佳南至凤江二级公路设计说明书(编辑修改稿)

佳南至凤江二级公路设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

直线的最大长度（单位为 m）为 20 V（ V—— 设计速度， km/h）。 虽然地域不同。 环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长的直线指标。 本设计为 佳南至凤江 的一段丘陵区二级公路常规设计，位于广东省境内 二 级 集散 公路的之一，路基属于粘质土 ，平均稠度为 ，丘陵地区地形起伏较大，设计时没有达到直线最大长度 (1200m)限制。 圆曲线 半径及圆曲线长度 圆曲线也是道路平面设计中最常用的线形之一。 各级公路和城市道路不论转角大小，在转折处均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。 圆曲线具 6 有易与地形相适应、可循性好 、线形美观、易于测设等优点，故使用十分广泛。 公式与影响因素 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式得到： )i(1 2 7VR 2b  （ 31） 式中： R—— 圆曲线半径（ m）； V—— 汽车行驶速度（ km/h）； μ —— 横向力系数； ib—— 超高横坡值，为代数值，正超高为 ib 正；反超高 ib 为负。 在指定的车速 V 下，最小 Rmin 决定于容许的最大横向力系数  max 和该曲线的最大超高 ib,max。 对于这些因素讨论如下： （ 1） 最大横向力系数  max确定 ○ 1  max与汽 车横向稳定 汽车横向不稳定现象主要是侧滑和侧翻。 在平曲线设计过程中，主要考虑横向滑移稳定性，保证轮胎不在路面上产生滑移即可， 因此防止侧滑这就要求横向力 X 轮胎与路面之间所能提供的横向摩阻系数 F，所以只需满足条件：   f （ 32） f 与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关。 一般在干燥路面上为 ~；在潮湿的黑色路面上汽车高速行驶时，降低到 ~；路面结冰和积雪时，降低到 以下；在光滑的冰面上可降到 （不加防滑链）。 而本设计公路是在广东省内，属于夏炎热冬温潮湿的气候区，因此居于行车安全 f 可取 ~ 范围内。 ○ 2  max与行车时乘客舒适程度 研究指出：  值的舒适界限，由 到 随行车速度而变化，设计中对高、低速路可取不同的数值。 ○ 3  max与能源消耗 根据所 采用的横向力系数越小，材料和能源消耗越低。 所以，  值必须加以限制，对于 本设计的设计速度及各种影响因素，  值取 7 范围内。 （ 2） 曲线的最大超高 ib,max 的确定 如果 超高 横坡度 过大，超出轮胎与路面间的横向摩阻系数，车辆 就 有沿着路面最大合成坡度下滑的危险，因此须 满足 ： wfmaxb,i （ 33） 式中： wf —— 一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数。 考虑 到 本设计修建的公路的等级与所在地区的气候条件，以及乘客 和驾驶者 心理上的安全感， ib,max可取 8%。 最小半径计算 横向力系数  实际上是受摩阻系数 f 约束的，即在不发生横向滑移前提下， 值不能超过 f 值。 因此 ，有 f 代替  来计算平曲线的最小半径才更符合实际情况。 即： )(1272bifVR  （ 34） 式中： R—— 圆曲线半径； V—— 设计速度（ km/h）； f —— 路面与轮胎之间的横向摩阻系数； ib—— 超高横坡度。 （ 1）极限最小半径 极限最小半径是指各级公路在采用允许的最大超高和允许的横向摩阻系数的情况下，能保证汽车安全行驶 的最小半径。 根据本设计实际情况要求，在极限最小半径的计算中， V、 ib、 f 与的取值分别为 60 km/h、 8%与 ，则由式（ 34）计算可得知本设计的 极限最小半径 是 m。 由《规范》得极限最小半径为 125m，所以 本设计取 125m。 （ 2）一般最小半径 一般最小半径是指 通常情况下各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其安全性和舒适性行车的推荐采用的最小半径。 根据本设计实际情况要求，在一般最小半径的计算中， V、 ib、 f 的取值分别为 60 km/h、 8%与 ，则由式（ 34）计算可得知本设计的 一 般最小半径可取为 m。 由《规范》得一般最小半径为 200m， 8 所以本设计取 200m。 （ 3）不设超高最小半径 不设超高最小半径是指不设超高就能满足汽车行驶稳定的最小半径， 从舒适和安全的角度考虑， 当横向摩阻系数   及路拱横坡值 ib  2%时能达到不设超高就能满足汽车行驶稳定这一要求， 则由式（ 34）计算可得知本设计的 不设超高最小半径 可取为 1890 m。 各级公路圆曲线的最小半径见表 31. 表 31 各级公路圆曲线最小半径（ m） 设计速度（ km/h) 120 100 80 60 40 30 20 一般最小半径 650 400 250 125 60 30 15 极限最小半径 1000 700 400 200 100 65 30 不设超高的最小半径 路拱小于等于 2% 5500 4000 2500 1500 600 350 150 路拱大于等于 2% 7500 5250 3350 1900 800 450 200 圆曲线的最 大半径 选用圆曲线半径时，在地形 、地物等条件允许时，应尽量采用较大曲线半径。 但是，当半径大到一定程度时，其几何 性质与直线 区别不大，而且容易给驾驶人员造成判断上的错误，带来不良后果。 因此，《规范》规定圆曲线的最大半径不宜超过 10000m。 缓和曲线 缓和曲线的最小长度 为了车辆在缓和曲线上平稳地完成曲率的过渡与变化，保证线形顺适美观，同时为在圆曲线上设置的超高和加宽提供过渡段，应规定缓和曲线的最小长度。 该值的大小需要考虑以下因素。 （ 1） 从旅客的舒适 观点出发 最少缓和曲线的计算的长度为： RVLs3(m in)  （ 35） 故， 从舒适观点考虑时 ，依据本设计条件，设计车速为 60 km/h，曲线一般最 9 小半径可取为 200m，则由式（ 35）计算得 (min)sL 可取整为 39 m。 （ 2）从超高渐变率适中 由于 在缓和曲线上 设置有 超高过渡段 ，如果过度段太短则会因路面急剧地由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，这样对行车和路容均不利，因此要设有适中的超高渐变率。 其与 (min)sL 关系式为： PiBLs (min) （ m） （ 36） 故，考虑超高渐变率适中时，依据本设计条件，其中， 按本设计， B 取值为 7m，i 取值为 6%， P 取值为 1/125。 则由式（ 36）计算得 (min)sL 可取整为 53 m。 （ 3）从行驶时间不过短 为了使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短而使司机驾驶操作过于匆忙。 一般认为汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有 3s，于是得到 (min)sL = t = V =50（ m） 综上所述，为使 (min)sL 都满足各项条件，则最终可取 5 的 整 倍数 为 55 m。 表 32 各级公路缓和曲线最小长度 设计速度（ km/h) 120 100 80 60 40 30 20 最小值 100 85 70 50 35 25 20 本设计取最小缓和曲线长为 55m 行车视距 为了行车安全，驾驶员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来 车，能及时采取措施，避免相撞，这一必需的最短距离即为行车视距。 无论在道路的平面上或纵断面上，都应保证必要的行车视距。 行车视距可分为：停车视距、会车视距 和 超车视距。 停 车视 距 停车视距可以分解为反应距离 1S ， 制动距离 2S 和安全距离 0S ，反应时间通常为 秒，制动距离，取下坡时车速为设计速度的 90%作为计算速度。 反应距离3/1 VS  =20m，制动距离约为 Sz=50 m， 安全距离 S0=5m, 10 10TZS S S S   则 停车视距 可 取 整 为 75 m。 超车视距 超车视距 的全程可 分 四个阶段，分别为 加速行驶距离 1S 、 超车汽车在 对向 车道上行驶的 距离 2S 、超车完 了 时 ，超车汽车与对向汽车之间的安全距离 3S 和 超车 汽车从开始加速到超车完成了对向汽车的行驶距离 4S。 依据本设计各个条件，根据超车视距的四个阶段的计算公式， 1 2 3 4cS S S S S    超车视距 可取整为 350 m。 会车视距 会车视距分为三部分组成，其分别为双方驾驶员在反应时间内所行驶的距离、双方汽车的制动距离和安全距离。 依据本设计各个条件，根据会车视距的三部分组成计算公式，经计算可得知， 会 车视距 可取整为 150 m。 二级公路一般应满足会车视距的要求，其长度不应小于停车视距的两倍。 在公路特别困难或受其他条件限制的地段，可以采用停车视距，但必须采取分道行 驶的措施。 并且应根据需要，结合地形，间隔设置一定的具有超车视距的路段。 同时根据现行《规范》的规定，一般情况下超车路段的总长度不应少于路线总长度的 30%，地形特殊较为困难时，也不应少于 10%，并应在全线范围内均匀分布。 平面视距的保证 汽车在弯道上行驶时，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡或其他障碍物所遮挡，因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视线是否能得到保证，如有遮挡时，则必须清除视距区段内侧适当横净距内的障碍物。 纵断面 技术论证 最大纵坡 最大纵坡是在纵坡设计时各级道路允 许采用的最大坡度值，它是道路纵断面设计的 重要控制指标。 各级道路允许采用的最大坡度是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及工程和运营经济等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。 11 表 33 各级公路最大纵坡 设计速度（ km/h) 120 100 80 60 40 30 20 最大坡度（ %） 3 4 5 6 7 8 9 因此依据本设计 为 设计速度为 60km/h 的 二 级公路 ，最终确定 最大纵坡值为 6%。 最小纵坡 为了保证挖方路段、设置边沟的低填方路段和其他横向排水不畅的路段，以及为了保证排水，防 止水渗入路基而影响路基稳定性，设置 不小于 %的纵坡。 当必须设计平坡或纵坡小于 %时，边沟应设横向排水。 最小 坡长 最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。 如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生颠簸，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出。 从路容美观、相邻两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定的最小长度。 各级公路最小坡长见表 34。 表 34 各级公路最小纵坡 设计速度（ km/h) 120 100 80 60 40 30 20 最小值 300 250 200 150 120 100 60 最大 坡长 道路纵坡坡度的大小及其坡长对汽车正常行驶影响很大。 纵坡越陡，坡长越长对行车影响也越大。 主要表现在：使行车速度显著下降，甚至要换较低排挡克服 坡度阻力； 易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸。 《 公路路线设计规范 JTG D20— 20xx》规定 二级公路最大坡长见表 35。 表 35 二级 公路最 大 坡 长 纵坡坡度 (%) 3 4 5 6 纵坡长度 (m) 1200 1000 800 500 对于本设计的条件， 最大坡长可取为 500 m。 12 缓和坡段 《标准》规定缓和坡度的纵坡坡度应不大于 3%，其长度应不小于该级公路相应的最短坡长。 缓和坡段的具体位置应结合纵向地形起伏情况，尽量减少填挖方工程量，同时考虑路线的平面线形要素。 在一般情况下，缓和坡段宜设置在平面的直线或较大半径的平曲线上，以便充分发挥缓和坡段的作用，提高整条道路的使用质量。 综上考虑因素，依据本设计的条件，本设计的公路设置的缓和坡段的 纵坡不大于 3%，其长度不小于最小长度。 竖曲线的最小半径 为保证行车舒适平顺、安全、 视距良好及满足平、竖曲线组合的要求，在变坡点处均应设置竖曲线。 为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求，在变坡点处均应设置竖曲线。 在纵断面设计中有三个限制因素决定着竖曲线的最小半径或最小长度。 （ 1）缓和冲击 （ 2） 时间行程不过短 （ 3） 满足视距的要求 为了保证行车安全，对竖曲线的最小半径和最小长度应加于限制。 对于本设计，在凸形竖曲线的一般最小半径为 20xxm，其 极限最小半径为 1400m，竖曲线最小长度一般值为 120m，极限值为 35m；在凹形竖曲线的一般最小半径为 1500m，其 极限最小半。