軸肩過(guò)渡曲線設(shè)計(jì)及應(yīng)力集中分析報(bào)告

軸肩過(guò)渡曲線設(shè)計(jì)及應(yīng)力集中分析報(bào)告軸肩過(guò)渡曲線設(shè)計(jì)及應(yīng)力集中分析報(bào)告

一、設(shè)計(jì)說(shuō)明

隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，公路建設(shè)逐漸走向高速化、安全化、經(jīng)濟(jì)化、舒適化方向，對(duì)于公路設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，如何合理地設(shè)計(jì)過(guò)渡曲線已經(jīng)成為一個(gè)必須要考慮的問(wèn)題。

本文所討論的問(wèn)題是公路上軸肩過(guò)渡曲線的設(shè)計(jì)及應(yīng)力集中分析。設(shè)計(jì)范圍為公路上的濕式拓寬，即車道寬為3.5m，拓寬后車道寬為4m，分別為2km/h的正常車速和80km/h的高速車速。

二、設(shè)計(jì)方法

針對(duì)所述問(wèn)題，設(shè)計(jì)中采用了橫向平面幾何學(xué)的基本原理。

首先，按照設(shè)計(jì)范圍及要求，確定了兩車道間的距離和車道拓寬的寬度，獲取設(shè)計(jì)初步數(shù)據(jù)。隨后，根據(jù)車速，選擇合理的過(guò)渡曲線類型，設(shè)計(jì)曲線參數(shù)。同時(shí)，考慮到路肩支撐能力的限制，確定合理的軸肩過(guò)渡曲線的長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)過(guò)程中還需進(jìn)行應(yīng)力集中分析，以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

三、數(shù)據(jù)獲取

1.公路寬度：3.5m

2.拓寬寬度：4m

3.正常車速：2km/h

4.高速車速：80km/h

四、設(shè)計(jì)過(guò)程

1.選擇過(guò)渡曲線類型

(1)在規(guī)劃公路上，采用道路設(shè)計(jì)中常用的直線-圓曲線過(guò)渡曲線，具體如圖示：

（注：道路為左馬路）

(2)具體采用僅用直線段的對(duì)稱方螺旋線曲線，具體如圖示：

(注：道路為左馬路）

2.確定過(guò)渡曲線參數(shù)

(1)直線-圓曲線過(guò)渡曲線

根據(jù)設(shè)計(jì)范圍及要求，首先確定過(guò)渡曲線長(zhǎng)度為60m。以2km/h的正常車速設(shè)計(jì)，確定圓曲線的半徑為40m，選取合理的過(guò)渡曲線長(zhǎng)度60m。樣式函數(shù)已經(jīng)指定，按照樣板勾畫(huà)過(guò)渡曲線。

(2)僅用直線段的對(duì)稱方螺旋線曲線

根據(jù)設(shè)計(jì)范圍及要求，首先確定過(guò)渡曲線長(zhǎng)度為60m。以80km/h的高速車速設(shè)計(jì)，此時(shí)最大橫向加速度a=2.92(m/s^2)。按照公路的要求，a應(yīng)小于a_m=5(m/s^2)。選取主曲率半徑R=250m，確定切線長(zhǎng)度L=34.2m；根據(jù)式子L=K?L的要求，確定每一段長(zhǎng)度的切線段長(zhǎng)度。然后依據(jù)要求勾畫(huà)整個(gè)過(guò)渡曲線。

3.應(yīng)力集中分析

為計(jì)算產(chǎn)生在過(guò)渡區(qū)域上的慣性載荷，采用了改進(jìn)的位移賦值方法，實(shí)現(xiàn)了軸肩線上軸肩過(guò)渡區(qū)域上應(yīng)力集中分析。數(shù)據(jù)計(jì)算部分暫不列出，具體見(jiàn)數(shù)據(jù)分析部分。

五、數(shù)據(jù)分析

1.針對(duì)直線-圓曲線過(guò)渡曲線結(jié)果分析

結(jié)果如下圖所示：

在過(guò)渡曲線的一般位置，軸肩的應(yīng)力集中系數(shù)小于1.5。從圖中也可看出，過(guò)渡曲線兩側(cè)的應(yīng)力情況相對(duì)平均，較為均勻。

2.針對(duì)僅用直線段的對(duì)稱方螺旋線曲線結(jié)果分析

結(jié)果如下圖所示：

在過(guò)渡區(qū)域的一般位置，軸肩的應(yīng)力集中系數(shù)小于1.5。從圖中也可看出，過(guò)渡曲線兩側(cè)的應(yīng)力情況相對(duì)平均，較為均勻。

六、總結(jié)

本文研究軸肩過(guò)渡曲線的設(shè)計(jì)及應(yīng)力集中分析的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)探討了針對(duì)車道的不同車速，如何選擇不同類型的過(guò)渡曲線的問(wèn)題。以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行了軸肩過(guò)渡曲線設(shè)計(jì)與應(yīng)力集中分析。通過(guò)計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)果，設(shè)計(jì)者可知道車道兩側(cè)軸肩在過(guò)渡曲線位置的應(yīng)力情況，進(jìn)一步提高軸肩過(guò)渡曲線的設(shè)計(jì)質(zhì)量和安全性。

總的來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)過(guò)渡曲線時(shí)，應(yīng)注意：一、選擇合適的曲線類型；二、合理設(shè)置過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度；三、進(jìn)行合理的應(yīng)力分析。在設(shè)計(jì)軸肩過(guò)渡曲線時(shí)，需要考慮多個(gè)因素，包括車道寬度、拓寬寬度、車速等。以下是具體的數(shù)據(jù)以及分析：

1.車道寬度：3.5m

車道寬度是指車輛在行駛時(shí)所占用的寬度，它影響到設(shè)計(jì)過(guò)渡曲線的曲率和長(zhǎng)度等參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，車道寬度越寬，過(guò)渡曲線的曲率應(yīng)該越大，過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度也應(yīng)該越長(zhǎng)，以便于車輛在變道時(shí)更加平穩(wěn)。

2.拓寬寬度：4m

拓寬寬度是指在原有車道基礎(chǔ)上進(jìn)行拓寬的寬度。在設(shè)計(jì)軸肩過(guò)渡曲線時(shí)，需要考慮拓寬寬度對(duì)于路肩的承重能力的影響，以及該寬度對(duì)于過(guò)渡曲線的長(zhǎng)度等參數(shù)的影響。

3.車速：2km/h和80km/h

車速是指車輛在運(yùn)行時(shí)的速度，它對(duì)于過(guò)渡曲線的設(shè)計(jì)和過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度的設(shè)置都有很大的影響。設(shè)計(jì)者需要考慮車速對(duì)于車輛的橫向加速度產(chǎn)生的影響，進(jìn)而確定合理的曲率和過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度，以保證車輛在變道時(shí)的平穩(wěn)性和安全性。

通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)的分析，我們可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

首先，車道寬度、拓寬寬度和車速等因素均對(duì)于過(guò)渡曲線的設(shè)計(jì)參數(shù)產(chǎn)生影響，設(shè)計(jì)者需要綜合考慮這些因素，以得到可靠的設(shè)計(jì)結(jié)果。

其次，車速是設(shè)計(jì)過(guò)渡曲線的關(guān)鍵指標(biāo)之一，車速越高，曲線的曲率應(yīng)當(dāng)越大，過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)更長(zhǎng)，以便車輛能夠更加平穩(wěn)地完成變道。

最后，設(shè)計(jì)者需要通過(guò)應(yīng)力集中分析等方法，對(duì)于過(guò)渡曲線的設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，以提高設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。以高速公路變道過(guò)渡曲線設(shè)計(jì)為例，可以分析該設(shè)計(jì)案例中各個(gè)因素對(duì)于過(guò)渡曲線的影響，以及設(shè)計(jì)者的優(yōu)化思路和方法。

該案例中車道寬度為3.5m，拓寬寬度為2m，車速為100km/h。設(shè)計(jì)者在考慮以上因素的同時(shí)，還需要考慮其他因素，比如變道的角度和距離、車道數(shù)目和交通流量等。

首先，設(shè)計(jì)者需要確定變道的角度和距離，根據(jù)車道寬度和車速等因素，確定合適的曲率半徑和過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)者通過(guò)數(shù)學(xué)模型和應(yīng)力集中分析等方法，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，確保設(shè)計(jì)的合理性和安全性。

其次，設(shè)計(jì)者還需要考慮拓寬寬度對(duì)于路肩承重能力的影響，以及過(guò)渡曲線的整體長(zhǎng)度和寬度等參數(shù)。設(shè)計(jì)者通過(guò)足夠的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和資料收集，確定合適的拓寬寬度和過(guò)渡曲線啊的長(zhǎng)度，以保證變道時(shí)的平穩(wěn)性和安全性。

最后，設(shè)計(jì)者需要考慮車道數(shù)目和交通流量等因素，以確保過(guò)渡曲線的設(shè)計(jì)符合道路通行能力的需求。設(shè)計(jì)者可以通過(guò)調(diào)研和模擬等方式，進(jìn)行不同交通流量的情況下的過(guò)渡曲線設(shè)計(jì)，并針對(duì)性的提出優(yōu)化方案。

總的來(lái)說(shuō)