834 平面設(shè)計

1、60授課時間2009年3月18日1，2節(jié)授課方式課堂授課授課學(xué)時no. 82學(xué)時授課題目第8講：平面線形設(shè)計目的與要求：1了解平面線形設(shè)計基本原則2掌握平面線形組合類型及要求3. 掌握s型曲線計算方法重點(diǎn)與難點(diǎn)：重 點(diǎn)：1. 平面線形要素組合形式 2. s型曲線計算方法 難 點(diǎn)：1. s型曲線計算方法授課內(nèi)容摘要：第3章 平面設(shè)計 3.5平面線形設(shè)計平曲線線形設(shè)計一般原則；平面線形要素的組合類型；平曲線的最小長度；s型曲線計算方法參考文獻(xiàn)：1公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)jtg b01-20032公路路線設(shè)計規(guī)范jtg d20-2006 3道路勘測設(shè)計. 張雨化主編，人民交通出版社出版教 具課 件ppt課件

2、習(xí) 題作 業(yè)作業(yè)： 計算題1課后小結(jié)：3.5 平面線形設(shè)計第8講：2學(xué)時3.5.1 平面線形設(shè)計一般原則（1）平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、均衡, 并與地形、地物相適應(yīng),與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。 （2）各級公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)敷設(shè)曲線，并盡量地選用較大的圓曲線半徑。當(dāng)公路轉(zhuǎn)角過小時，應(yīng)設(shè)法調(diào)整平面線形，當(dāng)不得已而設(shè)置了小于7的轉(zhuǎn)角時，必須設(shè)置足夠長的平曲線。（3）兩同向曲線間應(yīng)設(shè)有足夠長度的直線，不得以短直線相連。否則，應(yīng)調(diào)整線形，使之成為一條單曲線或復(fù)曲線，也可以運(yùn)用回旋線組合成卵形、c形、復(fù)合形等曲線。（4）兩反向曲線間夾有直線段時，以設(shè)置不小于最小直線長度的直線段為宜。否則，應(yīng)調(diào)整線形或運(yùn)用回旋線而組

3、合成s形平曲線。（5）曲線線形應(yīng)特別注意技術(shù)指標(biāo)的均衡性與連續(xù)性。（6）應(yīng)避免連續(xù)急轉(zhuǎn)彎的線形。3.5.2 平面線形要素的組合與銜接1直線與曲線的組合直線與曲線在平面線形設(shè)計中往往是交替運(yùn)用的，為保證線形設(shè)計質(zhì)量，需要直線與曲線的組合與過渡應(yīng)協(xié)調(diào)勻順。平曲線的半徑及其設(shè)計使用長度應(yīng)與鄰近的直線長度相適應(yīng)。長直線容易導(dǎo)致高速行車，所以，長直線的盡端應(yīng)避免使用小半徑的曲線，當(dāng)直線長度500m時，宜有500m；而較短的直線與小半徑的平曲線連在一起，頻繁轉(zhuǎn)彎，造成駕駛員操作緊張，此時的曲線不宜太小，當(dāng)500m時，宜有（m）。直線和曲線組合得當(dāng)，將提高道路線形設(shè)計質(zhì)量和汽車行駛質(zhì)量。良好的平面線形應(yīng)保證

4、其自身的協(xié)調(diào)以及與周圍的環(huán)境協(xié)調(diào)。 2曲線與曲線的組合（1）復(fù)曲線。復(fù)曲線是指半徑不同的兩同向圓曲線徑相連接的組合形。各級公路構(gòu)成圓曲線應(yīng)符合的條件為：當(dāng)小圓半徑大于或等于“不設(shè)超高的最小半徑時”；小圓半徑大于表3.5.1中所列半徑, 且符合下列條件之一時： a 小圓曲線按規(guī)定設(shè)置相當(dāng)于最小回旋線長的回旋線時，其大圓與小圓的內(nèi)移值之差不超過0.10m。b 計算行車速度v80km/h時, 大圓半徑（）與小圓半徑（）之比小于 1.5。 c 計算行車速度80km/h時, 大圓半徑（）與小圓半徑（）之比小于2。表3.5.1 復(fù)曲線中的小圓臨界曲線半徑公路等級高速公路一二三四設(shè)計速度（km/h）1201

5、008010080608060403020臨界曲線半徑（m）210015009001500900500900500250130-（2）回頭曲線 圖3.5.1 回頭曲線三、四級公路越嶺線路段，因地形、地質(zhì)條件等的限制，采用自然展線難以達(dá)到要求時，所設(shè)置的回頭形狀的曲線稱作回頭曲線?；仡^曲線一般由主曲線和兩個副曲線組成，主曲線為一條轉(zhuǎn)角接近、等于或大于180的圓曲線；副曲線在路線的上、下線各設(shè)置一個，一般為圓曲線在主、副曲線之間一般以直線連接，如圖3.5.1所示。兩相鄰回頭曲線之間，應(yīng)爭取有較長的距離。該值見表3.2.1?；仡^曲線前后的線形應(yīng)有連續(xù)性，兩頭以布設(shè)過渡性的曲線為宜，設(shè)置限速標(biāo)志，并采

6、取保證同時良好的技術(shù)措施。回頭曲線的技術(shù)指標(biāo)見表3.5.2。表3.5.2 回頭曲線極限指標(biāo)主線設(shè)計速度(kmh)403020回頭曲線設(shè)計速度(kmh)35302520圓曲線最小半徑(m)40302015回旋線最小長度(m)35302520超高橫坡度()6666雙車道路面加寬值(m)2.52.52.53.0最大縱坡()3.53.54.04.53平面線形的組合圖3.5.2 基本型（1）基本型按直線回旋線圓曲線回旋線直線的順序組合 , 如圖3.5.2?；拘椭械幕匦€參數(shù)、圓曲線最小長度都應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。兩回旋線參數(shù)可以相等,構(gòu)成對稱基本型；也可以根據(jù)地形條件設(shè)計成不相等的非對稱型平曲線。為使線形連

7、續(xù)協(xié)調(diào)性, 宜將回旋線圓曲線回旋線之長度比設(shè)計成1:1:1；當(dāng)曲線半徑較大，平曲線較長時，也可以將回旋線圓曲線回旋線之長度比設(shè)計成1:2:1等組合形式。如果旋線圓曲線回旋線之長度比按1:1:1設(shè)計，緩和曲線長度和圓曲線半徑有下面關(guān)系： 如果回旋線圓曲線回旋線之長度比按1：2：1設(shè)計，緩和曲線長度和圓曲線半徑有下面關(guān)系： （2）s 型定義：兩個反向圓曲線用回旋線連接的組合。圖3.5.3 s型使用條件：s型相鄰兩個回旋線參數(shù)與宜相等。當(dāng)采用不同的參數(shù)時, 與之比應(yīng)小于2.0, 有條件時以小于 1.5 為宜。s型兩圓曲線半徑之比不宜過大, 宜為：式中：大圓半徑（m）； 小圓半徑（m）。在型曲線上,

8、兩個反向回旋線之間不宜設(shè)直線，不得已插入直線時, 必須盡量地短, 其短直線的長度或重合段的長度應(yīng)符合下式： （m） 式中：反向回旋線間短直線或重合段的長度，m； 、回旋線參數(shù)。 如果中間直線長度超過要求很多, 就不能認(rèn)為型曲線，而視為兩個獨(dú)立的基本型的曲線了。（3）卵型定義：用一個回旋線連接兩個同向圓曲線的組合型式稱為卵型, 如圖3.5.4所示。圖3.5.4 卵型使用條件： 大圓必須把小圓完全包含在內(nèi)，而卻不是同心圓；延長兩相鄰圓曲線的圓弧不能相互交叉；連接的回旋線不是由回旋線的原點(diǎn)開始，而是曲率為的部分。設(shè)計使用條件：卵型上的回旋線參數(shù)應(yīng)滿足回旋線最小參數(shù)的規(guī)定, 同時宜在下列界限之內(nèi)： 式

9、中：回旋線參數(shù)；小圓半徑，m。兩圓曲線半徑之比宜在下列界限之內(nèi)： 0.20.8 式中：大圓半徑，m。 兩圓曲線的間距, 宜在下列界限之內(nèi)：圖3.5.5 凸型0.0030.03 式中：兩圓曲線最小間距。 （4）凸型定義：在兩個同向回旋線間不插入圓曲線而徑相銜接的組合。條件：凸型的回旋線的參數(shù)及其連接點(diǎn)的曲率半徑, 應(yīng)分別符合容許最小回旋線參數(shù)和圓曲線一般最小半徑的規(guī)定。凸型曲線盡管在各銜接處的曲率是連續(xù)的, 但因中間圓曲線的長度為0, 給駕駛操作帶來不便, 所以只有在路線嚴(yán)格受地形、地物限制處方可采用凸型。圖3.5.6 復(fù)合型（5）復(fù)合型兩個以上同向回旋線間在曲率相等處相互連接的形式。復(fù)合型的兩

10、個回旋線參數(shù)之比宜為： :1:1.5復(fù)合型回旋線除了受地形和其它特殊限制的地方一般很少使用, 多出現(xiàn)在互通式立體交叉的匝道線形設(shè)計中。 圖3.5.7 c型（6）c 型 定義：同向曲線的兩回旋線在曲率為零處徑相銜接的組合形式。其連接處的曲率為0, 也即= , 相當(dāng)于兩基本型的同向曲線中間直線長度為0, 對行車和線形都帶來一些不利影響, 所以 c 型曲線只有在特殊地形條件下方可采用。3.5.3 平曲線的最小長度汽車在平曲線上行駛時，如果曲線太短,會使駕駛操作頻繁而緊張，這在高速行駛的情況下是非常危險的，同時也給乘客帶來不良反應(yīng)。另外，當(dāng)公路轉(zhuǎn)角過小，曲線可能就會很短，也容易形成不好的平面線形。因此

11、，設(shè)置一定長度的平曲線是很有必要的。1. 平曲線的極限最小長度當(dāng)條件受限時,為使駕駛員在曲線上行駛時，不感到方向盤操作困難，按汽車6s行程設(shè)置曲線，將緩和曲線在曲率相等處直接連接, 此時的圓曲線長度等于0。現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定了平曲線（包括圓曲線及其兩端的緩和曲線）最小長度。表3.5.3 各級公路平曲線最小長度公路等級高速公路一二三四設(shè)計車速（km/h）1201008010080608060403020最小長度 （m）2001701401701401001401007050402. 平曲線的一般最小長度公路彎道在一般情況下是由兩段緩和曲線（或超高、加寬緩和段）和一段圓曲線組成的，中間圓曲線的長度也宜有

12、不短于3s的行程。3. 公路轉(zhuǎn)角小于7時的平曲線長度路線轉(zhuǎn)角的大小反應(yīng)了路線的舒順程度, 小一些好。但轉(zhuǎn)角過小, 即使設(shè)置了較大的半徑也容易把曲線長看成比實際的要短, 造成急轉(zhuǎn)彎錯覺。這種傾向轉(zhuǎn)角越小越顯著, 以致造成駕駛者枉作減速轉(zhuǎn)彎的操作。一般認(rèn)為，7時屬于小轉(zhuǎn)角。對于小轉(zhuǎn)角彎道應(yīng)設(shè)置較長的平曲線, 其長度應(yīng)大于表3.5.4 中規(guī)定的“一般值”。但受地形及其它特殊情況限制時, 可減短至表中的“低限值” 。表3.5.4 公路轉(zhuǎn)角等于或小于 7時的平曲線長度公路等級高速公路一二三四設(shè)計車速（km/h）1201008010080608060403020平曲線長度m 一般值140012001000

13、120010007001000700500350280低限值200170140170140100140100705040注： 表中的角為路線轉(zhuǎn)角值，當(dāng)2時, 按=2計算。算例：s形曲線計算方法平原區(qū)某公路有兩個交點(diǎn)間距為407.54m，jd1=k7+231.38，偏角1=122420（左偏），半徑r1=1200m； jd2為右偏，2=153250，r2=1000m，試按s型曲線計算ls1、ls2長度，并計算兩曲線主點(diǎn)里程樁號。解：令兩曲線的切線長相當(dāng)，則取t1407.54/2=203.77m 按1：1：1計算ls1：ls1=r/2=12.2420pi/1801200/2=129.91 取ls1

14、=130m 則經(jīng)計算得，t1=195.48m 203.77-195.48=8.29，即t1計算值偏短。因切線長度與緩和曲線長度的增減有近似1/2的關(guān)系，則 ls1=130+28.29=146.58，取ls1=140m。t1= 200.486m t2=407.54-t1=407.54-200.49=207.05 按1：1：1計算ls2：ls2=r/2=15.3250pi/1801000/2=135.68按ls=135.68計算切線長t2得，t2=204.45m 207.05-204.45=2.60 取ls2=135.68+22.60=140.88 則經(jīng)計算得，t2=207.055m 207.05

15、-207.055=-0.005 取ls2=140.88-20.005=140.87 則經(jīng)計算得，t2=207.05mjd1曲線要素及主點(diǎn)里程樁號計算jd1= k7+231.38 t1=200.49 l1=399.82 e1=7.75 j1=1.15zh1=k7+030.89 hy1=k7+170.89 qz1=k7+230.80yh1=k7+290.71 hz1=k7+430.71jd2=jd1+407.54-j1=k7+231.38+407.54-1.15=k7+637.77 jd2曲線要素及主點(diǎn)里程樁號計算jd2=k7+637.77 t2=207.05 l2=412.22 e2=10.11

16、 j2=1.88zh2=k7+430.72 hy2=k7+571.59 qz2=k7+636.83yh2=k7+702.07 hz2=k7+842.94習(xí)題答案：1s型曲線：jd1=k15+385.43, a1=20.1952, r=700, a2=17.0532, r2=850 ls1=125， ls2=111.674, t1=188.166,l1=373.391, t2=371.82-188.166=183.654 jd2=jd1+371.82-j1=k15+754.512非對稱曲線：jd=k5+136.53, a=12.3842, r=800, ls1=120, ls2=150 t1=150.683, t2=161.819, l=311.557, zh=4985.892, hz=5105.892, hz=5297.449qz