第三節(jié) 豎曲線設(shè)計

1、第三節(jié) 豎曲線設(shè)計縱斷面上相鄰兩條縱坡線相交的轉(zhuǎn)折處，為了行車平順用一段曲線來緩和，稱為豎曲線。在縱坡設(shè)計時由于縱斷面上只反映水平距離和豎直高度，因此豎曲線的切線長與弧長是其在水平面上的投影，切線支距是豎直的高程差，相鄰兩條縱坡線相交角用轉(zhuǎn)坡角表示。當(dāng)豎曲線轉(zhuǎn)坡點在曲線上方時為凸形豎曲線，反之為凹形豎曲線：一、豎曲線要素計算公式如圖1-3-6所示，設(shè)轉(zhuǎn)坡處相鄰兩縱坡度分別為i1和i2，轉(zhuǎn)坡角以w表示，則轉(zhuǎn)坡角w為式中符號意義同前。從以上兩種情況的計算公式可知，式(1-3-12)計算結(jié)果明顯大于式(1-3-10)，因此是凸形豎曲線上滿足視距要求的計算公式。(二)按行程時間求豎曲線最小長度和半徑汽

2、車從直坡段駛?cè)胴Q曲線時，當(dāng)豎曲線的轉(zhuǎn)坡角很小，即使半徑較大，如果其豎曲線長度過短，汽車倏忽而過，沖擊力大，旅客會感到不舒適，太短的豎曲線長度從視覺上也會感到線形突然轉(zhuǎn)折。因此，應(yīng)限制汽車在豎曲線上的行程時間不宜過短以此來控制豎曲線的最小長度和半徑，即式中：v計算行車速度，km/h；t汽車在豎曲線上行程時間，一般取t3s。(三)按徑向離心力求堅曲線最小長度和半徑汽車在豎曲線上行駛時，產(chǎn)生徑向離心力。這個力在凸形豎曲線上是減少重力在凹形豎曲線上是增加重力，如果這種離心力達到某種程度時，旅客就會有不舒適的感覺，同時對汽車的懸掛系統(tǒng)也有不利影響。因此，應(yīng)對徑向離心力加以控制。汽車在豎曲線上行駛時其徑向

3、離心力為式中：F徑向離心力，N；G汽車的總重力，N；g重力加速度，m/s2；V計算行車速度，km/h；v車速，m/s；R豎曲線半徑，m。為保證車輛在豎曲線上行駛的安全和舒適，根據(jù)試驗得知，一般應(yīng)將F/G控制在0.025以內(nèi)，則得豎曲線最小半徑為：根據(jù)汽車在凸形豎曲線上行駛的視距要求，行程時間及徑向離心力三種影響因素，分別計算出凸形豎曲線的最小長度和半徑，取其中較大者作為確定依據(jù)。各級公路的豎曲線最小長度和半徑規(guī)定如表l-3-9所示。三、凹形豎曲線的最小長度與半徑確定凹形豎曲線的最小長度與半徑的影響因素(即視距的要求、行程時間和徑向離心力)與凸形豎曲線基本相同，主要異同點是：1凹形豎曲線的徑向離

4、心力和行程時間的計算公式與凸形豎曲線完全相同，但凹形豎曲線與凸形豎曲線所產(chǎn)生的徑向離心力，前者是增重作用，后者是減重作用，當(dāng)這種徑向離心力增大到一定程度時，都會使乘客感到不適。具體可參見凸形豎曲線。2凸形豎曲線最不利的情況是以滿足視距要求作為主要控制因素的，而凹形豎曲線最不利的情況是以徑向離心力產(chǎn)生的沖擊力不應(yīng)過大作為主要控制因素，因為這種沖擊力在相同的條件下對凹形豎曲線更為嚴(yán)重。3在公路等級和地形條件相同的條件下，凸形豎曲線的最小半徑值較之凹形豎曲線的最小半徑值為高，這主要是凸形豎曲線的視距要求更高所致，將其取得大一些才更為合理，見表1-3-10。4凹形豎曲線的視距是以保證夜間行車安全，前燈

5、照明應(yīng)有足夠的距離來確定最小長度和半徑的，如圖1-3-11所示。設(shè)車前燈高度為h，車前燈光束擴散角為，則按豎曲線長度L與停車視距s停分兩種情況。四、豎曲線的設(shè)計與計算1豎曲線設(shè)計豎曲線設(shè)計，首先要合理地確定半徑。如表1-3-9所示，表中規(guī)定的一般最小半徑約為極限最小半徑的1.52.0倍。因此，當(dāng)條件許可時應(yīng)盡量采用大于一般最小半徑，只有當(dāng)?shù)匦问艿较拗苹蚱渌厥饫щy時，才采用極限最小半徑。對行車速度較高的公路，為了使公路的線形獲得理想的視覺效果，還須從視覺觀點確定最小半徑值，如表1-3-10所示。豎曲線半徑選擇主要考慮以下因素：(1)同向豎曲線間，特別是同向凹形豎曲線之間，如果直線坡段不長，應(yīng)合

6、并為單曲線或復(fù)曲線，以避免出現(xiàn)斷背曲線。(2)反向豎曲線之間，為使汽車的增重與減重之間有一過渡段，應(yīng)盡量在中間設(shè)置一段直線坡段，以利汽車行駛的過渡。直線坡段的長度一般以不小于3.0s的行程時間為宜。當(dāng)插人直線段有困難時，也可直接連接。(3)在不過分增加土石方數(shù)量情況下，為使行車舒適，應(yīng)盡量采用較大半徑。(4)根據(jù)豎曲線范圍內(nèi)的縱斷面地面線起伏情況和標(biāo)高控制要求，盡量考慮土石方填挖平衡，確定合適的外距值，按外距控制選擇半徑。(5)夜間行車交通量較大的路段，選擇半徑時應(yīng)適當(dāng)加大，使汽車前燈有較長的照射距離。2豎曲線計算豎曲線計算的目的是確定設(shè)計縱披上指定樁號的路基設(shè)計標(biāo)高。其要點是首先根據(jù)轉(zhuǎn)坡點處的地面線與相鄰設(shè)計直線坡段情況，按上述豎曲線設(shè)計中的有關(guān)規(guī)定和要求，合理地選定豎曲線半徑。其次，根據(jù)轉(zhuǎn)坡點相鄰縱坡度i1、i2和已確定的半徑R，計算出豎曲線的基本要素w、L、T、E及豎曲線起、終點樁號。第