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道路設(shè)計(jì)之圓曲線超高設(shè)計(jì)
先來(lái)了解一下超高的概述,道路設(shè)計(jì)時(shí)為什么要設(shè)置超高呢?
超高是指車輛在彎道上行駛,為了抵抗離心力的作用,常需要設(shè)置超高。即由直線路段的雙向橫坡路面通過(guò)超高緩和段過(guò)度到全超高的單向橫坡路段。

在設(shè)計(jì)中如何知道超高被明確的設(shè)置呢?只要知道橫斷面在超高過(guò)渡段上任何一點(diǎn)與高程基準(zhǔn)點(diǎn)的高差被明確的確定,這個(gè)時(shí)候超高設(shè)置就能明確的反映出來(lái)。

在了解超高之前,大家打清楚的了解道路橫斷面的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)位和軸線。首先是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn),高程基準(zhǔn)點(diǎn)通常采用路肩邊緣點(diǎn)、路中線點(diǎn)或中央分隔帶邊緣點(diǎn)。

另外一個(gè)就是軸線,為了保證超高過(guò)渡的平穩(wěn)連續(xù),需要在路面的三個(gè)軸線,也就是路中線、內(nèi)存路面邊緣線或外側(cè)路面邊緣線將路面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。從而達(dá)到雙向橫坡果斷到單向橫坡的目的。

最后一個(gè)為了讓超高計(jì)算更加清晰,還需要明確橫斷面上的幾個(gè)代表點(diǎn),以道路左轉(zhuǎn)為例。有左側(cè)也就是內(nèi)側(cè)路肩邊緣、內(nèi)側(cè)路面邊緣、路中、和右側(cè)也就是外側(cè)路面邊緣、路肩邊緣這五個(gè)代表點(diǎn)。道路右轉(zhuǎn)同理。

好了,接下來(lái)開(kāi)始說(shuō)超高了。
超高的過(guò)渡方式分為有中央分隔帶和無(wú)中央分隔帶兩種。
1.1.1、當(dāng)超高等于路拱橫坡時(shí),只需要將外側(cè)行車道繞中線逐漸抬高旋轉(zhuǎn)至于內(nèi)側(cè)橫坡相等。

1.1.2、當(dāng)超高大于路拱橫坡時(shí),可以采用三種方式過(guò)渡:①繞中軸旋轉(zhuǎn);②繞內(nèi)邊軸旋轉(zhuǎn);③繞外邊軸旋轉(zhuǎn)。這里有適用于新手的一個(gè)小技巧,在超高過(guò)渡前1-2m,把路肩抬高至和路面同坡,然后再開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。
繞中軸旋轉(zhuǎn):將外側(cè)車道繞路中線旋轉(zhuǎn),等到與內(nèi)側(cè)橫坡相同時(shí),整個(gè)斷面一起再繞中線旋轉(zhuǎn),直到超高值。這種方法可保持中線高程不變,多用于舊路改建。
繞內(nèi)邊軸旋轉(zhuǎn):將外側(cè)車道繞路中線旋轉(zhuǎn),等到與內(nèi)側(cè)橫坡相同時(shí),整個(gè)斷面一起再繞內(nèi)側(cè)到邊緣線進(jìn)行旋轉(zhuǎn),直到超高值。這種方法利于路面縱向排水,多用于新建道路。
繞外邊軸旋轉(zhuǎn):先將外側(cè)車道繞外邊線旋轉(zhuǎn),內(nèi)側(cè)車道隨著中線的降低而降低,構(gòu)成單向橫坡后,整個(gè)斷面一起再繞外側(cè)邊線旋轉(zhuǎn),直到超高值。這個(gè)方法比較特殊,多用于改善路容。在填方較高路段有利于減少土石方數(shù)量和道路占地。
1.2.1、繞中央分隔帶中心:將外側(cè)行車道繞分隔帶邊線旋轉(zhuǎn),待與內(nèi)側(cè)行車道構(gòu)成相同橫坡后,整個(gè)斷面一起繞中央分隔帶中線旋轉(zhuǎn),直到超高值。
1.2.2、繞中央分隔帶外側(cè)邊緣:將兩側(cè)行車道分別繞中央分隔帶邊線旋轉(zhuǎn),各自成為獨(dú)立的單向超高橫斷面,此時(shí)中央分隔帶不發(fā)生傾斜。
1.2.3、繞各自行車道中線:將兩側(cè)行車道分別繞中央分隔帶邊線旋轉(zhuǎn),各自成為獨(dú)立的單向超高橫斷面。
我們?cè)诘缆菲娇v橫設(shè)計(jì)后,會(huì)生成一張路基設(shè)計(jì)表。路基設(shè)計(jì)表中序列數(shù)有道路中線、內(nèi)側(cè)路基邊緣、外側(cè)路基邊緣的高程值,這三個(gè)值是有在設(shè)置超高需求的彎道超高計(jì)算完成后才能得到的。

路基設(shè)計(jì)表
路基設(shè)計(jì)表:為便于施工,平曲線設(shè)計(jì)超高后,道路中線和內(nèi)、外側(cè)(路肩)邊緣線與設(shè)計(jì)高程之差應(yīng)列于路基設(shè)計(jì)表中。計(jì)算時(shí)需要按照超高過(guò)渡段、全超高段分別計(jì)算中線、內(nèi)緣及外緣的高程。
下面以無(wú)分隔帶道路繞中軸旋轉(zhuǎn)為例,設(shè)置超高路肩邊緣點(diǎn)為高程設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)。在進(jìn)行計(jì)算之前,大家要明確一個(gè)道理,超高的本質(zhì)就是高差計(jì)算。要明確橫斷面上特定寬度乘以坡度差的計(jì)算理念。

超高計(jì)算原理圖示
雖然超高計(jì)算圖示里有很多參數(shù),但是大家需要了解其中三個(gè)重要的參數(shù),分別是ix(x距離處路拱橫坡度)、bx(x距離處路基加寬值)和x0(與路拱同坡度的單向超高點(diǎn)到超高過(guò)渡段起點(diǎn)距離)。

超高計(jì)算表中,超高位置在圓曲線上時(shí)主要計(jì)算內(nèi)容包括全加寬、全超高時(shí),通常是從緩圓到圓緩段。其中超高計(jì)算原理圖示中hc表示路基外緣最大抬高值;hc‘表示路中線最大抬高值;hc‘’表示路基內(nèi)緣最大降低值。
超高位置在過(guò)渡段上時(shí),通常是直緩點(diǎn)到緩圓點(diǎn)。hcx表示x距離處,路基外緣抬高值;hcx’表示x距離處,路中線抬高值;hcx‘’表示x距離處,路基內(nèi)緣降低值。
那么如果設(shè)計(jì)圖紙上有對(duì)應(yīng)的超高點(diǎn)信息,我們?cè)撊绾螌⒊邤?shù)據(jù)輸入手簿呢?小編就以中海達(dá)為例。

首先打開(kāi)中海達(dá)RTK手簿測(cè)量軟件Hi-Survey,【測(cè)量】-【道路設(shè)計(jì)】

接著選擇【橫斷面設(shè)計(jì)線】-【超高】

點(diǎn)擊【添加】-【左】根據(jù)圖紙選擇左或右,這里假設(shè)是右側(cè)

選擇對(duì)應(yīng)超高作用的橫斷面板塊,此處以機(jī)動(dòng)車道設(shè)超高為例輸入。

簡(jiǎn)化舉例,我們假設(shè)圖紙上超高變化點(diǎn)讀取如下:
超高變化點(diǎn)1:里程 20 坡度 -1.5%
超高變化點(diǎn)2:里程 30 坡度 2%
超高變化點(diǎn)3:里程 40 坡度 2%
超高變化點(diǎn)3:里程 50 坡度 -1.5%
超高設(shè)在 左側(cè)機(jī)動(dòng)車 板塊 錄入如下:

依次輸入四組超高點(diǎn)數(shù)據(jù),在預(yù)覽界面可以對(duì)應(yīng)查看

輸入40可以看見(jiàn)對(duì)應(yīng)左側(cè)機(jī)動(dòng)車道板塊坡度2%,朝上微微翹起(輸入對(duì)應(yīng)里程,點(diǎn)擊檢查里程,可查看對(duì)應(yīng)里程橫斷面)

至此,超高點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入完成。
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