試論公路設(shè)計(jì)中緩和曲線的選用

崔文明

(貴州省銅仁公路管理局)

1 緩和曲線的主要作用

緩和曲線主要有三種作用:(1)緩和曲線可以幫助半徑不同的曲線進(jìn)行良好的曲率過(guò)度，這就可以明顯的消除公路中的轉(zhuǎn)折部分，使得公路上的線條更加流暢，不僅使車輛行駛更加安全，還可以增加公路的美觀度。(2)使用緩和曲線進(jìn)行過(guò)渡后可以使車輛在行駛中逐漸適應(yīng)離心加速度變化的規(guī)律，使人們?cè)谇€上行駛時(shí)減少了不舒服以及橫向沖擊的感覺。(3)通過(guò)緩和曲線過(guò)渡后，車輛行駛時(shí)更加平穩(wěn)。

2 緩和曲線的幾種形式

對(duì)于緩和曲線，其有三次拋物線、雙紐線以及回旋線、正弦形曲線、n 次(n≥3)拋物線、馬克康奈爾曲線等多種形式。但在我國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定我國(guó)在公路設(shè)計(jì)中的緩和曲線采用回旋線，其余形式的緩和曲線不予使用。

3 在公路設(shè)計(jì)中對(duì)緩和曲線的應(yīng)用

3.1 在公路設(shè)計(jì)中確定緩和曲線

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定，回旋線的最小長(zhǎng)度是由設(shè)計(jì)車速的3s 行程來(lái)確定的。而在公路的設(shè)計(jì)中，回旋線的長(zhǎng)度只是需要考慮的一個(gè)最低的指標(biāo)，在公路的實(shí)際使用中還需要對(duì)超高漸變段的長(zhǎng)度進(jìn)行考慮，還需考慮公路整體的美觀、線條的流暢。

3.2 在高等級(jí)公路中對(duì)緩和曲線的選用

對(duì)于高等級(jí)公路來(lái)說(shuō)，其要求的指標(biāo)都是比較高的，在這種情況下對(duì)緩和曲線的選用除滿足規(guī)范最小規(guī)定長(zhǎng)度外，緩和曲線的參數(shù)A 應(yīng)選擇較大些，在對(duì)高等級(jí)公路設(shè)計(jì)中考慮更多的是整體公路線條的流暢以及各階段的連接是否順暢的問(wèn)題。其具體的選擇為，圓曲線半徑大于3 000 m 或者是半徑在3 000 ～200 m 兩種情況。設(shè)計(jì)中主要考慮到公路線條的流暢、順適還要考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的一些需要實(shí)際控制的因素。本文主要探討實(shí)際控制因素固定的情況下對(duì)緩和曲線中參數(shù)的選擇:在半徑大于3 000 m 時(shí)，緩和曲線參數(shù)的取值范圍一般是小于半徑的1/3，但是在實(shí)際的操作中存在一些可變的因素，而為了使公路更加美觀，因此一般是選擇曲線的參數(shù)接近R/3。在半徑小于3 000 m 時(shí)，緩和曲線參數(shù)的取值范圍是為R/2 ＞A≥R/3，盡量使緩和曲線:圓曲線:緩和曲線等于1 ∶1∶1，如未有特殊情況，盡量將緩和曲線的參數(shù)取大值，這樣也是為了讓公路更加美觀。

3.3 在低等級(jí)公路設(shè)計(jì)中對(duì)緩和曲線的選用

對(duì)于低等級(jí)公路的設(shè)計(jì)，由于低等級(jí)公路的受地形、建設(shè)投資以及地物等多方面的限制，導(dǎo)致要是對(duì)緩和曲線中各參數(shù)的選用不合理會(huì)影響到公路的局部線形，也會(huì)影響到整體公路的美觀。本文主要從規(guī)范技術(shù)和實(shí)踐操作兩個(gè)方面對(duì)低等級(jí)公路設(shè)計(jì)中對(duì)緩和曲線的選用做出闡述。

(1)技術(shù)規(guī)范方面確定低等級(jí)公路中最小緩和曲線的取值。對(duì)于低等級(jí)公路的緩和曲線的選用，其更多的考慮的是車輛在低等級(jí)公路時(shí)的安全性以及乘客的舒適性，最后才考慮公路的美觀性。所以對(duì)于低等級(jí)公路中緩和曲線參數(shù)中的回旋最小長(zhǎng)度從以下幾方面考慮。

①乘客的舒適性。

當(dāng)車輛在緩和曲線上面行駛時(shí)，車輛以及旅客會(huì)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)離心加速度，這個(gè)離心加速度會(huì)隨著緩和曲線的不斷變化而變化，倘若這個(gè)過(guò)程中的曲率變化過(guò)快就會(huì)使得車內(nèi)的人員感覺到一種橫向的沖擊。因此對(duì)于回旋線的最小長(zhǎng)度就按照以下公式進(jìn)行計(jì)算:Ls(min)=0.0214V3/(Ras)(m)，而對(duì)于公式中的as 的取值，每個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，在我國(guó)這個(gè)取值范圍就是(0.5 ～0.6)m/s3。

②超高漸變率要適中。

在緩和曲線上設(shè)置超高過(guò)渡時(shí)，要將漸變率設(shè)計(jì)合適，否則公路的平面就會(huì)由于路面急劇由雙向橫坡變?yōu)閱纹碌霓D(zhuǎn)變而變得扭曲，使得行駛車輛沒(méi)有安全保證也難以保證路面的維護(hù)，根據(jù)我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于超高漸變率的規(guī)定，因此在這一路段對(duì)回旋長(zhǎng)度的取值為L(zhǎng)s(min)=B△i/p (m)。

③增加轉(zhuǎn)彎的時(shí)間。

在車輛通過(guò)緩和平面時(shí)，需要有足夠的時(shí)間給駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，以保證車輛的安全。考慮一般汽車在緩和曲線的行駛時(shí)間，得出回旋長(zhǎng)度計(jì)算式為L(zhǎng)s(min)=v/1.2(m)。

(2)在實(shí)際操縱的方面確定緩和曲線參數(shù)取值。

在實(shí)際操作方面對(duì)緩和曲線參數(shù)進(jìn)行選擇時(shí)，主要考慮的是駕駛?cè)藛T以及乘客的安全性問(wèn)題，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展和進(jìn)步，車輛的不斷增多導(dǎo)致車輛的事故率逐年增多，因此從對(duì)公路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，尤其是低等級(jí)公路更需要注重人員的安全性問(wèn)題。因此在實(shí)際操作的角度來(lái)考慮需要將平面線形的布設(shè)更加合理，考慮車輛的視距、以及施工中要進(jìn)行填挖平衡等問(wèn)題。面對(duì)這些問(wèn)題尤其是在山區(qū)的平面線形的布設(shè)，其需要緩和曲線和圓曲線進(jìn)行合理的組合。

因此在考慮實(shí)際操作的情況下對(duì)緩和曲線的參數(shù)的選定需要對(duì)公路的施工地點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)查，以保證設(shè)計(jì)的合理性，以防在公路投入使用后出現(xiàn)事故。

4 討 論

自從進(jìn)入21 世紀(jì)，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和壯大。車輛的使用也是不斷增多，而對(duì)于公路的需求也是逐年加大，因此在公路設(shè)計(jì)中對(duì)緩和曲線的選用就顯得尤為重要。本文主要探討了緩和曲線在公路設(shè)計(jì)中的主要作用，緩和曲線在高等級(jí)公路和低等級(jí)公路的使用中參數(shù)的選擇方法。其中對(duì)于高等級(jí)公路和低等級(jí)公路中參數(shù)的確定工作主要是考慮駕駛?cè)藛T的駕駛時(shí)間是否充足、乘客乘坐是否舒適、道路設(shè)計(jì)后道路的線條是否流暢美觀等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題的考慮可以使得緩和曲線在應(yīng)用時(shí)為人們提供更加舒適、安全的公路。可以為今后的公路設(shè)計(jì)人員在今后的設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)，也相信隨著科技的不斷進(jìn)步，今后對(duì)公路的設(shè)計(jì)將更加完美。

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