公路工程技术标准

 

　　公路新建和改建工程所必须遵循的基本技术法规。它规定了各等级公路的建设技术指标和有关设施的技术要求，以充分发挥公路的使用效能。 
发展简史 　从19世纪末汽车问世到第一次世界大战期间，公路处于初期发展阶段。公路上汽车与畜力车混合行驶，对公路的技术要求比较简单。30年代以后，汽车制造业迅速发展,一些工业发达国家大量使用汽车,而畜力车被逐渐淘汰。与此同时，公路的标准和质量也逐渐提高，如德国于1933年开始修建高标准的汽车专用公路。第二次世界大战后，汽车的载重量、行驶速度日益提高，要求公路提供迅速、安全、舒适的行驶条件。这样情况下，公路技术标准便由简到繁，以适应现代化公路运输的需要。 
　　中国自周、秦时期，对道路建设就作了一些规定。清末民初，开始引进汽车和筑路技术。1929年10月，当时的铁道部颁发了《国道工程标准及规则》，其内容甚简陋，公路也没划分等级。1934年7月,全国经济委员会颁发了《公路工程标准》，按公路路基、路面宽度将公路分为甲、乙、丙三个等级，分别是有一、二、三个车道。1941年6月,交通部公路管理处颁发了《公路工程设计准则草案》，按地形分别规定了各等级公路的设计速度和相应的技术指标。1946年10月，交通部交通技术标准委员会,按行车密度和运量大小,将公路划分为甲、乙、丙、丁四个技术等级，并按地形规定了各个等级的公路设计速度及其相应指标。此外，还按行政管理系统将公路分为主要干线、次要干线、主要支线、次要支线及乡村支线五种，并分别规定其技术等级，公路技术标准的内容逐渐完善。 
　　中华人民共和国成立以后，1951年9月,交通部颁发了《公路工程设计准则（草案）》，将公路按10～15年的远景行车密度分为五个等级。现行的《公路工程技术标准》是交通部在总结公路建设实践的基础上，于1981年颁发的。这一标准的主要内容是：①一般规定，包括公路分级、交通量、设计车辆、计算行车速度等；②公路设计的标准规定，包括公路线形方面的视距、平曲线半径、纵坡，标准横断面，荷载标准，路基、路面、桥梁涵洞、隧道的技术要求；③公路附属设施的若干规定。 
公路分级 　一般是根据公路交通量及其使用任务和性质来分级。中国将公路分为以下五个等级。 
　　高速公路 　一般能适应的年平均昼夜汽车交通量为25000辆以上，为具有特别重要的政治、经济意义,专供汽车分道高速行驶并全部控制出入的公路。 
　　一级公路 　一般能适应的年平均昼夜汽车交通量为5000～25000辆，为连接重要政治、经济中心,通往重点工矿区，可供汽车分道行驶并部分控制出入，部分立体交叉的公路。 
　　二级公路 　一般能适应按各种车辆折合成载货汽车的年平均昼夜交通量为2000～5000辆，为连接政治、经济中心或大工矿区等地的干线公路，或运输繁忙的城郊公路。 
　　三级公路 　一般能适应按各种车辆折合成载货汽车的年平均昼夜交通量为2000辆以下，为沟通县及县以上城市的一般干线公路。 
　　四级公路 　一般能适应按各种车辆折合成载货汽车的年平均昼夜交通量为200辆以下,为沟通县、乡、村等的支线公路。 
交通量 　在单位时间内通过公路某一断面的汽车车辆数。如果公路是混合交通，交通量可用通过的各种车辆表示，但通常将各种车辆换算为一种车辆表示。 
　　中国二、三、四级公路的交通量是将各种车辆换算成载货汽车计算的，即将在公路上混合行驶的自行车、人力车、畜力车、轿车、拖拉机、汽车拖带挂车或半挂车等，都按一定系数换算成载货汽车作为这条公路的交通量。 
设计车辆 　公路的各项设计指标同汽车的尺寸及性能有关。因此，须要制定公路设计所采用的各种设计车辆的外廓尺寸。公路上通行的汽车大体上可归纳为轿车、载货汽车和半挂车三种。

计算行车速度 　公路线形指标，大部分是根据行车速度进行计算来确定的。计算行车速度是公路设计时所确定的速度。当天气好、交通密度小，行车只受公路本身条件影响时，具有中等驾驶技术的驾驶员能安全顺适地驾驶车辆的速度，即接近计算行车速度。由于受交通量和路面干湿情况等影响，实际行车速度往往低于计算行车速度。考虑到汽车性能,结合工程运输经济,各国计算行车速度范围一般最低为20公里/小时，最高为120～140公里/小时。中国规定的最低计算行车速度为四级公路的20公里/小时，最高为高速公路的 120公里/小时。 
视距 　当汽车以可能达到的速度行驶时，驾驶员向前能看见的路线距离。视距分为停车视距和超车视距。 
　　停车视距 　驾驶员发现同一车道前方有障碍物时，制动停车所需距离。这一距离为驾驶员发现障碍物需要停车的瞬间到使用制动的瞬间汽车行驶的距离与使用制动到汽车停止时汽车行驶的距离之和。 
　　对于单车道公路应考虑对方来车，视距应是停车视距的两倍。对于双车道公路，如果公路缺乏严格的分道设施或管理措施,汽车可能不严格在各自车道上行驶,这样，视距也应采用二倍停车视距，以保证来往车辆会车时的安全。 
　　超车视距 　在双车道公路上，较快的汽车超越前方较慢汽车时，其视距应能保证占用对方车道进行超车时的安全的视距。 
　　在线形设计时，各级公路（高速公路和一级公路除外）的视距应不小于两倍停车视距；并应根据需要，结合地形设置保证超车视距的路段。 
平曲线半径 　当汽车在平曲线上行驶时，所产生的横向力应不超过轮胎与路面摩阻力所允许的界限，并使驾驶员无不顺适感觉。平曲线半径R、行车速度V、路面超高i和横向摩阻系数f的关系式为,其中(f+i) 直接关系到汽车在平曲线上行驶时的安全和顺适感。 
　　极限最小半径 　是公路受到地形或地物等限制所允许采用的最小半径。其计算的条件是：f为0.10（V=120公里/小时）～0.15（V=40公里/小时），这时驾驶员仍感顺适；t是路面超高允许最大值，一般用6％，个别用8％，特殊情况下用10％。 
　　一般最小半径 　为使公路平面线型在整体组合上不致不协调，驾驶员感到较为顺适的常用的最小半径。这时，f为0.05～0.06；i为6％～8％，不用10％。 
　　不设超高的最小半径 　公路的平曲线保持直线上的路拱（即不设超高），驾驶员不感到有弯道的最小半径，这时，f为0.035；i为－2％或－1.5％。 
　　回头曲线 　当公路需要展线以争取高程，而又受地形限制不能继续前进而须折返展线时，在折返处设转角一般大于180°的平曲线,称为回头曲线。回头曲线因受地形限制，常采用极限甚至小于极限的最小半径。 
　　超高 　汽车在平曲线上行驶时产生离心力，设置超高，可抵消其部分离心力，使汽车不致向外倾覆。超高值过大不利于驾驶操作和行车安全，也不利于公路养护、施工;过小则不利于排水。专供汽车行驶的高速公路,一级公路的超高横坡度不超过10％，其他各级公路不超过8％。在积雪寒冷地区，最大超高横坡度不超过6％。 
　　平曲线加宽 　汽车在平曲线上行驶时，后轮的轨迹在前轮的内侧,其车轮所占有宽度比在直线上的要宽,因此车道内侧应予加宽。加宽值视车型和平曲线半径 (R)而定,一般可按L₂/2R计算。式中L为汽车前后轴距；如为半挂车时，可分别按牵引车和挂车的前后轴距L₁,L₂计算。R越大，加宽值越小，R大到一定值时，加宽值则小到无实际意义。当R大于250米时，即可不加宽。 
　　缓和曲线 　汽车从直线驶入曲线时，其间应设一个缓和段，以便汽车的回转半径从直线的无穷大渐变为这一曲线的半径R,同时曲线的超高和加宽也可在这段内逐渐实现。一般设置超高的平曲线都须设缓和曲线。 
　　当汽车按一定的角加速度行驶时，这个缓和曲线是回旋曲线,其关系式为R·L=K,式中R为从曲线起点沿曲线长度为L时的曲线半径，K为常数。 
　　缓和曲线应有一定的长度，这样离心加速度的变化率不致太大,超高和加宽变化也不致过急。一般采用3秒内汽车的行程作为缓和曲线的长度。在等级较低的公路上，可用切线代替缓和曲线。 
纵坡 　汽车在上坡时，因重力影响导致车速降低。因各种汽车的输出功率不同，其车速降低的程度各异。在设计上不可能要求各种车辆在坡道上都保持设计车速行驶，因此，在不同设计速度下的最大纵坡度是按轿车大致能保持平均行驶车速,普通载货汽车能保持1/2设计速度行驶来制定的。 
　　在交通量大的公路坡道上，由于载货汽车降速，将阻滞较高速车辆的正常行驶。此时，沿上坡方向增设一个专为降速上坡的车辆行驶的车道，称为爬坡车道。 
　　在有平曲线的坡道上，有横向坡度（超高）和纵向坡度，这两坡度平方和的平方根，称为合成坡度。合成坡度大于纵向坡度，因此，对于平曲线还规定了最大合成坡度值。 
　　竖曲线 　在纵坡变更点处，为缓冲汽车行车的冲击和保证视距,必须设置竖曲线。竖曲线按抛物线设置,但用曲率半径R表示。对于凸形竖曲线,需要考虑缓冲冲击和视距两个因素，其中在竖曲线上任一点保证视距是控制的。长凹形竖曲线，需要考虑缓冲冲击、夜间前灯视距和跨路桥下视距，其中缓冲冲击是控制的。根据设计行车速度、视距和不产生不舒适感的冲击变化率，可以导出公式计算竖曲线的极限最小半径值，为了行车安全舒适，一般采用这个值的1.5～2倍作为最小半径值。竖曲线以设计速度在3秒内的行程作为最小长度,以免过短产生纵坡急变的现象。 
路基横断面 　行车道和路肩是公路路基横断面最基本的组成部分。当非机动车行驶较多时，则需加宽行车道或另设辅道;对高速公路或一级公路,横断面中尚包括由中央分隔带和路缘带组成的中间带、紧急停车带、加速车道、减速车道、爬坡道等。 
车辆荷载标准 　设计公路桥涵或其他受车辆影响的构造物所用的车辆荷载，分为计算荷载和验算荷载两种。计算荷载以汽车车队表示，验算荷载以履带车、平板挂车表示。 
　　计算荷载 　计算荷载的汽车车队分为汽车- 10级、汽车-15级、汽车-20级和汽车-超 20级四个等级。车辆按总重分级，如主车总重为10吨的车辆(包重车为15吨)，以汽车-10级表示；主车总重为 15吨的车辆（包括重车为20吨），以汽车- 15级表示，余之类推。中国《公路工程技术标准》对各级汽车车队和纵向排列作了具体的规定。 
　　验算荷载 　为检验特重车辆通过桥涵的安全性，规定了验算荷载。验算荷载可分为：50吨履带车（简称履带-50），80吨、100吨和120吨平板挂车（简称挂车-80、挂车-100和挂车-120）等四种，中国《公路工程技术标准》对各级验算车的纵向排列和横向布置也作出了具体的规定。 
　　此外，公路设计标准规定中还对公路路基的高度、压实度、边坡坡度、排水设施的要求，公路路面的等级和路拱坡度，桥梁涵洞的跨径、桥面净宽、桥下净空、设计洪水频率，隧道的建筑限界、洞口和排水等作了规定。

公路附属设施 　对交通安全设施和交通管理设施等作的规定。 
　　交通安全设施 　为保证行车和行人的安全，充分发挥公路作用而建造的设施，如跨线桥、地下横道、防护网、护栏和必要的照明设施等。 
　　交通管理设施 　为保障良好的交通秩序和防止事故发生而设置的交通标志、道路交通标线、紧急电话、公路情报板和公路监视设施等。 
　　公路工程技术标准包括的内容较多，除上述一些标准外，还对防护设施、停车设施(停车场、车站等)、渡口码头、公路养护和营运房屋等，以及公路绿化等作了具体规定。对于公路与公路、公路与铁路、公路与农村道路或管线等交叉处，根据具体情况设置平面交叉或立体交叉也有具体规定。