山嶺重丘區低等級公路設計回旋曲線最短長度取值的探討

劉幫權

摘 要：該文結合四川省烏蒙山水潦鄉至二郎鎮農村扶貧公路路線設計情況，分析了離心加速度的變化率、駕駛員的操作及反應時間、超高與加寬緩和段長度等因素對路線設計回旋曲線長度取值的影響，并通過相關計算，最終確定回旋曲線長度最低取值標準，作為路線設計時的重要指標依據，用以指導路線設計，同時也可供其他等級公路路線設計時參考。

關鍵詞：低等級公路 路線設計 回旋曲線長度

中圖分類號：U412 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0026-02

山嶺重丘區低等級公路受地形、地物等條件限制，路線布設困難，平面設計指標取值標準低，設計人員外業布設路線時，常因經驗不足或疏忽，部分交點設置回旋曲線長度過短，內業設計時才發現難以滿足超高加寬緩和段要求，造成內業路線調整，斷鏈增多，內業工作量增加。該文擬結合四川省烏蒙山水潦鄉至二郎鎮農村扶貧公路路線設計情況，通過分析各種因素對回旋曲線最短長度取值影響，最終確定設計時回旋曲線長度取值標準，作為路線設計的重要依據。

1 項目概況

1.1 項目背景

《烏蒙山水潦鄉至二郎鎮農村扶貧公路建設工程》項目位于烏蒙山集中連片特殊困難地區（簡稱“烏蒙山區”）的敘永縣與古藺縣境內，該區域位于四川盆地南緣與云貴高原的過渡地帶，屬山嶺重丘區，項目里程總長約274 km。由于項目里程長，地形地質條件差，且招標要求的勘察設計工期緊，為提高中標概率并能在中標后順利、快速完成任務，該公司與另外兩家單位組成聯合體進行投標，最終獲得該項目勘察設計任務。中標后，根據聯合體投標協議，該單位承擔該項目的古藺縣椒園鄉沙田水庫至土城鎮大山村段。

1.2 項目概況

《烏蒙山水潦鄉至二郎鎮農村扶貧公路建設工程》古藺縣椒園鄉沙田水庫至土城鎮大山村段公路，老路總長約100 km，按標準設計后，里程總長約110 km，其中利用29 km，改建51 km，新建30 km。項目區地形復雜，老路平縱指標極低。如菜板村至三臺村埡口段老路長5 km，爬升高差397 m，路段最大縱坡16%，平均縱坡8%。三臺村埡口至大路溝段老路長3.63 km，高差385 m，路段最大縱坡21%，平均縱坡10.62%，且該段可布線地形狹窄，坡面陡峻，條件特別困難。大路溝至龍南寨埡口段老路長3.78 km，爬升高差367 m，路段最大縱坡17%，平均縱坡9.7%。

1.3 主要技術指標

根據總體單位技術指導書及招標文件要求，結合路線設計規范，確定該項目主要技術指標如下：四級公路；設計速度20 km/h；設計荷載公路II級；標準路基寬度6.5 m；雙車道路面寬6 m，最大超高6%，超高旋轉軸位于路基中線，超高漸變率最大1/100；加寬采用1類全加寬，加寬漸變率最大1/15。

2 回旋曲線長度計算與取值

2.1 一般路段回旋曲線最小長度計算與取值

2.1.1 離心加速度的變化率

離心加速度的變化率：；

在等速行駛的情況下：；

因而：；

則滿足乘車舒適感的回旋曲線最小長度：；

目前國公路計算規范一般建議≤0.6，則；

與半徑R為反函數，半徑越大，所需的越小，設計速度為20 km/h的四級公路，因此≥0.036×=19.2（m）。

2.1.2 駕駛員的操作及反應時間

回旋曲線不管其參數如何，都不可使車輛在回旋曲線上的行駛時間過短而使司機駕駛操縱過于匆忙，一般認為汽車在回旋曲線上的行駛時間至少應有3 s，則

==16.667（m）

2.1.3 超高與加寬

根據《公路路線設計規范》（JTG-D20-2006）7.4.3條規定，四級公路回旋線最小長度為超高、加寬過渡段長度（見表1、表2）。

另外根據《公路路線設計規范》（JTG-D20-2006）7.10.3條規定，設計速度20 km/h回頭曲線，圓曲線最小半徑15 m，超高橫坡度6%，雙車道路面加寬值為3.0 m。

綜合上述內容，重新劃分圓曲線半徑區段后，根據路線設計規范分別計算超高及加寬緩和段長度（見表3）。

2.1.4 一般路段回旋曲線最短長度取值

首先，根據離心加速度的變化率計算的滿足乘車舒適感的回旋曲線最小長度應大于19.2 m，根據駕駛員的操作及反應時間計算的回旋曲線最小長度應大于16.667 m，結合《公路路線設計規范》（JTG-D20-2006）規定，設計速度20 km/h的四級公路，當設置回旋曲線時，其長度不應小于20 m。

其次，四級公路回旋線最小長度一般情況下還需滿足超高、加寬過渡段長度（見表4）。

2.2 特殊曲線回旋曲線長度取值

2.2.1 凸型曲線

在路線嚴格受地形限制時，可將兩同向回旋線在曲率相同處徑相銜接而組合為凸形曲線。《公路路線設計規范》（JTG D20 2006）規定凸形曲線對接點附近的0.3 V（以M計；其中V為設計速度，按KM/H計）長度范圍內，應保持以對接點的曲率半徑確定的路拱橫坡度。因而其回旋曲線最短長度應滿足：對接點的曲率半徑對應的超高漸變段長度+0.3 V/2。

2.2.2 卵形曲線和復合曲線

根據公路路路線設計規范，兩同向圓曲線徑相銜接或插入的直線長度不足時，可用回旋線將兩同向圓曲線連接組合為卵形曲線。卵形曲線的回旋線參數宜選R2/2≤A≤R2（R2為小圓曲線半徑）；受地形條件限制時或互通式立體交叉的匝道設計中，大半徑圓曲線與小半徑圓曲線相銜接處，可采用兩個或兩個以上同向回旋線在曲率相同處徑相連接而組合為復合曲線。復合曲線的兩個回旋線參數之比以小于1.5為宜。其回旋曲線最短長度應根據具體情況予以計算并綜合考慮相關因素后取值。

3 結語

公路路線設計時，當設置回旋曲線時，其長度取值，首先應滿足路線規范規定的最短長度標準，其次應滿足超高及加寬緩和段長度。其具體計算值與公路等級、設計速度、路面寬度、最大超高值、最大超高漸變率以及加寬類型、加寬值均有密切關系。設計人員在外業定線前，應根據相關已知條件計算出一般路段回旋曲線最短長度值，便于路線定線時參考。

參考文獻

[1] JTG D20 2006，公路路線設計規范[S].

[2] 烏蒙山水潦鄉至二郎鎮農村扶貧公路建設工程一階段施工圖設計[Z].2017.

[3] 楊少偉.道路勘察設計[M].人民交通出版社，2004.