高速公路超高与加宽设计计算方法
第６卷第３期
２００
辽宁省交通高等专科学校学报
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Ｖ０１．６Ｓｅｐ．２
ＮＯ．３
４年９月ＣＯＬＬＥＧＥＯＦ
ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ００４
文章编号：１００８—３８１２（２００４）０３—００３０—０３
高速公路超高与加宽设计计算方法
王功礼１
姚
丽２
翁振军１
（１．辽宁省高速公路管理局，辽宁沈阳，１１０００３；２．辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳，１１０１２２）
摘要关键词
本文通过以两车道为主的高速公路超高和加宽的设计方法的实践，建立了一种简便的超高与加宽高速公路
加宽
的计算模型，并介绍其计算方法。
超高
计算方法
中图分类号：Ｕ４１２
１
文献标识码：Ｂ
表１
前言
在现代公路设计中，不同等级公路的超高和加宽设计计
算方法不尽相同，虽然基本原理比较相似，但计算方法复杂、繁琐。近几年来，我们在辽宁省丹本高速公路（山区高速公路）的施工和管理过程中，仔细分析了设计方案及施工工艺，总结一套简易而实用的超高和加宽设计方案。此方案更适用一般平原高速公路（四车道）及一至四级普通公路建设。２超高设计
２．１超高的作用及设计条件２．１．１超高的作用
超高是将公路曲线部分的路面设计成向曲线内侧倾斜的单向横坡。使得汽车在曲线上行驶时能够获取一个指向曲线内侧的横向分力，以克服或削弱离心力对行车的影响。２．１．２超高设置条件
＜公路工程技术标准＞规定，当平曲线半径小于不设超高的半径时，应在曲线上设置超高。其超高横坡度可由下式求得：
ｉｂ＝Ｖ２／１２７Ｒ—ｐ
２．２超高的形成
２．２．１高速公路的路基的基本构成
高速公路路基横断面组成的示意图如图１。２．２．２超高缓和段的形成２．２．２．１绕中间带的中心线旋转
先将外侧行车道绕中间带的中心线旋转，与内侧行车道构成单向横坡后，整个断面再一同绕中心线旋转，直至达到超高横坡度值。如图２（１）所示。该种超高过渡方式适用于中间带宽度小于或等于４．５ｍ的公路。２．２．２．２绕中央分隔带的边缘旋转
将两侧的行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原水平状态不发生变化。如图２（２）所示。各种中间带宽度的公路均可采用该种超高过渡方式。
２．２．２．３绕各自行车道的中心线旋转
将两侧的行车道分别绕各自的中心线旋转，使之成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带的两边分别升高或降低而成为倾斜的横向断面。如图２（３）所示。该种超高过渡方
出版社，２００１
［２］范立础．桥梁工程．人民交通出版社，２００１［３］李国濠．桥梁漫笔．人民交通出版社，１９９６
［４］龙驭球，包世华．结构力学教程．高等教育出版社，２０００
Ｖ一行车速度Ｒ一平曲线半径“一横向力系数
不设超高的圆曲线最小半径见表１。
收稿日期：２００４—０４—１０
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同迎来一个更加辉煌的前景。参考文献
【１］桥梁和结构工程学会２００１年桥梁学术讨论会论文集．人民交通
ＴｈｅＧｅｎｅｒａｌＳｔａｔｅｏｆｔｈｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆＢｒｉｄｇｅ
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・３０・
ｓｉｔｕａｔｉｏｎ；Ｐｒｏｓｐｅｃｔ
第３期
王功礼等：高速公路超高与加宽设计计算方法
高速公路组成部分
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图１
高速公路路基横断面组成示意图
式适用于车道数大于４条的公路。
观．因而在使用时均有一定的局限性，图２（２）所示超高过渡２．３超高的设计计算方法
方式（绕中央分隔带边缘旋转）具有较强的通用性，在此仅对图２（１）和图２（３）所示两种超高过渡方式在超高过程该方式进行探讨和研究。
中．其中央分隔带及路缘石会产生不同程度的变形，影响美
ｔ１）绕中间带中心线旋转
（２）绕中闽分隅带边缘旋转（３）绕备ｌ；＿｛的行餐越中心线旋转
有中问带公路的越盎过渡方式
图２
２．３．１确定超高缓和段的最小长度
界距离，用Ｌｋ表示。内侧车道超高中不会出现临界断面。外侧车道超高缓和段最小长度为：
由Ｌｋ＝Ｂｉｌ／ｐ和式（１）可以推出：
Ｌｃ＝Ｂ（ｉｂ＋ｉｌ）／ｐ
（１）
Ｌｋ＝ｉｌＬｃ／（ｉｌ＋ｉｂ）
（３）
式中Ｂ为旋转轴至右侧路缘带外侧边缘的宽度，即行２．３．３各断面超高值的计算
车道宽度＋左侧路缘带宽度＋右侧路缘带宽度，ｍ；ｉｂ为路面如下图３，由于①②断面分别处于内侧车道超高段及其超高横坡度。％；ｉｌ为路拱横坡度，％；Ｐ为外侧车道的超高渐过渡段上的旋转轴上，故断面①②的超高值均为０。
变率，即旋转轴与右侧路缘带外侧边缘之问的相对坡度（ｐ≥对于③断面，内侧车道仅增大横坡度。其坡向不发生变１／３３０）。因为内侧车道超高缓和段的长度与外侧车道的相化（特殊地，Ｉｂ＝ｉｔ时横坡度也不需要发生变化）。根据规范等（也为Ｌ，），故内侧车道的超高渐变率为
规定。在超高过渡段全长范围内，内侧车道右路缘带外侧边Ｐ’＝Ｂ（ｉｂ—ｉｔ）／Ｌ。
（２）
缘将以均匀降低的方式进行变化（即呈直线变化），其超高渐变率为ｐ’按（２）式计算，如图４所示。图中ｘ为超高缓和段—ｉ一
／
／／
｛Ｂｋ
上任意一点距起始断面的距离。Ｌ。长度范围内任意一点的超高值为：
二一
～
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Ｂ一
一一＠訇叫
查；。
ｈ。＝一Ｂｉｌ一（Ｂｉｂ—Ｂｉｌ）ｘ／Ｌ。＝一Ｂ［ｉｔ＋（ｉｂ—ｉｔ）ｘ／ｔ。］（４）对于④断面，外侧车道在超高过渡中会出现临界断面（该断面横坡度为０），同样根据规范规定，在超高过渡段全长范围内，外侧车道右路缘带外侧边缘也将以均匀升高的方
图３断面位置及超高横断面示意图
没汁标高
…ｒ～
ｈｌ＝ＢｊＩ；
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起始断赋
＿！；；＝超高断面
起始断丽
—垒趣高断面
图５断面④超高示意图
图４断面③超高示意图
式进行超高。如图５所示。
２．３．２确定临界长度
乙ｃ长度范围内在任意一点的超高值为外侧车道临界断面距超高缓和段起点的距离被称为临
ｈ。＝（Ｌｋ—ｘ）ＢｉｆｆＬｋ
ｘ≤Ｌｋ
ｈ。＝（ｘ—Ｌｋ）Ｂｉｂ／（Ｌｃ—Ｌｋ）ｘ＞Ｌｋ
・３１
・
辽宁省交通高等专科学校学报
３加宽设计
汽车在平曲线上行驶时，因为每个车轮沿着各自独立的轨迹运动，汽车在路上占据的宽度比直线段大，因此曲线段路面必须加宽。３．１计算加宽宽度３．１．１路面加宽值计算
２００４拄
须先求得ｌ长度（即ＣＤ），然后由Ｂ点顺垂直方向量出ＢＣ而定出ｃ点（ＢＣ＝Ｋ－ｅ），于是延长ＡＣ线并截出１长度，就得到Ｄ点的位置。Ｌ和Ｋ的数值可近似地由下式计算
ｌ＝Ｋ‘Ｒ。ｅ／ｌｊ
式中：Ｒ一圆曲线半径，ｍｌ；一规定的加宽缓和段长度，ｍｅ一路面的宽值。ｍ
Ｋ一修正系数（图７中，Ｋ＝ＢＣ／ＢＥ）３．２．２路基加宽
弯道部分按规定加宽路面后，如路肩宽度不足，则应加宽路基，以保持所要求的路肩最小宽度。路基加宽值为：
ＢＪ＝ｅ一（ａ—ａ’）式中：ｅ一路面加宽值ａ一直线段路肩宽度
图６平曲线上的路面加宽
ａ一弯道部分规定路肩最小宽度
在加宽缓和段上，路面和路基的逐渐加宽按正比例增加（如图８），在距离缓和段起点ｘ处，路面、路基加宽值（ｂ．ｘ、ＢＪｘ）为：
ｅｘ＝ｘ‘ｅ／ｌ；；Ｂｊｘ＝Ｘ。ＢＪ／ｌｉ；
式中：ｌｉ一加宽缓和段长度，与超高缓和段长度或缓和曲线长度相等，如不设置缓和曲线及超高，则应不小于１０ｍ；
ｅ、Ｂｊ意义同前。
在不设缓和曲线的弯道上，按图８所示加宽方式加宽，曲线起终点路面内侧边缘有较突出的转折，小半径的弯道尤为显著。因此，在设计位于此处的挡土墙和有关结构物时，应按下述方法消除转折。
如图６所示。图中Ｒ为平曲线半径；Ｌｏ为汽车后轴至车身前边缘的长度，解放牌载重汽车可取为５ｍ；ｂ为一个车道的宽度；ｅ为双车道路面的加宽值。
由三角形ＣＯＤ，得出下列关系：
Ｌ０２＋（Ｒ—ｅ１）２＝Ｒ２．’．ｅ１＝Ｒ一（Ｒ２一Ｌ０２）玑５
Ｌｏ＝Ｒｓｉｎ０
．‘．ｅＩ＝Ｒ（１一ｃｏＳｅ）＝２Ｒｓｉｎ２０／２＝Ｌｏｚ／２Ｒ
．’．ｅ＝２
ｅｌ＝Ｌ０２／Ｒ
由于加宽还与车速有关，需考虑由于车速而产生的汽车
摆动宽度值０．１ｖ／Ｒｏ～，故加宽值计算公式为：ｅ＝Ｌ０２／Ｒ＋０．
１Ｖ／Ｒ０・５
／７
／，／’一’＼、＼＼
、
＼
｜
在圆曲线范围内加宽为不变的全加宽值，两端设置加宽缓和段，其加宽值由直线段加宽为零逐渐按比例增加到圆曲线起点处的全加宽值。此时在加宽缓和段两端点处形成折点，路容较差。为了消除此折点使线形圆顺，可采用下述插入曲线的连接方式（如图７），即使缓和段路面加宽的边缘线ＡＣ与圆曲线段路面加宽后的边缘弧线切于Ｄ点。由Ａ到Ｂ的长度是规定的缓和段长度。为使路面加宽边缘顺适，必
逐渐加宽尚』℃＼
图８
加宽缓和段长度与超高缓和段、缓和曲线长度应相一致，并选取大者作为统一的设计值。当不设置超高及缓和曲线而仅设加宽缓和段时其长度Ｌ应不小于１０ｍ。
ＴｈｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆ
Ｗａｎｇ
ＦｒｅｅｗａｙＳｕｐｅｒｅｌｅｖａｔｉｏｎａｎｄＢｒｏａｄｅｎｎｉｎｇＤｅｓｉｇｎ
Ｇｏｎｇｌｉ
ＹａｏＬｉ
ＷａｎｇＺｈｅＮｕｎ
ｂｒｏａｄｅｎｎｉｎｇａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｔｗｏ
ｓｕｐｅｒｅｌｅｖａｔｉｏｎａｎｄｂｒｏａｄｅｎｎｉｎｇ
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｅＮｃｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．
ｔｏｔｈｅｍｏｄｅａｎｄ
ｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｆｔｈｅｆｒｅｅｗａｙｓｕｐｅｒｅｌｅｖａｔｉｏｎａｎｄ
—ｌａｎｅｐａｖｅｍｅｎｔｓｕｐｅｒｅｌｅｖａｔｉｏｎａｎｄｂｒｏａｄｅｎｎｉｎｇｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ
ａ
ｄｅｓｉｇｎｍｏｄｅａｎｄｉｔｓ
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｆｒｅｅｗａｙ；ｓｕｐｅｒｅｌｅｖａｔｉｏｎ；ｂｒｏａｄｅｎｎｉｎｇ；ｃａｌｃＮａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ
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高速公路超高与加宽设计计算方法
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
王功礼， 姚丽， 翁振军
王功礼,翁振军(辽宁省高速公路管理局,辽宁,沈阳,110003)， 姚丽(辽宁省交通高等专科学校,辽宁,沈阳,110122)
辽宁省交通高等专科学校学报
JOURNAL OF LIAONING PROVINCIAL COLLEGE OF COMMUNICATIONS2004,6(3)2次
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引证文献(2条)
1.徐广翔.王树亮 高速公路竖曲线及超高渐变段高程计算研究[期刊论文]-北京测绘 2011(4)2.张先勇 公路平曲线横向力系数的研究[学位论文]硕士 2005
引用本文格式：王功礼.姚丽.翁振军 高速公路超高与加宽设计计算方法[期刊论文]-辽宁省交通高等专科学校学报 2004(3)