新建市政道路路拱形式選擇研究

趙殿武

(沈陽市市政工程設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110015)

1 理論基礎

1.1 規范相關規定

文獻對道路橫坡以及路拱形式的選擇描述較為介紹較為簡略：道路橫坡應根據路面寬度、路面類型、縱坡及氣候條件確定，宜采用1.0%～2.0%。單幅路應根據道路寬度采用單向或者雙向路拱橫坡，多幅路應采用由路中線向兩側的雙向路拱橫坡。

文獻中明確直線形路拱用于剛性路面(如水泥混凝土路面、預制塊鋪裝路面)、區間窄路面和單向排水的道路(多幅路的機動車單向車道、獨立的非機動車道)；拋物線形路拱造型美觀，沒有中尖頂，路面中間部分過于平緩，不利于排水，兩側坡度較大，不利于行車。拋物線形路拱用于路面寬度不超過20 m橫坡度不大于3%的道路。橫坡度較小時，可適用較寬的路面，方次取低值；橫坡度較大時，可用于較窄的路面，方次取高值。拋物線接直線形路拱可適應各種寬度及橫坡度的路面，其路拱曲線在車行道外側的橫坡度較單一的變方拋物線形路拱平緩，一般對用于路面寬度超過20 m的道路。

文獻中規定了機動車道根據路面類型和路面寬度選取路拱橫坡度的大小。瀝青混凝土路面的路拱橫坡度為1.0%～2.0%，道路寬度6≤B≤20 m時路拱橫坡度為1.0%～2.5%。

1.2 路拱的標準形式

常用路拱曲線方程分為直線型、拋物線型、直線接曲線(拋物線或圓曲線)和多折線型路拱曲線。

國內相關學者結合城市道路設計的特點已歸納出典型的路拱方程，實際應用中可以通過調整次數得出更多種類的拋物線方程，具體見表1。

表1 常用路拱曲線明細表

1.3 路拱形式選擇的原則

(1)為避免拱頂排水不暢，拱頂局部橫坡度不小于0.3%，即自拱頂至橫距為0.5 m處的割線坡度不小于0.3%。

(2)為保證行車的舒適和安全，車行道外側的路拱橫坡不宜太大：選取機動車行駛最外側車道時的最不利情況進行計算，要保證自道路外側邊線至離外側邊線橫距為2.5 m處的割線坡度在1.0%～2.5%之間變化。

2 新建單幅路路拱形式選擇

雙向兩車道(道路全寬B=8 m)道路等級較低，一般為城市支路，以瀝青混凝土結構為主。

按照上文論述的原則(1)、(2)分別計算各類型路拱在距路中0.5 m范圍內割線斜率(Δ中)和距路邊2.5 m范圍斜率(Δ邊)，具體見表2和表3。

表2 雙向兩車道道路距路中0.5 m范圍內割線斜率(Δ中)表(B=8 m)

表3 雙向兩車道道路距路邊2.5 m范圍斜率(Δ邊)表(B=8 m)

綜合以上數據，雙向兩車道(道路全寬B=8 m)同時滿足Δ中≥0.3%和1%≤Δ邊≤2.5%路拱曲線形式如表4。

表4 雙向兩車道道路路拱形式選擇表

同理，依次計算雙向四車道(道路全寬B=16 m)、雙向六車道(道路全寬B=23 m)、雙向八車道(道路全寬B=30 m)的路中0.5 m范圍內割線斜率(Δ中)和距路邊2.5 m范圍斜率(Δ邊)，并滿足Δ中≥0.3%和1%≤Δ邊≤2.5% 路拱曲線形式見表5～表7。

表5 雙向四車道道路路拱形式選擇表

表6 雙向六車道道路路拱形式選擇表

表7 雙向八車道道路路拱形式選擇表

3 新建雙幅路路拱形式選擇

對于有中分帶的道路，一般以中分帶中線或者中分帶外側邊線作為縱段設計高程位置。

當縱斷設計高程位置為中分帶的中線處，根據城市道路的特點，建議有中央分隔帶的道路路拱形式采用虛交點法。采用虛交點法時需注意中心線位置高程與機動車道靠近中分帶位置路面高程的關系。

當縱斷設計高程位置為中分帶的邊緣處，即機動車道靠近中分帶位置路面高程，那么在交叉口和調頭通道處的處理較為困難。

由于城市道路路網密集，道路交叉口較多，建議采用虛交點法便于交叉口和調頭通道處的處理。

4 設計實例

依據路拱設計原則，經過計算得到了符合條件的路拱形式和橫坡度，結合相關的設計規范和施工方便性、難易性，推薦路拱形式如下。

(1)寬度小于8 m的道路推薦采用1.5%～2%的直線形路拱；

(2)雙向兩車道道路(道路全寬B=8 m)推薦采用1%～2%的1.25或1.5次拋物線或拋物線接直線以及修正的二次拋物線路拱；

(3)雙向四、六車道道路推薦采用橫坡度為1%～2%的1.25拋物線或拋物線接直線；橫坡度為1.5%的1.5次拋物線或拋物線接直線和修正二次拋物線形路拱。

(4)雙向八車道道路推薦采用橫坡度為1%～2%的1.25拋物線或拋物線接直線；橫坡度為1.5%修正二次拋物線形路拱。

(5)目前在設計過程中，新建道路一般為雙向4～8車道，路拱一般采用橫坡度為1.5%的1.5次拋物線形路拱或者橫坡度為1.5%的直線形路拱。

(7)采用直線型路拱，在道路路中會形成“尖頂”，實際施工過程中，施工單位會“壓平整”，并不會留有尖頂，即施工圖未指導施工。

(8)當雙向4～6車道的新建道路采用1.5%的1.5次拋物線路拱滿足以上計算滿足要求。

(9)當雙向8車道的新建道路采用1.5%的1.5次拋物線路拱時，在路中坡度過小(Δ中=0.18%)，不利于排水；路邊坡度較大(Δ邊=0.87%)，不利于行車安全。在以后的設計中應調整路拱曲線形式以滿足要求。

5 結 語

道路設計時不僅僅需要考慮科學性、合理性，還要考慮施工便捷性。從施工角度看，直線形路拱最易施工，但在中間有尖頂，其他曲線形路拱擬合為折線形路拱，文獻明確折線寬度取0.5 m(B<20 m)和1 m(B≥20 m)時即可滿足施工允許誤差要求。