高速公路设计

摘要：本文笔者根据实际工程，详细分析了高速公路的设计问题。

关键词：高速公路；设计

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A

1原始资料

本设计的主要任务是安景路（安庆段）高速公路的设计，主要内容包括：路线方案的拟订和比选、道路平面线形设计、纵断面设计、横断面设计、道路排水设计、路面铺装层及厚度计算、概预算编制和专题设计等。本设计的主要地形为平原微丘，所以设计中要满足平原微丘区的一级公路的各项技术标准。且搞好排水系统的设计，同时搞好道路的绿化工程。

2 方案的比选

2.1方案一

该路线平面短捷顺畅，与地面线组合得当，做到了最小限度的占用树木和池塘，有少数拆迁，迁除报废建筑，填挖量小，施工时受行车干扰不大，全新路段，易于掌握标准，尽量绕过了密集房屋地带和池塘，但需要砍伐杉木

图2-1 方案一示意图

Fig2-1 The diagram of the first scheme

2.2方案二

优点：该路线与地面线配合得当，线型简单，占用树木较少，全线几处地面起伏相比较大，经过丘陵，填挖量相比较大，沿线拆迁可用房屋较多，砍伐杉木较多，，还需拆除密集房屋和池塘，比较复杂，造价较高，直线长度过长，易使驾驶员感到单调、疲倦、难以目测车间距离。

2.3方案三

线型较好，填挖量小，但需要拆除混凝土小楼，经过密集房屋地带，距离小校较近，对学校造成影响

3道路的平面设计

道路是一条三维的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形结构物。一般所说的路线是指道路中线的空间位置而路线在水平面上的投影称作路线的平面。本标段结合当地的地形条件，按照道路设计规范做出以下的设计。

3.1平面的线形要素

平面的线形要素包括：直线、圆曲线和缓和曲线。

3.2直线

汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易，给人以短捷、直达的良好印象，且在测设中也比较简单，但过长的直线，易使驾驶员感到单调、疲倦、难以目测车间距离，于是产生尽快驶出直线的急噪情绪，这样很容易导致交通事故的发生，所以，不宜采用过长的直线。考虑到线形的连续和驾驶的方便，相邻两曲线之间应有一定的直线长度。平面线形设计中直线的最小长度规定如下：同向曲线间的直线最小长度不小于6v；异向曲线间的直线最小长度不小于2v。

3.3圆曲线

圆曲线的几何要素

图3-1 圆曲线要素示意图

3.4缓和曲线

在直线与圆曲线之间或半径相差教大的两个转向相同的圆曲线之间宜设置缓和曲线。根据规定，除了四级路可不设缓和曲线外，其余各级公路都应设置缓和曲线。本标段分别在三个平曲线上设置了缓和曲线。

曲率连续变化，便于车辆遵循；离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适；超高横坡度逐渐变化，行车更加稳定；与圆曲线配合得当，增加线形美观。平曲线的几何要素如下：

3.5平面线形设计的注意事项

本标段在布设平面线形时，应选用较高指标，仅一处采用极限半径。由于该标段是平原微丘地区的高速公路，易产生小的转角，曲率大，曲线短，则易使驾驶员看成比实际曲率小的错觉。所以在小的转角处设置了大的曲线；直线的选用得当，做到了与地形及景观相配合。平面线形直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，与周围环境相协调；满足行使力学上的要求，也满足视觉和心理上的对高速公路的要求；保持了平面线形的均衡与连贯。

本标段没有在长直线的尽头设置接以小半径曲线；也没有连续急弯的线形；并且平曲线有足够的长度。本设计采用设计车速100 Km/h，根据道路等级为高速公路，由《公路工程技术标准》[1]中查得下列指标：

圆曲线一般最小半径700m；

缓和曲线最小长度为85m；

平曲线最小长度为170m；

3.6平面图的绘制

采用标准绘图纸透图，比例尺为1：2000，对带状路线两侧200m内的等高线进行绘制。

4道路纵断面设计

纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路、等级、当地的自然地理条件以及工程的经济性等，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。

4.1纵坡设计

4.1.1纵坡设计的要求

纵坡的设计必须满足标准的规定；为保证车辆能以一定的速度安全顺适地行使，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不易过大和过于频繁；纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质水文、气候和排水等综合考虑；一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡；实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面要求；纵坡应和缓，避免产生突变；充分考虑通道、农田水利等方面的要求。

4.1.2设置竖曲线

根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。综合考虑，本设计设置一个凹形竖曲线，半径为10km。

4.2纵坡及坡长的技术标准

最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。它是道路纵断面设计的重要控制指标。根据规定，高速公路的最大纵坡为4%。本设计纵坡值设计为-0.813%和

0.570%。

最小纵坡是为了使道路行车快速、安全和通畅。保证排水而确定的。设置不小于0.3%的最小纵坡。一般情况下以不小于0.5%为宜。最短坡长的限制，主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减重的变化频繁，导致乘客感觉不舒服，车速越高越突出。根据规定，汽车专用高速公路的最短坡长为：250m。

最大纵坡是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。本设计没有涉及到最大纵坡的要求。

4.3竖曲线的设计

4.3.1道路平、纵线形组合设计

1）应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。

2）注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。

3）选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。

4）注意与道路周围环境的配合。

图4-1 平曲线与竖曲线的组合

Fig4-1 The articulation of the horizontal curve and vertical curve

4.3.2平曲线与竖曲线的组合

本标段设置的竖曲线与平曲线相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，且平曲线与竖曲线大小应保持均衡。

竖曲线的起终点分别在平曲线的两个缓和线内，满足了所谓的“平包竖”。

4.3.3直线与纵断面的组合

只要路线有起有伏，就不要采用长直线，最好使平面路线随纵坡的变化略加转折，并把平、竖曲线合理的组合。平面的长直线与纵面的直坡线配合，对双车道道路超车方便，在平坦地区与地形相适应，但行车单调乏味，易疲劳。直线上一次变坡是很好的平纵组合，从美学观点讲以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形竖曲线次之；本设计满足以上的要求。

4.3.4竖曲线要素

竖曲线的最小半径

汽车行使在凹形竖曲线上，存在视距问题，对地形起伏较大地区的道路，在夜间行车时，若竖曲线半径过小，前灯照射距离近，影响行车速度和安全；在道速公路及城市道路上有许多跨线桥、门式交通标志及广告宣传牌等，如果它们正好处在凹形竖曲线上方，也会影响驾驶员的视线。根据规定，本设计竖曲线的最小半径和最小长度如下：