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摘要
本文主要阐述甘肃省天水至定西高速公路设计过程中的实际问题，分析在高速公路设计中采用不同的超高渐变率，介绍了超高过渡段和缓和曲线之间的相互关系,并提出进行超高设计的具体计算方法。从而提高高速公路行车的“高速、安全、舒适”的性能。
关键词高速公路、超高渐变率、设计
前言
公路平面线形设计包括直线和曲线设计。当汽车行驶在曲线路段时,由于惯性的作用而产生离心力,为抵消车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡，从直线路段的横向坡渐变到曲线路段有超高单向坡的过渡段。超高设计的合理与否，不仅直接影响到行车的安全、路面排水顺畅，而且还影响路容的美观。
根据路线设计规范，由直线段的双向路拱横断面逐渐過渡到圆曲线段的全超高单向横断面，其间必须设置超高过渡段，过渡段长度，应凑整成5m的倍数，并不小于20m的长度。
绕中央分隔带边缘旋转：
将两侧车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原有水平状态。各种宽度中间带的公路均可采用此种方式。
分离式断面公路的超高过渡方式可视为两条无中间带的公路分别予以处理。
1、超高设置原则
超高渐变率是旋转轴与行车道路缘线之间的相对坡度。确定超高渐变率，即要考虑行车道外边缘相对坡度的变化率应保持一定值，同时沿路线旋转轴，行车道的旋转角速度也应有所限制，因些，超高渐变率应控制在适宜的范围内，如果超高变化过大，则会出现行车道边缘的突变，过小则会由于横坡变化缓慢，不利于路面排水，超高渐变率应随着路线旋转轴位置的不同而变化，如果从旋转轴到行车道边缘的距离增加，相应地超高渐变率就减小。
天定高速公路全线按照全立交、全封闭、控制出入、供汽车分道行驶的四车道高速公路标准进行设计，其服务水平为二级，设计速度为80km/h，整体式路基宽度为24.50m；分离式利用现天巉公路作为一幅的路段路基宽度12.25m。
整体式路基，平面设计线为路基中心线，纵面设计线和超高旋转轴为中央分隔带边缘；分离式路基，平面设计线和纵面设计线、超高旋转轴为行车道中心线。
平曲线半径小于2500m时设置超高，超高过渡原则上在全缓和曲线内完成,全超高断面宜设在缓圆点（圆缓点）；超高渐变率按1/3302%时超高渐变率即使<1/300亦可，不存在排水问题。当缓和曲线过长使得超高渐变率过小影响排水时，超高过渡段可设为局部缓和曲线超高。硬路肩横坡度采用与行车道相同的横坡，土路肩位于曲线内侧，当行车道、硬路肩横坡≥3%时，其横坡度和行车道或硬路肩相同；当行车道、硬路肩横坡<3%时，则横坡采用3%；土路肩位于曲线外侧时采用3%的反向横坡。
根据《公路路线设计规范》 (JTG D20－2006)的规定，圆曲线最大超高为8%，但具体圆曲线半径对应的超高并无规定,设计时根据超高计算公式计算，参照《公路路线设计规范》 修订(JTJ 011－94) 送审稿7.5.2的规定，不同半径采用的超高值见表1。
超 高 设 置
2、超高方式设置及长度计算
一般情况完全超高断面为HY或YH点，由该点推算超高起点或终点，超高起点或终点曲率半径应大于等于2500，如不满足，应从半径为2500处推算完全超高断面桩号，该桩号处半径大于该平曲线半径。另外为保证路面排水，超高缓和段也可以从缓和曲线的某一点开始设置，缩短超高缓和段长度。
卵形曲线采用全缓和段超高方式过渡；S形曲线在公切点处横坡为正常路拱-2%；全超高断面位置宜放在超高值对应上限点上至HY（YH）；超高渐变段起点宜放在H2500或R>2500位置附近；对于缓和曲线较长的，超高渐变率可适当放缓，但不应小于1/330。圆曲线超高取值，参考《送审稿》表7.5.3设计速度80km/h最大超高为8%栏。
整体式路基：
设计标高位于中央分隔带边缘，超高旋转轴位于中央分隔带边沿，为边线旋转方式，B=10.5，渐变率为1/150，取每20米过渡1%。下面以缓圆点（HY）为例说明，缓和曲线半径为2500（H2500）处为正常超高，然后按Lc=∆i×20计算横坡变化段长度，如果H2500+Lc>HY，则超高的起点桩号为HY-Lc，终点为HY，反之起点为H2500，终点为H2500+Lc。
如果缓和曲线长度小于按上面方法计算的长度Lc，则采用全缓和段超高过渡方式，但超高渐变率不得大于1/150。
分离式路基：
设计标高位于行车道中心，超高旋转轴位于行车道中心，为中线旋转方式，B=6.25，渐变率为1/200，取每15米过渡1%。下面以缓圆点（YH）为例说明，缓和曲线半径为2500（H2500）处为正常超高，然后按Lc=∆i×15计算横坡变化段长度，如果H2500-Lc 如果缓和曲线长度小于按上面方法计算的长度Lc，则采用全缓和段超高过渡方式，但超高渐变率不得大于1/200。
3、参数B值的选择
高等级公路由于设有路缘带、硬路肩和应急停车带，行车道宽度小于路面宽度，B值取旋转轴至行车道右侧路缘带边缘的宽度，并验算最内侧车道外侧边缘的超高渐变率是否满足排水要求；
从汽车运行安全方面来讲，车辆进入缓和曲线(ZH点)之后，由于道路直线段存在正常路拱，行驶在曲线外侧的车辆实际上存在着反超高，应尽快将外倾反超高调整为向内倾斜的正常超高，因此，如果在ZH点之前将弯道外侧的横坡由正常路拱横坡调整至0％，在整个缓和曲线内再由0％调整至必要超高横坡，这样更有利于行车安全，只是设计计算比较复杂，加上设计车速80Km/h的公路，在R≥2500的曲线上正常路拱横坡对车辆行驶安全影响较小，设计时可以忽视等原因，一般设计超高渐变均在缓和曲线内完成。超高渐变段长度计算中，B值含硬路肩宽度时，计算得出的Lc较长，Lc更接近Ls，应该说更有利于行车安全，但不利于排水。因此B值应包含硬路肩宽度。
对于S形曲线如果两缓和曲线较短，Ls≤330*B*i时，GQ处宜设为0%的横坡，两侧超高渐变在YH-GQ或GQ-HY间完成，否则GQ点处宜为正常路拱，将S形分割为两单圆曲线进行超高设置，但注意不要使两曲线间的正常路拱段太短。
4、结束语
确定超高渐变率最大值，在美观上应符合最低限度的要求，超高变化率的最小值必须满足路面排水要求。超高是曲线路段设计的关键部分，做好超高设计是保证行车安全、减少行车事故、减少行车危险的主要手段。
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本文主要阐述甘肃省天水至定西高速公路设计过程中的实际问题，分析在高速公路设计中采用不同的超高渐变率，介绍了超高过渡段和缓和曲线之间的相互关系,并提出进行超高设计的具体计算方法。从而提高高速公路行车的“高速、安全、舒适”的性能。
关键词高速公路、超高渐变率、设计
前言
公路平面线形设计包括直线和曲线设计。当汽车行驶在曲线路段时,由于惯性的作用而产生离心力,为抵消车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡，从直线路段的横向坡渐变到曲线路段有超高单向坡的过渡段。超高设计的合理与否，不仅直接影响到行车的安全、路面排水顺畅，而且还影响路容的美观。
根据路线设计规范，由直线段的双向路拱横断面逐渐過渡到圆曲线段的全超高单向横断面，其间必须设置超高过渡段，过渡段长度，应凑整成5m的倍数，并不小于20m的长度。
绕中央分隔带边缘旋转：
将两侧车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原有水平状态。各种宽度中间带的公路均可采用此种方式。
分离式断面公路的超高过渡方式可视为两条无中间带的公路分别予以处理。
1、超高设置原则
超高渐变率是旋转轴与行车道路缘线之间的相对坡度。确定超高渐变率，即要考虑行车道外边缘相对坡度的变化率应保持一定值，同时沿路线旋转轴，行车道的旋转角速度也应有所限制，因些，超高渐变率应控制在适宜的范围内，如果超高变化过大，则会出现行车道边缘的突变，过小则会由于横坡变化缓慢，不利于路面排水，超高渐变率应随着路线旋转轴位置的不同而变化，如果从旋转轴到行车道边缘的距离增加，相应地超高渐变率就减小。
天定高速公路全线按照全立交、全封闭、控制出入、供汽车分道行驶的四车道高速公路标准进行设计，其服务水平为二级，设计速度为80km/h，整体式路基宽度为24.50m；分离式利用现天巉公路作为一幅的路段路基宽度12.25m。
整体式路基，平面设计线为路基中心线，纵面设计线和超高旋转轴为中央分隔带边缘；分离式路基，平面设计线和纵面设计线、超高旋转轴为行车道中心线。
平曲线半径小于2500m时设置超高，超高过渡原则上在全缓和曲线内完成,全超高断面宜设在缓圆点（圆缓点）；超高渐变率按1/330
根据《公路路线设计规范》 (JTG D20－2006)的规定，圆曲线最大超高为8%，但具体圆曲线半径对应的超高并无规定,设计时根据超高计算公式计算，参照《公路路线设计规范》 修订(JTJ 011－94) 送审稿7.5.2的规定，不同半径采用的超高值见表1。
超 高 设 置
2、超高方式设置及长度计算
一般情况完全超高断面为HY或YH点，由该点推算超高起点或终点，超高起点或终点曲率半径应大于等于2500，如不满足，应从半径为2500处推算完全超高断面桩号，该桩号处半径大于该平曲线半径。另外为保证路面排水，超高缓和段也可以从缓和曲线的某一点开始设置，缩短超高缓和段长度。
卵形曲线采用全缓和段超高方式过渡；S形曲线在公切点处横坡为正常路拱-2%；全超高断面位置宜放在超高值对应上限点上至HY（YH）；超高渐变段起点宜放在H2500或R>2500位置附近；对于缓和曲线较长的，超高渐变率可适当放缓，但不应小于1/330。圆曲线超高取值，参考《送审稿》表7.5.3设计速度80km/h最大超高为8%栏。
整体式路基：
设计标高位于中央分隔带边缘，超高旋转轴位于中央分隔带边沿，为边线旋转方式，B=10.5，渐变率为1/150，取每20米过渡1%。下面以缓圆点（HY）为例说明，缓和曲线半径为2500（H2500）处为正常超高，然后按Lc=∆i×20计算横坡变化段长度，如果H2500+Lc>HY，则超高的起点桩号为HY-Lc，终点为HY，反之起点为H2500，终点为H2500+Lc。
如果缓和曲线长度小于按上面方法计算的长度Lc，则采用全缓和段超高过渡方式，但超高渐变率不得大于1/150。
分离式路基：
设计标高位于行车道中心，超高旋转轴位于行车道中心，为中线旋转方式，B=6.25，渐变率为1/200，取每15米过渡1%。下面以缓圆点（YH）为例说明，缓和曲线半径为2500（H2500）处为正常超高，然后按Lc=∆i×15计算横坡变化段长度，如果H2500-Lc
3、参数B值的选择
高等级公路由于设有路缘带、硬路肩和应急停车带，行车道宽度小于路面宽度，B值取旋转轴至行车道右侧路缘带边缘的宽度，并验算最内侧车道外侧边缘的超高渐变率是否满足排水要求；
从汽车运行安全方面来讲，车辆进入缓和曲线(ZH点)之后，由于道路直线段存在正常路拱，行驶在曲线外侧的车辆实际上存在着反超高，应尽快将外倾反超高调整为向内倾斜的正常超高，因此，如果在ZH点之前将弯道外侧的横坡由正常路拱横坡调整至0％，在整个缓和曲线内再由0％调整至必要超高横坡，这样更有利于行车安全，只是设计计算比较复杂，加上设计车速80Km/h的公路，在R≥2500的曲线上正常路拱横坡对车辆行驶安全影响较小，设计时可以忽视等原因，一般设计超高渐变均在缓和曲线内完成。超高渐变段长度计算中，B值含硬路肩宽度时，计算得出的Lc较长，Lc更接近Ls，应该说更有利于行车安全，但不利于排水。因此B值应包含硬路肩宽度。
对于S形曲线如果两缓和曲线较短，Ls≤330*B*i时，GQ处宜设为0%的横坡，两侧超高渐变在YH-GQ或GQ-HY间完成，否则GQ点处宜为正常路拱，将S形分割为两单圆曲线进行超高设置，但注意不要使两曲线间的正常路拱段太短。
4、结束语
确定超高渐变率最大值，在美观上应符合最低限度的要求，超高变化率的最小值必须满足路面排水要求。超高是曲线路段设计的关键部分，做好超高设计是保证行车安全、减少行车事故、减少行车危险的主要手段。
注：本章内容的所有图表及公式以PDF形式查看