二級(jí)公路平面線型設(shè)計(jì).docx

某二級(jí)公路平面線型設(shè)計(jì)胡慧，張博文（張家口市際源路橋工程有限公司）摘要：在道路設(shè)計(jì)中，平面線型的設(shè)計(jì)占有十分重要的地位，本文就平面線型設(shè)計(jì)中的圓曲線設(shè)計(jì)，緩和曲線設(shè)計(jì)以及組合曲線的線型設(shè)計(jì)。分別用圖表和計(jì)算等方式詳細(xì)的說(shuō)明了設(shè)計(jì)的過(guò)程。一、平面設(shè)計(jì)要求 平面設(shè)計(jì)中，圓曲線半徑、緩和曲線半徑長(zhǎng)度的取值必須滿足其相應(yīng)的規(guī)定。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件盡量選用較高的技術(shù)指標(biāo)，不應(yīng)輕易選用指標(biāo)中的最大（或最?。┲?，并保持各種線形要素的均衡性、連續(xù)性。二、 圓曲線設(shè)計(jì)圓曲線半徑的確定，必須能夠保證汽車以一定的車速安全行駛。選用曲線半徑時(shí)，應(yīng)充分注意地質(zhì)、水文條件，使曲線既能更好地吻合地形，減少工程，又能滿足橋梁的要求和隧道、路基等建筑物的設(shè)置條件。一般地段曲線半徑的選擇受地形影響不大，應(yīng)結(jié)合占用農(nóng)田等情況，盡量采用較大半徑的曲線。圓曲線能較好的適應(yīng)地形的變化，并可獲得圓滑的線形，圓曲線在適應(yīng)地形情況下，應(yīng)盡量選用較大半徑，在確定半徑時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.一般情況宜采用極限最小半徑的4-8倍或超高為2%-4%的圓曲線半徑；2.地形條件受限制時(shí),應(yīng)采用大于或接近一般最小半徑的圓曲線半徑；3.應(yīng)同前后先行要素相結(jié)合,使之構(gòu)成連續(xù)均衡的曲線線形；4.應(yīng)同縱斷面線形相結(jié)合,避免小半徑曲線與陡坡相重合；5.每個(gè)彎道半徑值的確定,應(yīng)按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)實(shí)際選用。我國(guó)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的圓曲線最小半徑取值，具體規(guī)定見(jiàn)下表2.2。公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定圓曲線的最大半徑不宜超過(guò)10000m；為了保證汽車行駛的舒適性和安全性，平曲線應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度，圓曲線的長(zhǎng)度也宜有3s的行程。極限最小半徑是指按計(jì)算行車速度行駛的車輛,能保證其安全行駛的最小半徑。它是設(shè)計(jì)采用的極限值，當(dāng)路面橫坡和橫向力系數(shù)最大時(shí),可按R=V/127（i）計(jì)算出極限最小半徑，道路曲線為極限最小半徑時(shí),設(shè)置最大超高。一般最小半徑對(duì)按計(jì)算速度行駛的車輛能保證安全和舒適性，它是通常情況下推薦采用的最小半徑。它介于極限最小半徑與不設(shè)超高最小半徑之間。不設(shè)超高最小半徑是指曲線較大，離心力較小,靠輪胎與路面間的摩阻力就足以保證汽車安全穩(wěn)定行駛采用的最小半徑,這時(shí)路面可以不設(shè)超高。此時(shí)對(duì)行駛在曲線外側(cè)車道上的車輛,其i值為負(fù)值,大小等于路拱橫坡。從舒適角度考慮,此時(shí)取的值比極限最小半徑所采取的值小的多。我國(guó)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不設(shè)超高最小半徑是取=0.035 , i=-0.015 。因此根據(jù)汽車轉(zhuǎn)彎的橫向穩(wěn)定分析： (2.1)式中：橫向力系數(shù)；路面橫坡，無(wú)超高時(shí)為路拱橫坡。取=0.1，=2%，代入上式(3.1)，得R=164。所以在此段公路設(shè)計(jì)中根據(jù)圓曲線半徑的選用原則，擬采用圓曲線半徑為R=280。根據(jù)汽車轉(zhuǎn)彎的橫向穩(wěn)定分析得出半徑R=164小于所選半徑R=500，所以滿足汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的橫向穩(wěn)定性要求。表2.2 圓曲線半徑取值表公路等級(jí)高速公路一二三四計(jì)算行車速度(km/h)120100806010060804060304020極限最小半徑(m)65040025012540012525060125306015公路等級(jí)高速公路一二三四一般最小半徑(m)10007004002007002004001002006510030不設(shè)超高的最小半徑(m)路拱2.0%55004000150015004000150025006001500350600150路拱2.0%7500三、緩和曲線設(shè)計(jì) 直線與半徑小于不設(shè)超高最小半徑的圓曲線相連接處，應(yīng)設(shè)置緩和曲線。本設(shè)計(jì)中圓曲線半徑取R=500m,小于不設(shè)超高最小半徑R=300m（路拱2.0%）,所以需要設(shè)置超高。由于車輛要在緩和曲線上完成不同曲率的過(guò)渡行駛，所以要求緩和曲線有足夠的長(zhǎng)度。公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定計(jì)算行車速度為40km/h的公路中緩和曲線最小長(zhǎng)度是50m（見(jiàn)表2.3）。表2.3 緩和曲線最小長(zhǎng)度公路等級(jí)高速公路一二三四計(jì)算行車速度(km/h)120100806010060804060304020緩和曲線最小長(zhǎng)度(m)10085705085150703550253520緩和曲線的最小長(zhǎng)度，一般從以下幾個(gè)方面考慮：1.旅客感覺(jué)舒適 (2.2)2.超高漸變率適中 (2.3)3.行駛時(shí)間不過(guò)短 (2.4)式中：圓曲線半徑（m）； 設(shè)計(jì)車速(km/h)；旋轉(zhuǎn)軸至行車道（設(shè)路緣帶時(shí)為路緣帶）外側(cè)邊緣的寬度（m）； 超高坡度與路拱坡度代數(shù)差（%）； 超高漸變率，即旋轉(zhuǎn)軸線與行車道外側(cè)邊緣線之間的相對(duì)坡度，取1/200。因此，根據(jù)上式2.2)、(2.3)、(2.4)得結(jié)合以上要求，取滿足要求。四、組合曲線類型及設(shè)計(jì)圖2.2 平曲線要素示意圖1.曲線幾何元素的計(jì)算公式如下：內(nèi)移值： (2.5)切線增值： (2.6)緩和曲線角： (2.7)切線長(zhǎng)： (2.8)曲線長(zhǎng)： (2.9)圓曲線長(zhǎng)： (2.10)外距： (2.11)切曲差： (2.12)樁號(hào)JD1：K0+210.567.平曲線要素：內(nèi)移值：切線增值：緩和曲線角：切線長(zhǎng)：曲線長(zhǎng)： 其中圓曲線長(zhǎng)：外距：超距：具體計(jì)算數(shù)值附表一：直線、曲線及轉(zhuǎn)角表。2.逐樁坐標(biāo)計(jì)算YXZHHYHZYHQZJD1已知QD坐標(biāo)為X=68400.2613，Y=39904.1485JD1坐標(biāo)為X=68460.95485，Y=40105.7792ZD坐標(biāo)為X= 68446.36884，Y=40216.9305 (1)直線上樁坐標(biāo)計(jì)算 設(shè)交點(diǎn)坐標(biāo)為JD（XJ、YJ），直線的方位角為A1、A2。則ZH點(diǎn)坐標(biāo)：XZH = XJ + Tcos(A1 + 180)YZH = YJ + Tsin(A1 + 180)設(shè)直線上加樁里程為L(zhǎng), 曲線起點(diǎn)里程為ZH,曲線終點(diǎn)里程為HZ,則前直線上任意點(diǎn)的坐標(biāo)： X = XJ + (T + ZHL)cos(A1 + 180) Y = YJ + (T + ZHL)sin(A1 + 180)后直線上任意點(diǎn)的坐標(biāo)（LHZ）： X = XJ + (TZH + L)cos A2 Y = YJ + (TZH + L)sin A2(2)設(shè)緩和曲線的單曲線曲線上任意點(diǎn)的切線橫距式中：緩和曲線上任意點(diǎn)至ZH（或HZ）點(diǎn)的曲線長(zhǎng)；緩和曲線長(zhǎng)度。(3)第一緩和曲線（ZHHY）任意點(diǎn)坐標(biāo) (4)圓曲線內(nèi)任意點(diǎn)坐標(biāo)由HYYH時(shí) 式中：圓曲線內(nèi)任意點(diǎn)至HY點(diǎn)的曲線長(zhǎng)； XHY、YHYHY點(diǎn)的坐標(biāo)。由YHHY時(shí) 式中：圓曲線內(nèi)任意點(diǎn)至YH點(diǎn)的曲線長(zhǎng)。(5)第二緩和曲線（HZYH）內(nèi)任意點(diǎn)坐標(biāo)式中：第二緩和曲線內(nèi)任意點(diǎn)至HZ點(diǎn)的曲線長(zhǎng)。綜合以上公式計(jì)算出本次設(shè)計(jì)的線路上各樁號(hào)的坐標(biāo)，見(jiàn)附表二逐樁坐標(biāo)表。參考文獻(xiàn)1 池淑蘭等.路基工程.北京:中國(guó)鐵道出版社，20022 李嘉.公路設(shè)計(jì)百問(wèn).北京:人民交通出版社，20033 吳銀柱.土建工程CAD.北京:高等教育出版社，20