讲解道路设计之圆曲线超高设计

先来了解一下超高的概述,道路设计时为什么要设置超高呢?

超高是指车辆在弯道上行驶,为了抵抗离心力的作用,常需要设置超高。即由直线路段的双向横坡路面通过超高缓和段过度到全超高的单向横坡路段。

在设计中如何知道超高被明确的设置呢?只要知道横断面在超高过渡段上任何一点与高程基准点的高差被明确的确定,这个时候超高设置就能明确的反映出来。

在了解超高之前,大家打清楚的了解道路横断面的几个关键点位和轴线。首先是设计基准点,高程基准点通常采用路肩边缘点、路中线点或中央分隔带边缘点。

另外一个就是轴线,为了保证超高过渡的平稳连续,需要在路面的三个轴线,也就是路中线、内存路面边缘线或外侧路面边缘线将路面进行旋转。从而达到双向横坡果断到单向横坡的目的。

最后一个为了让超高计算更加清晰,还需要明确横断面上的几个代表点,以道路左转为例。有左侧也就是内侧路肩边缘、内侧路面边缘、路中、和右侧也就是外侧路面边缘、路肩边缘这五个代表点。道路右转同理。

好了,接下来开始说超高了。

1、 超高的过渡方式

超高的过渡方式分为有中央分隔带和无中央分隔带两种。1.1无中央分隔带

    1.1.1、当超高等于路拱横坡时,只需要将外侧行车道绕中线逐渐抬高旋转至于内侧横坡相等。

    1.1.2、当超高大于路拱横坡时,可以采用三种方式过渡:①绕中轴旋转;②绕内边轴旋转;③绕外边轴旋转。这里有适用于新手的一个小技巧,在超高过渡前1-2m,把路肩抬高至和路面同坡,然后再开始旋转。

绕中轴旋转:将外侧车道绕路中线旋转,等到与内侧横坡相同时,整个断面一起再绕中线旋转,直到超高值。这种方法可保持中线高程不变,多用于旧路改建。

绕内边轴旋转:将外侧车道绕路中线旋转,等到与内侧横坡相同时,整个断面一起再绕内侧到边缘线进行旋转,直到超高值。这种方法利于路面纵向排水,多用于新建道路。

绕外边轴旋转:先将外侧车道绕外边线旋转,内侧车道随着中线的降低而降低,构成单向横坡后,整个断面一起再绕外侧边线旋转,直到超高值。这个方法比较特殊,多用于改善路容。在填方较高路段有利于减少土石方数量和道路占地。1.2有中央隔离带

    1.2.1、绕中央分隔带中心:将外侧行车道绕分隔带边线旋转,待与内侧行车道构成相同横坡后,整个断面一起绕中央分隔带中线旋转,直到超高值。

    1.2.2、绕中央分隔带外侧边缘:将两侧行车道分别绕中央分隔带边线旋转,各自成为独立的单向超高横断面,此时中央分隔带不发生倾斜。

    1.2.3、绕各自行车道中线:将两侧行车道分别绕中央分隔带边线旋转,各自成为独立的单向超高横断面。

2、 超高过渡计算

我们在道路平纵横设计后,会生成一张路基设计表。路基设计表中序列数有道路中线、内侧路基边缘、外侧路基边缘的高程值,这三个值是有在设置超高需求的弯道超高计算完成后才能得到的。

路基设计表

路基设计表:为便于施工,平曲线设计超高后,道路中线和内、外侧(路肩)边缘线与设计高程之差应列于路基设计表中。计算时需要按照超高过渡段、全超高段分别计算中线、内缘及外缘的高程。

下面以无分隔带道路绕中轴旋转为例,设置超高路肩边缘点为高程设计基准点。在进行计算之前,大家要明确一个道理,超高的本质就是高差计算。要明确横断面上特定宽度乘以坡度差的计算理念。

超高计算原理图示

虽然超高计算图示里有很多参数,但是大家需要了解其中三个重要的参数,分别是ix(x距离处路拱横坡度)、bx(x距离处路基加宽值)和x0(与路拱同坡度的单向超高点到超高过渡段起点距离)。

超高计算表中,超高位置在圆曲线上时主要计算内容包括全加宽、全超高时,通常是从缓圆到圆缓段。其中超高计算原理图示中hc表示路基外缘最大抬高值;hc‘表示路中线最大抬高值;hc‘’表示路基内缘最大降低值。

超高位置在过渡段上时,通常是直缓点到缓圆点。hcx表示x距离处,路基外缘抬高值;hcx’表示x距离处,路中线抬高值;hcx‘’表示x距离处,路基内缘降低值。

3、 RTK手簿输入超高数据

那么如果设计图纸上有对应的超高点信息,我们该如何将超高数据输入手簿呢?小编就以中海达为例。

首先打开中海达RTK手簿测量软件Hi-Survey,【测量】-【道路设计】

接着选择【横断面设计线】-【超高】

点击【添加】-【左】根据图纸选择左或右,这里假设是右侧

选择对应超高作用的横断面板块,此处以机动车道设超高为例输入。

简化举例,我们假设图纸上超高变化点读取如下:
超高变化点1:里程 20 坡度 -1.5%
超高变化点2:里程 30 坡度 2%
超高变化点3:里程 40 坡度 2%
超高变化点3:里程 50 坡度 -1.5%
超高设在 左侧机动车 板块 录入如下:

依次输入四组超高点数据,在预览界面可以对应查看

输入40可以看见对应左侧机动车道板块坡度2%,朝上微微翘起(输入对应里程,点击检查里程,可查看对应里程横断面)

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