距,最小曲线半径中图分类号:U 452.2文献标识码:A1 问题的提出公路隧道设计规范 中对公路停车视距作出了明确的规定,其中所采用的安全停车视距,与普通路基的停车视距是一致的。
由于隧道内轮廓的限制,洞内的横净距(视点至洞壁或检修道等障碍物的距离)远小于普通路基的横净距值。
考虑这些因素,结合隧道横断面组成,深入研究隧道内安全停车视距的确定方法是非常必要的,它是确定隧道平面线形最小安全半径的前提。
公路隧道设计规范 规定隧道不宜设有超高的平曲线,不应设需加宽的平曲线,限制隧道内最大超高不宜大于4%,并由此可以推导出隧道满足最大超高4%时的最小平曲线半径。
这个半径是控制隧道平曲线半径的一个极限控制值。
但是,隧道平曲线的最小半径究竟受安全停车视距控制,还是受4%最大超高控制,为弄清这个问题,分别基于以上两个出发点,确定隧道内最小平曲线半径并加以比较就显得相当必要了。
2 基于隧道内安全停车视距的最小平曲线半径2.1 隧道安全停车视距足够的视距和清晰的视野是增强驾车者安全感和舒适感,绕避障碍物或制动停车的先决条件,是保证线形安全的关键因素。
紧起倒角下部翻浆,致使该处混凝土质量差,易出现麻面、露筋等现象,振捣时要特别注意。
为减小混凝土的离析,在施工中应注意以下几项:1)选择混凝土配合比时,应选择混凝土试配强度高、和易性好、适于长距离泵送的理论配合比。
竖曲线半径选择 — 平纵线型均衡的定量分析在评价一条公路路线的设计时,经常有这样的说法:平面指标偏高,纵面指标偏低,或者反之。
交通部办公厅“公路勘察设计典型示范工程咨询示范要点”的通知中也有类似的说法:“不少工程出现大填、大挖、大护坡,严重影响沿线景观环境,其主要原因就是线路平纵指标,尤其平面指标掌握偏高……。
应选择纵坡平缓,线型均衡,行车安全的方案……”。
所谓均衡,包括平面自身,纵面自身指标均衡,及平面和纵面指标的匹配与均衡。
如何定量评价平纵指标的高低,平纵线型均衡,则是做好路线设计首先需要解决的问题。
由表一可见:在设计速度为80~140 km/ h 时(平曲线半径≤1000 m ),竖曲线半径、平曲线半径均取极限最小值,其比值为10.6~19.7,与公路路线设计规范“送审稿”9.5.3-5“竖曲线半径宜大于平曲线半径的10-20倍以上……”说法吻合。
公路路线设计中,如果平曲线半径选用取极最小半径,按照汽车行驶理论(P R =)(1272I f V )刚刚可以满足安全与舒适的要求;同时凸型竖曲线半径选用同一设计速度对应的最小半径极限值,刚刚可以满足规范规定的视距要求。
可以说:平纵曲线指标匹配、均衡。
一、凸型竖曲线半径选择1、停车视距和凸型竖曲线停车视距的规定是工程建设标准强制性条文中的主要内容,是保证行车安全落实以人为本的科学发展观的重要措施之一,不能变通,不可灵活。
公路路线设计规范条文说明8.6.1,“当汽车行驶在纵坡变坡点时,为了缓和因车辆动能变化而产生的冲击和保证视距,必须插入竖曲线……”按“高速公路规划与设计”一书,P217页满足停车视距的凸型竖曲线半径按 98.32ωS L = R L ω=S R =98.32S其中:R S —凸型竖曲线半径;S —停车视距; L —竖曲线长度;ω—坡度差停车视距按公路路线设计规范条文说明7.9.1 给出的公式6.3V S =122)6.3/(f g V t +式中:S —为停车视距;V —行驶速度(按条文说明表7.9.1 80~120km/h ,V 行驶=0.85V 设计);t —驾驶者反应时间,取2.5秒;g —重力加速度9.82sec /m ; f 1—纵向摩阻系数(车轮与路面)。
平曲线、超高、竖曲线、超高在线形设计时,各级公路(高速公路和一级公路除外)的视距应不小于两倍停车视距;并应根据需要,结合地形设置保证超车视距的路段。
平曲线半径:当汽车在平曲线上行驶时,所产生的横向力应不超过轮胎与路面摩阻力所允许的界限,并使驾驶员无不顺适感觉。
平曲线半径、行车速度、路面超高和横向摩阻系数[kg2]的关系式为[147-01],[kg2]其中(+) 直接关系到汽车在平曲线上行驶时的安全和顺适感。
极限最小半径:是公路受到地形或地物等限制所允许采用的最小半径。
其计算的条件是:为0.10(=120公里/小时)~0.15(=40公里/小时),这时驾驶员仍感顺适;是路面超高允许最大值,一般用6%,个别用8%,特殊情况下用10%。
一般最小半径:为使公路平面线型在整体组合上不致不协调,驾驶员感到较为顺适的常用的最小半径。
这时,为0.05~0.06;为6%~8%,不用10%。
不设超高的最小半径公路的平曲线保持直线上的路拱(即不设超高),驾驶员不感到有弯道的最小半径,这时,为0.035;为-2%或-1.5%。
回头曲线:当公路需要展线以争取高程,而又受地形限制不能继续前进而须折返展线时,在折返处设转角一般大于180°的平曲线,称为回头曲线。
回头曲线因受地形限制,常采用极限甚至小于极限的最小半径。
超高:汽车在平曲线上行驶时产生离心力,设置超高,可抵消其部分离心力,使汽车不致向外倾覆。
超高值过大不利于驾驶操作和行车安全,也不利于公路养护、施工;过小则不利于排水。
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%。
平曲线加宽:汽车在平曲线上行驶时,后轮的轨迹在前轮的内侧,其车轮所占有宽度比在直线上的要宽,因此车道内侧应予加宽。
加宽值视车型和平曲线半径()而定,[kg2]一般可按/2计算。
式中为汽车前后轴距;如为半挂车时,可分别按牵引车和挂车的前后轴距[kg2],计算。
隧道平曲线参数主要包括圆心角、半径和缓和曲线长度。
1.圆心角:隧道平曲线中,圆心角表示曲线线路起点与终点的连线与切线之
间的夹角。
根据不同的隧道设计和地形条件,圆心角的大小会有所不同。
2.半径:隧道平曲线中的半径是指曲线线路的圆弧半径,表示曲线线路的弯
曲程度。
根据不同的设计速度和地形条件,隧道平曲线的半径会有所不同。
3.缓和曲线长度:缓和曲线是连接直线和圆曲线的过渡曲线,其长度需要根
据圆心角的大小和半径的大小进行计算。
在隧道平曲线设计中,缓和曲线的长度也需要考虑行车的舒适性和安全性。
这些参数的选择需要根据具体的隧道设计和地形条件进行计算和确定,以确保隧道的顺畅、安全和舒适。