公路緩和曲線(xiàn)的作用

　　導語(yǔ)：緩和曲線(xiàn)指的是平面線(xiàn)形中，在直線(xiàn)與圓曲線(xiàn)，圓曲線(xiàn)與圓曲線(xiàn)之間設置的曲率連續變化的曲線(xiàn)。緩和曲線(xiàn)是道路平面線(xiàn)形要素之一，它是設置在直線(xiàn)與圓曲線(xiàn)之間或半徑相差較大的兩個(gè)轉向相同的圓曲線(xiàn)之間的一種曲率連續變化的曲線(xiàn)�！豆�路工程技術(shù)標準》(JTG B01-2003)規定，除四級路可不設緩和曲線(xiàn)外，其余各級公路都應設置緩和曲線(xiàn)。在現代高速公路上，有時(shí)緩和曲線(xiàn)所占的比例超過(guò)了直線(xiàn)和圓曲線(xiàn)，成為平面線(xiàn)形的主要組成部分。在城市道路上，緩和曲線(xiàn)也被廣泛地使用。

　　在黨的“改革開(kāi)放”正確方針指引下，我國經(jīng)濟建設逐步走上健康發(fā)展的軌道，公路建設作為國民經(jīng)濟的先行官，更是突飛猛進(jìn)地向前發(fā)展，顯示出勃勃生機。然而在起步不久的我國山區高等級公路，在平面線(xiàn)形設計中，特別是施工中的更改設計，對于緩和曲線(xiàn)的應用存在著(zhù)種種不合理的現象，有些設計只采用《設計規范》中所規定的最小緩和曲線(xiàn)長(cháng)度，不能發(fā)揮緩和曲線(xiàn)應有的作用;而有些設計又盲目采用過(guò)長(cháng)的緩和曲線(xiàn)，從而增加了工程量;甚至還有些為了適應過(guò)長(cháng)的緩和曲線(xiàn)，將主曲線(xiàn)(園曲線(xiàn))半徑減小，降低了技術(shù)標準。為此有必要對緩和曲線(xiàn)的應用進(jìn)行探討，同時(shí)也希望與公路界同仁一起對緩和曲線(xiàn)長(cháng)度的應用共同交流。

　　如何正確采用緩和曲線(xiàn)長(cháng)度，主要是先了解確定緩和曲線(xiàn)長(cháng)度的因素，一般來(lái)說(shuō)確定緩和曲線(xiàn)(回旋曲線(xiàn))長(cháng)度的因素有如下幾方面：

　　(一)考慮駕駛員操縱汽車(chē)方向盤(pán)所需的長(cháng)度

　　就是《公路路線(xiàn)設計規范》中規定的緩和曲線(xiàn)最小長(cháng)度。一般駕駛員操縱汽車(chē)方向盤(pán)所需的時(shí)間，我國《公路路線(xiàn)設計規范》是按汽車(chē)行程的3～5秒鐘的距離計算，采用此計算值，并湊整成5米的倍數來(lái)確定緩和曲線(xiàn)最小長(cháng)度數。Ls=vt這個(gè)長(cháng)度與行車(chē)速度成正比，速度越快緩和曲線(xiàn)愈長(cháng);而速度也是與平曲線(xiàn)半徑成正比，因此速度越高要求平曲線(xiàn)半徑也愈大。v—汽車(chē)速度m/s，t—汽車(chē)在回旋曲線(xiàn)上行駛的時(shí)間，t=3～5s。

　　(二)考慮離心加速度變化率所需的長(cháng)度

　　Ls=V3/P·R。v為汽車(chē)行駛速度(m/s)，P—離心加速度變化率，R—圓曲線(xiàn)半徑m。為使駕車(chē)人和乘客都感到舒適，在曲線(xiàn)上的離心加速度變化率一般為P=0.5～0.75m/s3。高速公路的離心加速度變化率多采用P=0.35～0.5m/s3。其長(cháng)度與行車(chē)速度成正比，與曲線(xiàn)半徑成反比，即平曲線(xiàn)半徑越小，緩和曲線(xiàn)愈長(cháng)。

　　(三)考慮超高緩和率所需的長(cháng)度

　　Ls=B·△i/△PB—超高旋轉軸到行車(chē)道外側邊緣的寬度m;△i—橫坡變化代數差的絕對值%;△P—超高緩和率。公路超高緩和率隨行車(chē)速度的加大而變小，即速度越快超高緩和率愈小，速度越慢超高緩和率愈大。在超高緩和率確定以后，超高越大緩和曲線(xiàn)愈長(cháng)，也即平曲線(xiàn)半徑越小，緩和曲線(xiàn)愈長(cháng);而平曲線(xiàn)半徑越大，緩和曲線(xiàn)愈短。緩和曲線(xiàn)長(cháng)度與平曲線(xiàn)半徑成反比。

　　(四)考慮視覺(jué)和線(xiàn)形美觀(guān)所需的長(cháng)度

　　回旋緩和曲線(xiàn)的基本式為RLs=1/C=A2，式中是平曲線(xiàn)半徑(R)越大，緩和曲線(xiàn)(Ls)愈短，即緩和曲線(xiàn)長(cháng)度與平曲線(xiàn)半徑成反比。但是為了滿(mǎn)足視覺(jué)和美觀(guān)的需要，而導入R/3≤A≤R的條件式，即緩和曲線(xiàn)的參數A必須大于R/3和小于R時(shí)，才能滿(mǎn)足視覺(jué)和線(xiàn)形美觀(guān)的要求。這樣平曲線(xiàn)半徑越大，緩和曲線(xiàn)愈長(cháng)，緩和曲線(xiàn)長(cháng)度與平曲線(xiàn)半徑成正比�？紤]視覺(jué)和線(xiàn)形美觀(guān)方面需要的緩和曲線(xiàn)長(cháng)度，這個(gè)長(cháng)度雖然提出了緩和曲線(xiàn)參數為R/3≤A≤R的條件式，但在實(shí)際應用中，這個(gè)長(cháng)度范圍是相當大的。它對平曲線(xiàn)半徑是有一定范圍的，如超過(guò)這個(gè)范圍，當平曲線(xiàn)半徑較小時(shí)，參數A還要大于平曲線(xiàn)半徑;而當平曲線(xiàn)半徑較大時(shí)，參數A小于R/3。

　　綜上所述，第1至第3鐘情況是考慮駕車(chē)人的操作，汽車(chē)的行駛力學(xué)，結構等需要而必須滿(mǎn)足的緩和曲線(xiàn)長(cháng)度。第4種情況是考慮視覺(jué)和線(xiàn)形美觀(guān)方面而需要的緩和曲線(xiàn)長(cháng)度。因此在采用緩和曲線(xiàn)長(cháng)度時(shí)，除按《公路路線(xiàn)設計規范》規定的最小長(cháng)度外，還必須與離心加速度變化率，超高緩和率等所需的長(cháng)度進(jìn)行校核，采用控制數值，以免產(chǎn)生不合理的情況。

　　作為山區高等級公路，在平面設計中，碰到的主要問(wèn)題是轉角大，角點(diǎn)間距離不足，如果緩和曲線(xiàn)長(cháng)度選擇不當，就會(huì )導致增加不必要的工程量和降低技術(shù)標準，而有些在設計中，采用較長(cháng)的緩和曲線(xiàn)，不是為了適應地形、地物或視覺(jué)的需要，而是單純?yōu)榱讼�除園曲線(xiàn)間的直線(xiàn);還有的由于采用較長(cháng)的緩和曲線(xiàn)，而又限于轉角點(diǎn)間的距離不足，不得不采取減小主曲線(xiàn)(園曲線(xiàn))半徑來(lái)適應;甚至有些幾個(gè)彎道須互相連接的，由于各個(gè)轉角大小不等，角點(diǎn)間距離不同，受限于參數，為了個(gè)別彎道，而把其它幾個(gè)彎道的園曲線(xiàn)半徑減小，這些做法都是不合理的。因為在平曲線(xiàn)線(xiàn)形的標準中，主曲線(xiàn)(園曲線(xiàn))半徑的大小是首要的，如主曲線(xiàn)半徑太小，緩和曲線(xiàn)再長(cháng)，整個(gè)線(xiàn)路的技術(shù)指標也是不高的，對行車(chē)的舒適、安全也是不利的。在具體設計中如何正確合理的采用緩和曲線(xiàn)長(cháng)度呢?個(gè)人認為在任何情況下，都必須滿(mǎn)足《公路路線(xiàn)設計規范》規定的緩和曲線(xiàn)最小長(cháng)度和超高緩和所需的緩和曲線(xiàn)長(cháng)度，并應根據實(shí)際地形、地物等情況，靈活采用各種不同線(xiàn)形的組合;根據轉角大小，角點(diǎn)間的距離插入適當的緩和曲線(xiàn)長(cháng)度，并可根據這一點(diǎn)，在轉角兩邊插入不等長(cháng)度的緩和曲線(xiàn)，即非對稱(chēng)性的組合，對幾個(gè)彎道互相連接的情況具有很好的指導意義。

　　注表中Ls2、Ls3、Ls4為計算值取以5米為整數的數值。如計算行車(chē)速度為80km/h一般氣候條件下的山區二級公路，當半徑為1460m～2500m時(shí)，受《公路路線(xiàn)設計規范》緩和曲線(xiàn)最小長(cháng)度70m的控制。

　　本文通過(guò)確定緩和曲線(xiàn)長(cháng)度的幾個(gè)主要因素的分析，提出了一些如何較合理采用緩和曲線(xiàn)長(cháng)度的方法，對避免因緩和曲線(xiàn)長(cháng)度采用不當而造成工程量的增加和技術(shù)標準降低有普遍的意義。

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