作者：信息部 甘瑞雪

在孟加拉國(guó)吉大港地區(qū)一高速公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，國(guó)際監(jiān)理對(duì)設(shè)計(jì)采用路拱橫坡2%提出質(zhì)疑，對(duì)方認(rèn)為吉大港市的年降雨量極大，在過去的23年中，它呈現(xiàn)周期性的波動(dòng)。******降雨量接近5000mm/年，最小降雨量大約2000mm/年(2010年)。此外，每一年的吉大港的月平均降水量都有超過半年多于200mm (從五月到十月)。******降雨量出現(xiàn)七月，幾乎高達(dá)800mm。鑒于長(zhǎng)久的高降雨量，路拱橫坡應(yīng)加大以滿足排水要求，簽于此我方對(duì)公路項(xiàng)目橫坡的選擇進(jìn)行分析。

道路路拱和模坡的確定對(duì)行車舒適性、排水都有著直接的影響，對(duì)道路使用品質(zhì)起著至關(guān)重要的作用。不同的路面材料和路面等級(jí)根據(jù)行車安全以及道路使用全壽命周期規(guī)定了不同的橫坡。高級(jí)、次高級(jí)路面一般采用較小的橫坡，中級(jí)和低級(jí)路面則采用較大的模坡。地區(qū)、氣候、行車速度、交通量和車重等因素對(duì)路拱和橫坡的選定也有直接影響。

綜合來講公路橫坡的設(shè)置不僅需要考慮路面排水的順暢，而且還需考慮到路面結(jié)構(gòu)安全、疲勞破壞壽命和行車舒適度的影響。

一、路拱橫坡對(duì)道路使用的影響因素

路拱和橫坡的確定主要應(yīng)滿足下面二個(gè)要求：

（1）汽車的正常行駛

路面設(shè)置路拱有利于路面橫向排水，但對(duì)行車不利，路拱橫坡的存在對(duì)車轍深度會(huì)有一定的影響。汽車因路供橫坡產(chǎn)生的水平分力對(duì)路面結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)不利，同時(shí)也給乘客以及駕駛者造成不適感覺。

為探明橫坡影響下車轍深度的不同，現(xiàn)采用ANSYS有限元軟件對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力狀態(tài)模擬計(jì)算，有限元分析基本假設(shè)為：各結(jié)構(gòu)層為均勻、連續(xù)，各向同性的彈性體；土基底層全約束，路面結(jié)構(gòu)四周自由；各個(gè)結(jié)構(gòu)層之間為完全連續(xù)狀態(tài)。瀝青混凝土面層平面尺寸擬定為10mX5m；半剛性基層及底基層平面尺寸與面層相同，厚度分別34cm和20cm；路基平面尺寸擬定為14mX7m。計(jì)算荷載采用雙圓均布荷載BZZ- 100， 輪胎壓力為0.7MPa。

對(duì)路面結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算參數(shù)包括路表的壓應(yīng)變、中面層壓應(yīng)變、路表橫向拉應(yīng)變。其中前兩個(gè)多數(shù)與車轍相關(guān)，路表橫向拉應(yīng)變與路表縱向裂縫有關(guān)聯(lián)。

計(jì)算結(jié)果顯示，路面橫坡及橫坡影響下車輛和貨物整體的重心向外側(cè)偏移對(duì)路而車轍的影響顯著。行車道外側(cè)的車轍深度大于內(nèi)側(cè)車轍深度這一現(xiàn)象隨橫坡坡度加大而更為顯著。

 在路拱橫坡存在的情況下，車輛產(chǎn)生偏心行駛，路面荷載也會(huì)不均勻，導(dǎo)致行車道外側(cè)車轍更早的出現(xiàn)疲勞開裂。橫坡越大，相同受力情況下路表彎沉值、拉應(yīng)力及剪應(yīng)力均會(huì)增大，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞開裂越明顯。

（2）路表降水排除

路表橫向坡度和路拱的設(shè)置使路表降水迅速排泄，不致影響交通，且減少降水過多的從面層滲透到路面下層或從路肩滲透浸濕路基。降落在路面上的雨水，首先有部分滲透到路面，然后逐漸形成路面表層水膜并流動(dòng)。這個(gè)由開始降雨到形成路面表面徑流的過程很短。降雨強(qiáng)度對(duì)雨滴在路面上的流動(dòng)速度基本沒有影響，因此在計(jì)算中可以不考慮降雨強(qiáng)度影響因子。雨水將沿路面的橫坡及縱坡的合成坡度運(yùn)動(dòng)，自中央分隔帶邊緣至土路肩邊緣所需的匯流歷時(shí)： t=1. 445* (m₁L_s1/i₁^0.50) ^0.467。說明雨滴的匯流歷時(shí)主要與路面的粘滯力（路面的粗精系數(shù)決定）、路面寬度、坡度等路而的固有性質(zhì)有關(guān)，計(jì)算模型分析可知，路拱橫坡是影響降水排除速率的一個(gè)因素，顯然橫坡越大，降水排除速率越快。

公路設(shè)計(jì)時(shí)考慮到橫向排水自然是路拱模坡越大越好，但拱度過大不僅會(huì)使路面出現(xiàn)疲勞開裂破壞更明顯，還會(huì)給行車安全帶來威脅。在路拱橫坡存在的情況下，車輛處于偏心行駛，駕駛?cè)藛T在高速駕駛車輛時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，車輛容易產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，特別是在下雨天，當(dāng)?shù)孛婺Σ料禂?shù)減小后會(huì)更加明顯。橫坡越大，路面出現(xiàn)病害就越顯著，行車舒適度差。

二、各國(guó)規(guī)范對(duì)路面橫坡的規(guī)定

通過對(duì)中國(guó)、歐美以及其他地區(qū)路拱橫坡的取值分析.發(fā)現(xiàn)絕大部分地區(qū)路拱橫坡均采用2%，部分規(guī)范明確規(guī)定橫坡同時(shí)受路面材料限制。碎石路面則需采用較大模坡，但均不超過3%。

三、規(guī)范中關(guān)于橫坡取值影響因素

為滿足道路表面排水要求，使路表降水及時(shí)排除，道路表面（路面和路肩）應(yīng)具有一定的橫坡。除了在設(shè)置超高的彎道上，路面和路肩應(yīng)按所需超高度做成外側(cè)高內(nèi)側(cè)低的單向橫坡外，直線路段都做成中間高、兩側(cè)低的路拱。路拱坡度的確定應(yīng)綜合考慮下列幾個(gè)因素

（1）橫向排水：路面非水與結(jié)構(gòu)類型和氣候條件有關(guān)。干早地區(qū)可取低值，多雨地區(qū)宜取高值。

（2）道路合成坡度：綜合考慮道路縱坡、橫坡影響，避免出現(xiàn)過大的合成坡度給行車帶來不利影響。

（3）車道寬度：路拱各點(diǎn)高差太大影響道路美觀，在保證快速排水的前提下道路越寬模坡坡度應(yīng)選擇得越平緩。

（4）行車速度：交通量大和車速高的道路橫坡不宜過高，避免車輛緊急制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生橫向滑動(dòng)。減輕超車時(shí)橫向傾斜的影響。

鑒于以分析，路拱橫坡應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目所在位置成功工程經(jīng)驗(yàn)同時(shí)考慮排水、路面結(jié)構(gòu)使用壽命及行車舒適性之后得到的一個(gè)最科學(xué)合理的取值。而該孟加拉公路項(xiàng)目為瀝青路面，雙向六車道，當(dāng)?shù)匾呀r青道路，排水狀況良好，橫坡為1.5~2.0%，故2%的路拱橫坡能滿足當(dāng)?shù)嘏潘暗缆钒踩蟮摹?/span>