《曲线超高设计》课件.ppt

*************************************超高与纵坡的协调合成坡度控制控制超高与纵坡形成的合成坡度值水流路径设计确保水流路径明确、畅通低点特殊处理加强凹曲线与超高结合处的排水过渡区排水保障解决超高渐变区的排水问题超高与纵坡协调的核心是控制合成坡度。合成坡度是超高横坡与道路纵坡在三维空间形成的实际排水坡度，其计算公式为：i=√(i?2+i?2)，其中i?为纵坡，i?为横坡。设计原则要求合成坡度最小值应不低于0.5%，以确保基本排水功能；最大值通常不超过10-12%，以保证行车安全。常见问题主要出现在小纵坡与小超高组合区域（合成坡度可能过小，导致排水不畅）以及大纵坡与大超高组合区域（合成坡度可能过大，影响行车安全）。遇到问题时，可通过调整超高渐变段位置、采用特殊排水结构或调整路线要素等方法解决。路拱与超高的关系路拱作用路拱是直线段横断面中心高于两侧路缘的拱形设计，主要目的是促进路面排水。标准路拱通常为双向横坡，呈屋脊状，中心线为最高点，向两侧均匀降低，形成两个排水面。路拱到超高转变过程从路拱过渡到超高是一个复杂的三维几何过程。通常采用路拱逐渐消除、超高逐渐建立的方式：首先消除内侧横坡，形成单向路拱；然后逐渐消除路拱，形成单向横坡；最后增加单向横坡至设计超高值。处理方法超高段的路拱通常采用以下处理方法：完全消除路拱，形成纯粹的单向横坡；保留适当的路拱变形，形成扭曲路面；在宽路面上设置分段超高，内外车道采用不同超高值；根据行车道和紧急停车道功能分别设计不同横坡。路拱与超高的关系处理直接影响排水效果和行车舒适性。设计不当会导致扭曲路面、排水不畅或视觉错觉等问题。在高速公路等高标准道路上，通常要求完全消除路拱，形成纯粹单向横坡；而在低等级公路上，可能保留部分路拱变形，以平衡施工难度和功能需求。无论采用何种处理方法，都必须确保从直线段路拱到曲线段超高的平稳过渡，避免横坡突变造成的行车不适和安全隐患。现代道路设计软件通常提供路拱至超高转变的自动计算功能，能够生成平顺的三维路面模型。第七章：超高设计与行车安全超高不足的风险超高设计不足会导致车辆过弯时产生过大的离心力，增加侧滑和翻车风险，尤其在湿滑路面或高速行驶条件下更为明显。合理的超高设计是防范此类事故的关键措施。超高过大的隐患过大的超高值会使低速行驶车辆倾向于向内侧滑移，在冰雪天气条件下尤为危险。同时，过大超高也会导致路面排水集中，增加冲刷和结冰风险，影响行车安全。视距与安全的关系超高设计影响弯道视距，合理的超高不仅能提供侧向力平衡，还应确保足够的停车视距和超车视距，使驾驶员能够及时观察到前方路况和潜在危险。超高不足导致的安全问题侧滑风险分析当超高值低于理论计算需求时，车辆通过曲线时的离心力无法得到充分平衡，必须依靠较大的侧向摩擦力维持平衡。这种情况下，一旦路面摩擦条件下降（如雨雪天气）或车速超过设计值，就极易发生侧滑事故。侧滑风险计算公式：FS=(V2/127R-e)/f，其中FS为安全系数，当FS1时，表示摩擦力需求超过了可用摩擦力，存在侧滑风险。研究表明，路面湿滑时，摩擦系数可能下降40-60%，大大增加了超高不足路段的事故概率。翻车风险分析超高不足时，车辆重心会产生较大的侧向偏移。尤其对于高重心车辆（如载重卡车、大型客车），通过曲线时可能出现重心偏移超过稳定极限的情况，导致翻车事故。翻车风险与车辆重心高度、轮距和超高存在直接关系。研究显示，当车速达到设计速度的1.3倍以上时，超高不足路段的翻车风险显著增加。山区公路中的急弯更是翻车事故的高发区域，尤其在超高设计不足的情况下。防范措施针对超高不足导致的安全问题，可采取以下防范措施：确保超高设计符合规范要求，预留足够安全裕量；在曲线半径接近最小值时，尽量采用最大允许超高值；增设防滑路面或沥青表面处理；强化曲线前的警示标志和减速标识；针对事故多发路段进行专项整治；增设防撞护栏、缓冲区等被动安全设施。超高过大导致的安全问题冰雪天气风险超高过大在冰雪路面上产生向内侧滑移的强烈趋势，尤其危险1低速车辆影响重型车辆低速通过大超高路段时易产生不稳定状态排水集中问题超高过大导致雨水集中流向内侧，增加积水和结冰风险合成坡度过大超高与纵坡叠加形成过大合成坡度，影响车辆稳定性超高值过大虽然能有效平衡高速行驶时的离心力，但会带来一系列不同的安全隐患。在实际工程中，超高最大值限制是基于多年事故数据分析确定的，目的是平衡高速和低速行驶的安全需求。各国公路设计规范通常将最大超高值限制在6%-10%范围内，城市道路一般不超过6%。对于有冰雪风险的地区，超高