新建市政道路路拱形式选择研究

赵殿武

(沈阳市市政工程设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110015)

1 理论基础

1.1 规范相关规定

文献对道路横坡以及路拱形式的选择描述较为介绍较为简略：道路横坡应根据路面宽度、路面类型、纵坡及气候条件确定，宜采用1.0%～2.0%。单幅路应根据道路宽度采用单向或者双向路拱横坡，多幅路应采用由路中线向两侧的双向路拱横坡。

文献中明确直线形路拱用于刚性路面(如水泥混凝土路面、预制块铺装路面)、区间窄路面和单向排水的道路(多幅路的机动车单向车道、独立的非机动车道)；抛物线形路拱造型美观，没有中尖顶，路面中间部分过于平缓，不利于排水，两侧坡度较大，不利于行车。抛物线形路拱用于路面宽度不超过20 m横坡度不大于3%的道路。横坡度较小时，可适用较宽的路面，方次取低值；横坡度较大时，可用于较窄的路面，方次取高值。抛物线接直线形路拱可适应各种宽度及横坡度的路面，其路拱曲线在车行道外侧的横坡度较单一的变方抛物线形路拱平缓，一般对用于路面宽度超过20 m的道路。

文献中规定了机动车道根据路面类型和路面宽度选取路拱横坡度的大小。沥青混凝土路面的路拱横坡度为1.0%～2.0%，道路宽度6≤B≤20 m时路拱横坡度为1.0%～2.5%。

1.2 路拱的标准形式

常用路拱曲线方程分为直线型、抛物线型、直线接曲线(抛物线或圆曲线)和多折线型路拱曲线。

国内相关学者结合城市道路设计的特点已归纳出典型的路拱方程，实际应用中可以通过调整次数得出更多种类的抛物线方程，具体见表1。

表1 常用路拱曲线明细表

1.3 路拱形式选择的原则

(1)为避免拱顶排水不畅，拱顶局部横坡度不小于0.3%，即自拱顶至横距为0.5 m处的割线坡度不小于0.3%。

(2)为保证行车的舒适和安全，车行道外侧的路拱横坡不宜太大：选取机动车行驶最外侧车道时的最不利情况进行计算，要保证自道路外侧边线至离外侧边线横距为2.5 m处的割线坡度在1.0%～2.5%之间变化。

2 新建单幅路路拱形式选择

双向两车道(道路全宽B=8 m)道路等级较低，一般为城市支路，以沥青混凝土结构为主。

按照上文论述的原则(1)、(2)分别计算各类型路拱在距路中0.5 m范围内割线斜率(Δ中)和距路边2.5 m范围斜率(Δ边)，具体见表2和表3。

表2 双向两车道道路距路中0.5 m范围内割线斜率(Δ中)表(B=8 m)

表3 双向两车道道路距路边2.5 m范围斜率(Δ边)表(B=8 m)

综合以上数据，双向两车道(道路全宽B=8 m)同时满足Δ中≥0.3%和1%≤Δ边≤2.5%路拱曲线形式如表4。

表4 双向两车道道路路拱形式选择表

同理，依次计算双向四车道(道路全宽B=16 m)、双向六车道(道路全宽B=23 m)、双向八车道(道路全宽B=30 m)的路中0.5 m范围内割线斜率(Δ中)和距路边2.5 m范围斜率(Δ边)，并满足Δ中≥0.3%和1%≤Δ边≤2.5% 路拱曲线形式见表5～表7。

表5 双向四车道道路路拱形式选择表

表6 双向六车道道路路拱形式选择表

表7 双向八车道道路路拱形式选择表

3 新建双幅路路拱形式选择

对于有中分带的道路，一般以中分带中线或者中分带外侧边线作为纵段设计高程位置。

当纵断设计高程位置为中分带的中线处，根据城市道路的特点，建议有中央分隔带的道路路拱形式采用虚交点法。采用虚交点法时需注意中心线位置高程与机动车道靠近中分带位置路面高程的关系。

当纵断设计高程位置为中分带的边缘处，即机动车道靠近中分带位置路面高程，那么在交叉口和调头通道处的处理较为困难。

由于城市道路路网密集，道路交叉口较多，建议采用虚交点法便于交叉口和调头通道处的处理。

4 设计实例

依据路拱设计原则，经过计算得到了符合条件的路拱形式和横坡度，结合相关的设计规范和施工方便性、难易性，推荐路拱形式如下。

(1)宽度小于8 m的道路推荐采用1.5%～2%的直线形路拱；

(2)双向两车道道路(道路全宽B=8 m)推荐采用1%～2%的1.25或1.5次抛物线或抛物线接直线以及修正的二次抛物线路拱；

(3)双向四、六车道道路推荐采用横坡度为1%～2%的1.25抛物线或抛物线接直线；横坡度为1.5%的1.5次抛物线或抛物线接直线和修正二次抛物线形路拱。

(4)双向八车道道路推荐采用横坡度为1%～2%的1.25抛物线或抛物线接直线；横坡度为1.5%修正二次抛物线形路拱。

(5)目前在设计过程中，新建道路一般为双向4～8车道，路拱一般采用横坡度为1.5%的1.5次抛物线形路拱或者横坡度为1.5%的直线形路拱。

(7)采用直线型路拱，在道路路中会形成“尖顶”，实际施工过程中，施工单位会“压平整”，并不会留有尖顶，即施工图未指导施工。

(8)当双向4～6车道的新建道路采用1.5%的1.5次抛物线路拱满足以上计算满足要求。

(9)当双向8车道的新建道路采用1.5%的1.5次抛物线路拱时，在路中坡度过小(Δ中=0.18%)，不利于排水；路边坡度较大(Δ边=0.87%)，不利于行车安全。在以后的设计中应调整路拱曲线形式以满足要求。

5 结 语

道路设计时不仅仅需要考虑科学性、合理性，还要考虑施工便捷性。从施工角度看，直线形路拱最易施工，但在中间有尖顶，其他曲线形路拱拟合为折线形路拱，文献明确折线宽度取0.5 m(B<20 m)和1 m(B≥20 m)时即可满足施工允许误差要求。