城市市政路桥线形设计应用

陈松林

摘要：现如今，我国交通事业发展蒸蒸日上，市政路桥工程建设数量明显增加。在路桥线形设计阶段必须综合考虑各项影响交通运行的要素，并充分考虑行车全线匀速运行的基础上提出线形设计方案。传统的线形设计只要求满足设计行车速度下所要达到的最低平、纵线形指标，对较高线形指标并无限制，如此得到的路桥线形设计方案虽然各项指标均满足规范要求，但线形组合缺乏合理性，线形设计上突变过渡过多，运行线路和线形指标严重脱节，成为交通事故频发的潜在黑点路段。而近年来我国应用较为广泛的基于运行速度的线型设计方法也存在明显不足，如道路条件、地域条件限制，实测样本量受限，模型缺乏普适性，线形要素影响运行速度的权重不易把握等。

关键词：城市市政路桥；线形设计；应用

引言

在路桥设计过程中，线路选择极其重要。线形设计得当，不但行车安全、舒适，工程量小、造价低、运营费用低，而且在施工中对自然环境破坏较小，产生的经济效益、社会效益较为可观。本文主要阐述了线形设计相关内容。

1城市市政路桥线形设计的重要性

作为构成市政路桥工程核心“骨架”的重要组成部分之一，线形会对整个路桥工程项目建设的质量与经济效益带来极大影响，具体主要表现在如下几个方面。一是要从道路运营及维护管理视角来对相应的道路维护费用和成本进行控制，确保整体的道路设计经济效益。二是立足于道路驾驶人员本身的行车视觉视角，保证线形设计可以为驾驶人员提供一个更为适宜的视觉环境，使他们可以体会并感受到道路驾驶的舒适性，避免因为扭曲或急剧起伏变化的道路线形而影响了驾驶人员的行车视觉与舒适性，因此需借助合理的线形设计来确保道路驾驶的安全性。三是通过合理设计道路线形可以强化道路设计同周边景观及环境之间的协调发展。四是通过借助道路线形设计可以使整个道路建设同周边的地物、地形乃至土地利用等相关的建设条件之间保持一致性，不仅可以提高整体的道路建设及施工便捷性，也可以更好地解决整体项目的建设费用。五是路桥线形设计涉及市政路桥同其他相关设施之间的协调性与平衡性，如竖曲线与纵坡线、纵面线形和平面线形，以及缓和曲线、圆曲线和直线彼此之间都要保持良好的组合协调性，这样可以全面提升市政路桥设计的效果。

2城市市政路桥线形设计应用

2.1平面线形设计

在平面设计中要充分考虑地形、地物的综合布置，而且已经确定的市政路桥的平面线路不可更改。市政路桥平面设计的内容主要包括：确定平曲线半径、曲直线衔接、超高点、加宽点、车辆视距及其他可能影响汽车视线的因素，主要内容的确定是为了满足车辆及行人安全、快捷、经济、舒适等要求。

2.1.1曲线半径

市政路桥线路中普遍使用直线，因其设计简单、节省线路长度、便于施工，但直线的线形比较呆板，容易使驾驶人员产生视觉疲劳。为适应城市的地形、地物条件，避开线路上的障碍物，满足城市总体规划的需要，一般在两个控制点的平面线形设计中，将两个控制点用曲线连接起来，这条曲线一般称为平曲线。平曲线的计算公式如下：

式中：T—切线长（m）；

L—曲线长（m）；

E—曲线外矢距（m）；

α—路线转折角（°）。

市政路桥线形设计中，在选择曲线半径时，应根据城市规划道路标准等级、实际地形、地物条件等进行选择。平曲线原则上应尽量选择较大半径，以提高道路使用率。如果地形、地物对路桥选线有一定的限制，可考虑高架桥或事先确定曲线的切线、外矢距等数据，再根据各项指标的几何关系，求得地形、地物限制下所能提供的最大曲线半径。若所得曲线半径符合设计和规范要求，方可采用，不符合要求时，应采取其他措施，以保证路线的运营条件。

2.1.2超高与加宽

曲线超高是指为了使车重的分力对抗离心力，将曲线道路的外侧抬高。在市政路桥各种因素的限制下，曲线不能选择不设超高的平曲线半径，为了保证车辆的行驶安全，可在曲线上设置超高，在直线段与超高曲线段之间的缓和段称为超高缓和段。由于轴距之间的差异和后轴内侧车轮轨迹半径较小，车辆在曲线上行驶时，为了防止内侧车轮侵占相邻车道，需要对曲线段行车道进行适当加宽。市政路桥曲线上的路面加宽是利用缩小内侧路肩宽度来设置，避免了对城市整体规划的干扰，在平曲线的两个控制点之间，加宽缓和段的长度与超高缓和段及缓和曲线的长度应相同。

2.2纵向线形设计

市政路桥纵向线形设计是一条折线，一般在折点一定范围内设置竖曲线，起到缓冲过渡作用。依据市政路桥等级、交通状况、具体地形、地物等条件，纵向线形平顺，以较大半径的竖曲线来衔接折点，以保证行车安全和设计车速。在不设高架桥的路线上，尽量使路面设计线与地面线相接近，减少填挖土工程量和对自然因素的破坏，同时，还能避免城市内涝。出入口作为市政路桥的显著特点，也是线形设计必须考虑的因素之一。

1.2.1最大纵坡

首先，要考虑市政路桥行驶车辆的动力性能，车辆要按设计速度行驶在坡道上，必须对坡度加以限制。其次，道路所在区域的自然条件也是影响最大纵坡的因素之一，如气候严寒导致路面结冰等。最后，市政道路还要考虑行人和道路两侧的建筑物，道路两侧的建筑物对纵坡的要求较高。

1.2.2竖曲线

通常在转坡点处，为保证驾驶员视线不受阻碍，车辆不发生颠簸，都要设置竖曲线作为过渡，一般采用圆形竖曲线。

竖曲线的计算公式如下：

式中：L—曲线长（m）；

T—切线长（m）；

E—外距长（m）。

在市政路桥设计中，竖曲线取决于纵坡转折角的大小，尽量选择大半径的竖曲线。为了配合沿路的建筑物，可提前在转折角前后进行竖曲线设置，降低转折点竖曲线的幅度。对高架桥等位置，竖曲线的设置要综合考虑桥下净空、桥面标高等因素。

2.3线形组合设计

作为城市建筑物不可缺少的一部分，市政道路必须与其所经过的区域融为一体，协调发展，因此，在线形设计中应考虑沿线建筑物。线路的平面、纵向和其他线形设计要相互协调。平面线形设计与纵向线形设计相配合的目的是发挥其各自的特点，在满足汽车运动学、力学等方面的要求外，还应综合考虑市政路桥配合城市的发展。如果平曲线与竖曲线重合，尽可能错开位置，由于地形、地物等条件限制，不能错开位置时，可加大竖曲线或平曲线半径，尽量避免设置超高；在设计线形时，还应避免在驾驶员的视线内出现反复变化的线形，形成视野盲区、产生错觉，增加行车危险性；考虑城市路桥时，可根据路桥的重要程度来确定线形，对于重要路桥，则线路服从路桥线形；为了保证行车的通畅性和安全性，桥面行车带宽度与道路宽度应一致，桥头搭板和引道除满足排水要求外，设计越平缓越好。

结语

总之，线形设计是市政路桥设计中的一项重要任务，会对路桥行车安全性与稳定性产生极大影响。其中安全性和合理性问题既是路桥线形设计中需要重点关注的问题，也是需要设计人员遵从的设计原则，但是都需要设计人员结合市政路桥建设实际情况，针对突出的设计安全问题及合理性问题来合理设计线形，保证最大程度提升路桥线形设计效果。

参考文献

[1]董凯.公路线形设计因素对交通安全的影响分析[J].四川水泥，2020（5）：93.

[2]谢阳.运行速度的安全性在公路线形设计中的应用分析[J].工程建设与设计，2010（8）：139-141.

[3]李成诚.山区复杂条件下公路线形设计的要点分析[J].中国新技术新产品，2020（8）：111-112.

[4]陈亮.影响高等级公路交通安全的因素与对策[J].交通世界（运输·车辆），2012（7）：112-113.