多车道高速公路超高过渡段积水分布数值模拟与规律分析

作者：赵建有; 郭万江; 贾兴利^*; 陈星澎

来源：交通运输工程学报, 2022, 22(02): 187-196.

DOI：10.19818/j.cnki.1671-1637.2022.02.014

• 道路工程
• 超高过渡段
• 积水厚度
• 流体仿真
• 多相流模型

为了揭示多车道高速公路超高过渡段积水分布规律，基于流体动力学理论，选取典型多车道高速公路超高过渡段设计参数，利用道路BIM设计软件建立了40组三维道路模型；分析了路面积水量和排水设施径流量的关系，建立了考虑排水设施与路面构造深度影响的降雨模拟方案；采用离散相模型和多相流模型耦合，模拟了降雨条件下的路面积水状态；分析了不同组合参数下的超高过渡段积水厚度数据，得到了合成坡度、道路宽度、降雨强度与超高渐变率对积水厚度的影响模式，计算了各车道最大积水厚度，分析了六车道、八车道高速公路积水横向分布规律。研究结果表明：积水厚度与合成坡度、超高渐变率负相关，与降雨强度、道路宽度正相关，其中降雨强度对积水厚度的影响最大，超高渐变率对积水厚度的影响最小；合成坡度为2.02%～8.54%,降雨强度为1～5 mm·min-1时，多车道高速公路超高过渡段最小积水厚度为0.58 mm,最大达到28.35 mm;当降雨强度为5 mm·min-1时，高速公路超高过渡段内外侧车道最大积水厚度差异明显，六车道由内侧车道到外侧车道的最大积水厚度比例为1.0∶3.1∶3.3,八车道为1.00∶0.96∶1.03∶1.36;多车道高速公路超高过渡段积水厚度峰值先出现在道路中间附近，然后向外侧移动，最大积水厚度一般出现在外侧车道。

• 单位
  公路学院; 长安大学