路基设计计算

第六章 路基设计计算

6.1路基设计计算

路基设计计算主要完成：读取相关数据，确定桩号区间内的每一桩号的超高横坡、设计标高、地面标高，以及路幅参数的变化，计算路幅各相对位置的设计高差，并将以上所有数据按照一定格式写入路基设计中间数据文件，以备打印路基设计表和计算、绘制横断面图等之用。

菜单：设计——路基设计计算 命令：LJSJ

该功能对话框如图6-1所示。

图6-1

在进行路基设计计算前应完成对超高与加宽等的处理工作，如果当前项目中未指定路基设计中间文件，那么用户应在对话框中点击 “?”按钮，指定该文件的名称及存放位置。另外用户还可以点击“项目管理”打开项目管理器，检查当前项目的超高与加宽文件以及其它设置是否正确。

纬地系统V4.6以后版本支持四种超高旋转方式： ? 绕曲线内侧路基边缘旋转； ? 绕曲线内侧行车道边缘旋转； ? 绕行车道中心旋转； ? 绕中央分隔带边缘旋转。

其中“绕曲线内侧路基边缘旋转方式”和“绕曲线内侧行车道边缘旋转方式”适用于二、三、四级新建公路，路基设计标高为未设超高和未设加宽状态下的曲线内侧路基边缘标高。

“绕行车道中心旋转方式”适用于旧路改建以及无中央分隔带的互通式立交匝道等，其设计标高为路面中心位置标高。

而“绕中央分隔带边缘旋转方式”则适应于所有有中央分隔带的公路、立交匝道或城市道路断面，其设计标高位置为中央分隔带边缘以下标高。

特别说明：上述几种计算方式在进行路基设计计算时，采取的是先计算断面超高变化，后计算断面

加宽变化的方式（即先超高后加宽）。

路基设计计算既可分段进行，也可以全线一次完成。如果项目中已经存在路基设计数据（文件），系统会提示用户覆盖文件或在原文件后追加数据。路基设计要对地面线文件中所有桩号断面进行超高和加宽计算（立交范围可能还需要自动搜索连接部），如果遇到系统提示xxx桩号计算路幅宽度或超高错误，一般问题可能出在超高和加宽文件（*.sup和*.wid）上，用户打开并编辑、修改该文件即可。修改的一般原则是，两文件中描述的超高和加宽变化区间应包括地面线桩号所及范围。

为了符合我们常规进行公路几何设计的流程与步骤，纬地系统没有将“路基设计计算”作为系统自动执行的功能，将这一中间步骤作为单独的功能由用户命令执行。也就是说，用户在一般项目的平纵面设计完成后，输出路基设计表、进行横断面设计与绘图的之前必须进行路基设计计算。同样，每当用户修改了项目的类型、超高旋转位置与方式、加宽类型与加宽方式、以及超高和加宽过渡段落变化等内容之后，必须重新进行路基设计计算；之后，才能重新进行横断面设计与绘图、输出路基设计表，所修改的内容才能在图纸表格中体现出来。

6.2路基超高与加宽的计算

根据路线规范中先超高后加宽的原则，路基设计计算自动完成以下工作： 根据超高控制数据（SUP）计算该断面的具体超高数值； 根据路幅宽度数据（WID）计算该断面的路幅宽度组成； 计算该断面路面各控制点与设计高程之差值；

下面具体说明软件进行路基设计主要是超高与加宽计算的流程和方法，以便用户参考和校对。 6.2.1 对于低等级公路项目“绕曲线内侧路基边缘旋转方式”时的超高和加宽计算流程

以平面曲线左转为例，路基设计标高采用未超高加宽前的路基边缘标高，超高旋转轴位于土路肩抬升后未超高加宽前的路基边缘，如图6-2所示。超高过程为外侧行车道绕路中线旋转，待达到与内侧行车道构成单向横坡后，内侧土路肩绕行车道边缘旋转至行车道的正常横坡，然后整个断面绕未超高加宽前的内侧路基边缘旋转。

图6-2

其超高与加宽的计算流程如下：

从控制参数的标准断面信息中确定该断面处的路基标准断面信息，如行车道宽度、横坡、硬路肩宽

度、横坡、土路肩宽度、横坡等；

从左侧开始，根据该断面未加宽前的土路肩、硬路肩和标准行车道的宽度之和乘以该断面的超高值计算得到该断面的中心高程；注意该中心高程应加上在超高前土路肩应先抬起来与路面同坡后与未抬起来之前的高差；

从中心高程向左侧向下反推计算加宽后的左侧行车道、硬路肩、土路肩等各点高差。

再以中心的高程为基础，自中心向右结合实际超高推算右侧行车道、硬路肩、土路肩等各点高差。 6.2.2 对于低等级公路项目“绕曲线内侧行车道边缘旋转方式”时的超高和加宽计算流程

以平面曲线左转为例，路基设计标高采用未超高加宽前的路基边缘标高，超高旋转轴位于未超高加宽前的行车道边缘，如图6-3所示。超高过程为外侧行车道绕路中线旋转，待达到与内侧行车道构成单向横坡后，整个断面绕未超高加宽前的内侧行车道边缘旋转，直至最大超高横坡度。

图6-3

其超高与加宽的计算流程如下：

从控制参数的标准断面信息中确定该断面处的路基标准断面信息，如行车道宽度、横坡、硬路肩宽度、横坡、土路肩宽度、横坡等；

从左侧开始，由该断面的硬路肩和未加宽前的标准行车道宽度之和乘以该断面的超高值计算得到该断面的中心高程；注意该中心高程应加上标准断面的土路肩宽度乘以标准土路肩横坡所得的高差，因为此时设计高程仍指路基边缘；

从中心高程向左侧向下反推计算加宽后的左侧行车道、硬路肩、土路肩等各点高差。

再以中心的高程为基础，自中心向右结合实际超高推算右侧行车道、硬路肩、土路肩等各点高差。 6.2.3 对于采用“绕行车道中心旋转方式”和“绕中央分隔带边缘旋转方式”的超高和加宽计算流程

以平面曲线左转为例，此时设计高程与超高旋转轴处于同一位置，位于行车道中心（或中央分隔带边缘以下）,超高过程为先将外侧行车道绕路中线（或中央分隔带边缘）旋转，待达到与内侧行车道同一横坡度后，整个断面绕中线（或中央分隔带边缘）旋转，直至最大超高横坡度。参见图6-4、图6-5所示。

图6-4

图6-5

其超高与加宽的计算流程如下：

从控制参数的标准断面信息中确定该断面处的路基标准断面信息，如行车道宽度、横坡、硬路肩宽度、横坡、土路肩宽度、横坡等；

从行车道中心（或中央分隔带）开始分别向两侧推算，即由路幅中的行车道等的具体宽度乘以该断面的超高值计算得到该断面的各控制的设计标高（或高差）；

在纬地系统中目前默认中央分隔带是不带有横坡的，也就是说只要项目中设置有中央分隔带宽度，那么软件都会默认中分带两侧是水平的。本质上采用“绕行车道中心旋转方式”和“绕中央分隔带边缘旋转方式”在计算方法上是相同的。 6.2.4 超高与加宽过渡的渐变方式

（1）超高过渡的渐变方式

目前纬地系统中支持两种超高过渡渐变方式，即“线性渐变方式”和“三次抛物线渐变方式”。从理解和遵循规范的角度我们推荐用户采用“线性渐变方式”，计算简便，便于设计、施工等计算和复核。

1）线性渐变方式采用路线规范推荐的计算公式，即

LC?式中：

BΔi PLC —超高过渡段长度(m)；

B —旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘的宽度(m)； △i—超高坡度与路拱坡度的代数差(%)；

P —超高渐变率，即旋转轴与行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘线之间的相对坡度。 2）三次抛物线渐变方式采用以下计算公式，即

S=S1+（3-2*CS1）*CS1*CS1*CS2 CS1=（C-C1）/（C2-C1）； CS2=S2-S1 C1—超高起点桩号，S1—超高起点超高； C2—超高终点桩号，S2—超高终点超高； C—计算点桩号， S—计算点超高； （2）加宽过渡的渐变方式

目前纬地系统中支持两种加宽过渡方式，即“线性渐变方式”和“四次抛物线渐变方式”。一般在高等级公路或城市道路项目中采用四次抛物线渐变方式。

1）线性渐变方式采用路线规范推荐的计算公式，即加宽上任一点的加宽值(bx)与该点至加宽过渡段起点的距离(Lx)同加宽过渡段全长(L)的比率(k=Lx/L)成正比，

bx = k*b 式中：

b—圆曲线部分路面加宽值(m)

2）四次抛物线渐变方式采用路线规范推荐的计算公式

加宽过渡段上任一点的加宽值(bx)为： bx = (4k-3k)b

注意：有些用户虽然在采用相同的超高和加宽计算公式后，仍发现不能和软件所计算的结果相符的话，一般问题会出现在对于公式中某个数值的理解上。因为超高或加宽过渡方式一般均应该是对称的，即从不设置超高到超高（或从不设置加宽到加宽）和从超高过渡到不设置超高（或从加宽过渡到不加宽）其变化过程应该是对称的。以加宽为例，往往教科书等资料中的算例一般是从不加宽到加宽的过渡计算过程，而不是从加宽到不加宽的过程，所以用户在将该算例进行演算时注意其中参数的取值和所指。 6.2.5 超高与加宽的计算示例

一般高等级公路平面指标较高，设置加宽的情况较少，单一的超高过渡计算一般较为简单，问题也较少。而在二级以下公路中同时设置超高和加宽过渡的情况较多，有些用户在既有超高又有加宽设置的路基断面高程计算时，可能会出现手工计算和软件计算的结果不符等情况，下面专门就这一问题举例计算如下：

首先我们需要明确以下两点，一是先计算超高后计算加宽的原则，如图6-6所示；二是路基设计标高“二、三、四级公路宜采用路基边缘标高，在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高”，而不是旋转轴所在位置。

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图6-6

计算示例的基础数据如下：

路基宽度12.0米，断面组成两侧土路肩各宽1.5米，两侧行车道各宽4.5米。正常路拱横坡为双向2％，土路肩3％。桩号K0+600位于全超高和全加宽路段，曲线内侧加宽值0.6米，超高横坡为6％，桩号的设计高程为769.777米，此时加宽后的断面组成为1.50米+5.10米+4.50米+1.5米（从左至右），计算过程如下：

1）二级以下公路绕路基边缘旋转方式

先计算得到旋转轴高差（即在进行过渡前应将左侧土路肩抬至与行车道同坡，这时左侧路基边缘就是超高旋转轴）：1.5×3％－1.5×2％＝0.015米；

由旋转轴推得路基左侧边缘高差：0.015－0.60×6%＝－0.021米；

由路基左侧边缘高差推得左侧行车道边缘高差：－0.021＋1.5×6%＝0.069米； 由左侧行车道边缘高差推得路基中心高差：0.069＋（4.50＋0.60）×6％＝0.375米； 由路基中心高差推得右侧行车道边缘高差：0.375＋4.50×6％＝0.645米； 由右侧行车道边缘高差推得右侧路基边缘高差：0.645－1.50×3％＝0.600米。 2）二级以下公路绕行车道边缘旋转方式

路基宽度、断面组成、超高和加宽值均相同的条件下采用绕行车道边缘旋转方式，路基各控制点高差作如下推算：

先计算得到旋转轴高差（即未加宽前左侧行车道边缘高差）：1.5×3％＝0.045米； 由旋转轴推得路基左侧行车道边缘高差：0.045－0.60×6%＝0.009米； 由左侧行车道边缘高差推得左侧路基边缘高差：0.009－1.5×6%＝－0.081米； 由旋转轴推得路基中心高差：0.045＋4.50×6％＝0.315米；

由路基中心高差推得右侧行车道边缘高差：0.315＋4.50×6％＝0.585米； 由右侧行车道边缘高差推得右侧路基边缘高差：0.585－1.50×3％＝0.540米。

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