軸肩過渡曲線設計及應力集中分析報告軸肩過渡曲線設計及應力集中分析報告

一、設計說明

隨著交通運輸事業(yè)的發(fā)展，公路建設逐漸走向高速化、安全化、經(jīng)濟化、舒適化方向，對于公路設計人員來說，如何合理地設計過渡曲線已經(jīng)成為一個必須要考慮的問題。

本文所討論的問題是公路上軸肩過渡曲線的設計及應力集中分析。設計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、設計方法

針對所述問題，設計中采用了橫向平面幾何學的基本原理。

首先，按照設計范圍及要求，確定了兩車道間的距離和車道拓寬的寬度，獲取設計初步數(shù)據(jù)。隨后，根據(jù)車速，選擇合理的過渡曲線類型，設計曲線參數(shù)。同時，考慮到路肩支撐能力的限制，確定合理的軸肩過渡曲線的長度，設計過程中還需進行應力集中分析，以提高設計質(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、設計過程

1.選擇過渡曲線類型

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

（注：道路為左馬路）

(2)具體采用僅用直線段的對稱方螺旋線曲線，具體如圖示：

(注：道路為左馬路）

2.確定過渡曲線參數(shù)

(1)直線-圓曲線過渡曲線

根據(jù)設計范圍及要求，首先確定過渡曲線長度為60m。以2km/h的正常車速設計，確定圓曲線的半徑為40m，選取合理的過渡曲線長度60m。樣式函數(shù)已經(jīng)指定，按照樣板勾畫過渡曲線。

(2)僅用直線段的對稱方螺旋線曲線

根據(jù)設計范圍及要求，首先確定過渡曲線長度為60m。以80km/h的高速車速設計，此時最大橫向加速度a=2.92(m/s^2)。按照公路的要求，a應小于a_m=5(m/s^2)。選取主曲率半徑R=250m，確定切線長度L=34.2m；根據(jù)式子L=K?L的要求，確定每一段長度的切線段長度。然后依據(jù)要求勾畫整個過渡曲線。

3.應力集中分析

為計算產(chǎn)生在過渡區(qū)域上的慣性載荷，采用了改進的位移賦值方法，實現(xiàn)了軸肩線上軸肩過渡區(qū)域上應力集中分析。數(shù)據(jù)計算部分暫不列出，具體見數(shù)據(jù)分析部分。

五、數(shù)據(jù)分析

1.針對直線-圓曲線過渡曲線結(jié)果分析

結(jié)果如下圖所示：

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

2.針對僅用直線段的對稱方螺旋線曲線結(jié)果分析

結(jié)果如下圖所示：

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

六、總結(jié)

本文研究軸肩過渡曲線的設計及應力集中分析的關鍵技術，重點探討了針對車道的不同車速，如何選擇不同類型的過渡曲線的問題。以此為基礎，進行了軸肩過渡曲線設計與應力集中分析。通過計算的數(shù)據(jù)結(jié)果，設計者可知道車道兩側(cè)軸肩在過渡曲線位置的應力情況，進一步提高軸肩過渡曲線的設計質(zhì)量和安全性。

總的來說，在設計過渡曲線時，應注意：一、選擇合適的曲線類型；二、合理設置過渡區(qū)長度；三、進行合理的應力分析。在設計軸肩過渡曲線時，需要考慮多個因素，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所占用的寬度，它影響到設計過渡曲線的曲率和長度等參數(shù)。一般來說，車道寬度越寬，過渡曲線的曲率應該越大，過渡區(qū)長度也應該越長，以便于車輛在變道時更加平穩(wěn)。

2.拓寬寬度：4m

拓寬寬度是指在原有車道基礎上進行拓寬的寬度。在設計軸肩過渡曲線時，需要考慮拓寬寬度對于路肩的承重能力的影響，以及該寬度對于過渡曲線的長度等參數(shù)的影響。

3.車速：2km/h和80km/h

車速是指車輛在運行時的速度，它對于過渡曲線的設計和過渡區(qū)長度的設置都有很大的影響。設計者需要考慮車速對于車輛的橫向加速度產(chǎn)生的影響，進而確定合理的曲率和過渡區(qū)長度，以保證車輛在變道時的平穩(wěn)性和安全性。

通過對以上數(shù)據(jù)的分析，我們可以得出以下幾點結(jié)論：

首先，車道寬度、拓寬寬度和車速等因素均對于過渡曲線的設計參數(shù)產(chǎn)生影響，設計者需要綜合考慮這些因素，以得到可靠的設計結(jié)果。

其次，車速是設計過渡曲線的關鍵指標之一，車速越高，曲線的曲率應當越大，過渡區(qū)長度應當更長，以便車輛能夠更加平穩(wěn)地完成變道。

最后，設計者需要通過應力集中分析等方法，對于過渡曲線的設計進行驗證和優(yōu)化，以提高設計的安全性和可靠性。以高速公路變道過渡曲線設計為例，可以分析該設計案例中各個因素對于過渡曲線的影響，以及設計者的優(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。設計者在考慮以上因素的同時，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，設計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渡區(qū)長度。設計者通過數(shù)學模型和應力集中分析等方法，對設計參數(shù)進行驗證，確保設計的合理性和安全性。

其次，設計者還需要考慮拓寬寬度對于路肩承重能力的影響，以及過渡曲線的整體長度和寬度等參數(shù)。設計者通過足夠的現(xiàn)場勘測和資料收集，確定合適的拓寬寬度和過渡曲線啊的長度，以保證變道時的平穩(wěn)性和安全性。

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

總的來說