城市道路的平面與縱斷面設計

第六章城市道路路的平面面與縱斷斷面設計計道路中心心線在平平面上的的投影線線稱為道道路的平平面線形形。道路路平面設設計的一一個主要要內(nèi)容就就是關于于平面線線形的設設計。道道路的縱縱斷面線線形是指指道路中中心線保保持各點點高程不不變沿里里程展開開后的立立面投影影線。縱縱斷面設設計的主主要問題題也是縱縱斷面線線形的設設計。6.1設計車速速道路設計計車速，，也稱計計算行車車速度，，是指道道路幾何何設計所所依據(jù)的的車速。。也就是是當路段段上各項項道路設設計特征征符合規(guī)規(guī)定時，，在氣候候條件、、交通條條件等均均為良好好的情況況下，一一般駕駛駛?cè)藛T能能安全、、舒適行行駛的最最大行車車速度。。我我國《城市道路路設計規(guī)規(guī)范》有關各類類各級道道路設計計車速的的規(guī)定參參見表4-2。12346.2道路平面面設計6.2.1平面設計計原則及及主要內(nèi)內(nèi)容1.平面設計計的原則則①道路平面面位置應應按城市市總體規(guī)規(guī)劃道路路網(wǎng)布設設，即道道路平面面設計應應遵循城城市道路路網(wǎng)規(guī)劃劃。②道路平面面線形設設計應與與地形、、地質(zhì)、、水文條條件等結結合起來來進行，，并應符符合各類類各級道道路的技技術指標標。③道路平面面設計應應處理好好直線與與平曲線線的銜接接，合理理地設置置緩和曲曲線、超超高、加加寬等，，合理地地確定行行車視距距并予以以的保證證。④應根據(jù)道道路類別別、等級級，合理理地設置置交叉口口、沿線線建筑物物出入口口、停車車場出入入口、分分隔帶斷斷口、公公共交通通停靠站站位置等等。⑤平面線形形標準需需分期實實施時，，應滿足足近期使使用要求求，兼顧顧遠期發(fā)發(fā)展，使使遠期工工程盡可可能減少少對前期期工程的的廢棄。。52.平面設計計的主要要內(nèi)容保證汽車車行駛的的安全、、快速、、經(jīng)濟和和舒適是是道路設設計的總總目標，，平面設設計也將將圍繞這這個總目目標來進進行。平平面設計計的主要要內(nèi)容有有：①平面線形形設計，，包括直直線、圓圓曲線、、緩和曲曲線各自自的設計計及其組組合設計計，同時時要考慮慮行車視視距問題題。②彎道部分分的特殊殊設計，，如彎道道加寬、、彎道超超高及其其加寬、、超高過過渡設計計等。③沿線橋梁梁、隧道道、道口口、平面面交叉口口、廣場場和停車車場等的的平面布布設，還還有分隔隔帶及其其斷口的的平面布布置、路路側(cè)帶緣緣石斷口口的平面面布置、、公交站站點的平平面布置置等。④道路照明明及道路路綠化的的平面布布置。66.2.2平面線形形設計平面線形形是指道道路中心心線在水水平面上上的投影影線形，，一般由由直線和和平面曲曲線(簡稱平曲曲線)組成。當當?shù)缆吩O設計車速速不高(<40km／h)時，平曲曲線主要要是圓曲曲線，此此時道路路的平面面線形可可分解為為一系列列的直線線和圓曲曲線；當當車速較較高時，，由于車車輛從直直線路段段向圓曲曲線段過過渡時，，其軌跡跡很難適適應與圓圓曲線直直接相切切的方式式，而產(chǎn)產(chǎn)生行車車軌跡與與路線的的偏離，，車速越越高、圓圓曲線半半徑越小小，這種種偏離就就越大。。因此，，就需要要有一種種在直線線與圓曲曲線之間間連接過過渡的曲曲線，也也稱緩和和曲線，，這種緩緩和曲線線在不同同半徑曲曲線之間間的銜接接時也是是必要的的。這時時，道路路平面線線形就是是一系列列的直線線、緩和和曲線和和圓曲線線了。平平面線形形設計就就是關于于這些線線形及其其組合關關系的設設計，同同時兼顧顧縱斷面面與之組組合的效效果。78平面線形形直線平曲線圓曲線緩和曲線線1.直線直線在城城市道路路平面線線形中用用得最多多，也最最簡單。。直線設設計應注注意兩個個問題：：*一一次直線線長度不不能太短短，即在在兩個鄰鄰近的圓圓曲線之之間的直直線，若若太短則則不利于于在高速速行駛中中從容駕駕駛變換換方向，，也不利利于判斷斷直線與與曲線的的連接。。9同向曲線線間插入入短直線線10當設計車車速V≥60km／h時，直線線長度宜宜滿足下下列要求求：①同向曲曲線間的的最小直直線長度度（m）宜大于于或等于于設計車車速（km／h）數(shù)值的的6倍；②反向曲曲線間的的最小直直線長度度（m）宜大于于或等于于設計車車速（km／h)數(shù)值的2倍。當設計車車速小于于60km／h，地形條條件困難難時，直直線長度度可不受受上述限限制，但但應滿足足設置緩緩和曲線線的需要要。**一次直線線不能太太長，這這主要是是指車速速較高的的快速路路上，因因為長直直線容易易引起駕駕駛員的的疲勞。。國內(nèi)關于于一次直直線的最最大長度度問題還還沒有統(tǒng)統(tǒng)一的標標準。國國外有資資料表明明，一次次直線最最大長度度以小于于180秒（即3分種）行程為為限比較理想想。另外，在在長直線段還還應通過變化化周圍環(huán)境，，設置縱坡和和豎曲線等措措施來改善行行車視覺效果果，使駕駛?cè)巳藛T不致很快快疲勞。112.圓曲線圓曲線具有測測設簡單、曲曲率固定的特特點，它在道道路設計中使使用得非常普普遍。由于車車輛在平面圓圓曲線路段上上行駛時有其其明顯的受力力特點，尤其其是在橫向受受力方面，而而圓曲線的曲曲率半徑和圓圓曲線長度對對橫向力作用用的影響最大大，因此，圓圓曲線設計的的主要內(nèi)容便便是合理確定定圓曲線半徑徑和圓曲線長長度。1）圓曲線上車車輛的受力特特性。（m）1213（6-2）2）圓曲線半徑徑的確定圓曲線最小半半徑的計算式式：式中：V為車速(km／h)；μ為橫向力系數(shù)數(shù)；iy為超高橫坡度度，當iy的朝向背向圓圓心方向時為為負值。當公式（6-3）中的μ、iy同時取合適的的最小值時，，計算所得的的半徑便是最最小半徑。為了減小離心心力的作用，，彎道上的路路面通常做成成外側(cè)高、內(nèi)內(nèi)側(cè)低呈單向向橫坡的形式式，這就是所所謂的“彎道道超高”。1415163）圓曲線長度度的確定對于直線與圓圓曲線直接切切向連接的平平面線形來說說，圓曲線起起著改變行車車方向，緩和和折線突變的的作用，因此此其長度不能能太短。參照照國外和國內(nèi)內(nèi)的經(jīng)驗，圓圓曲線最小長長度為車輛在在設計車速狀狀態(tài)下的3s行程（見表6-8）。簡單的換算公公式如下：（m）173.緩和曲線汽車由直線進進入圓曲線路路段或由圓曲曲線駛?cè)胫本€線路段時，其其運動軌跡是是一條曲率逐逐漸變化的曲曲線，它的形形式和長度視視行車速度、、圓曲線半徑徑和司機轉(zhuǎn)向向的快慢而定定。在中、低低速情況下，，一般駕駛?cè)巳藛T都能把汽汽車保持在正正常寬度的車車道范圍之內(nèi)內(nèi)，但在高速速行駛或圓曲曲線半徑較小小時，則有可可能超出自己己的車道駛出出一條較長的的過渡性軌跡跡線，這條軌軌跡線的最大大特點就是曲曲率沿程漸變變。這就是車車速較高的道道路上必需設設置緩和曲線線的理由。從以上的考慮慮出發(fā)，我們們所設計的緩緩和曲線必須須是：①有足足夠的長度；；②有合理的的曲線形式。。18根據(jù)曲率逐漸漸變化，乘客客感覺舒適和和行車時間不不宜太短分別別計算緩和曲曲線最小長度度如下表。而緩和曲線的的形式國內(nèi)外外通常采用回回旋線，內(nèi)容容從略。19*不設緩和和曲線的圓曲曲線半徑在直線與圓曲曲線間插入緩緩和曲線后，，將產(chǎn)生一內(nèi)內(nèi)移值△R，若△R與每一車道中中的富裕寬度度相比較而言言“很小”時時，則可省略略緩和曲線，，即直線與圓圓曲線可徑向向連接，因為為此時已能滿滿足汽車行駛駛的軌跡要求求。關于△R的臨界值的取取值，城市道道路取0.20m（公路取0.1m）。204.行車視距所謂行車視距距是指從駕駛駛員視線高度度(1.1～1.2m)，能見到汽車車前方車道上上高為0.1m的物體頂點的的距離內(nèi)，沿沿行車道中心心線量得的長長度，計算單單位常用米(m)。一定的行車車視距是安全全行車必要的的保證條件。。按車輛行駛駛狀態(tài)要求，，行車視距分分為停車視距距、會車視距距和超車視距距三種（城市市道路設計中中通常不考慮慮超車視距））。21反應距離制動距離安全距離停車視距S停1）停停車車視視距距S停汽車車在在道道路路上上行行駛駛時時，，司司機機從從發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)前前方方障障礙礙物物、、緊緊急急制制動動、、到到停停車車后后且且與與障障礙礙物物保保持持一一定定安安全全間間距距，，整整個個過過程程所所需需要要的的最最短短行行車車距距離離稱稱停停車車視視距距S停。22232）會會車車視視距距S會當兩兩輛輛汽汽車車在在同同一一條條行行車車道道上上相相對對行行駛駛，，發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)時時來來不不及及或或無無法法錯錯車車，，只只能能雙雙方方采采取取制制動動措措施施，，使使車車輛輛在在未未相相撞撞之之前前安安全全停停車車的的最最短短距距離離稱稱為為會會車車視視距距。。會車車視視距距也也由由三三部部分分組組成成（（圖圖6-6），，即即①①雙雙方方司司機機反反應應時時間間所所行行駛駛的的距距離離；；②②雙雙方方汽汽車車的的制制動動滑滑行行距距離離；；③③安安全全距距離離。。由圖圖6-6所示示可可知知：：在實實際際應應用用中中即即取取會會車車視視距距為為停停車車視視距距的的2倍。。3）超超車車視視距距（（略略））24的，，即即道道路路平平面面視視距距保保證證問問題題；；另另一一類類是是縱縱向向上上坡坡接接下下坡坡的的上上坡坡路路段段或或有有立立交交橋橋(隧道道)的路路段段上上因因視視線線受受阻阻而而產(chǎn)產(chǎn)生生的的，，即即道道路路縱縱斷斷面面視視距距保保證證問問題題。。4）平平面面視視距距的的保保證證道路路上上視視距距保保證證的的問問題題分分為為兩兩類類：：一一類類是是平平面面曲曲線線路路段段，，即即彎彎道道內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)由由于于路路側(cè)側(cè)的的樹樹木木、、建建筑筑物物、、路路塹塹邊邊坡坡等等的的遮遮擋擋而而引引起起25最大大橫橫凈凈距距橫凈凈距距橫凈凈距距：：平平曲曲線線上上，，行行車車視視距距長長度度內(nèi)內(nèi)，，行行車車軌軌跡跡線線與與行行車車視視距距兩兩端端點點連連線線間間的的垂垂直直距距離離，，其其中中最最大大值值為為最最大大橫橫凈凈距距。。2627圓曲曲線線幾幾何何元元素素為為：：286.2.2平面面設設計計6.平曲曲線線最最小小長長度度（（p181）*當當僅僅有有圓圓曲曲線線，，無無緩緩和和曲曲線線時時，，圓圓曲曲線線長長度度應應滿滿足足表表6-8中圓圓曲曲線線最最小小值值；；*當當既既有有圓圓曲曲線線，，又又有有緩緩和和曲曲線線時時，，應應保保證證滿滿足足表表6-8中平平曲曲線線最最小小值值；；*當當無無圓圓曲曲線線，，僅僅有有緩緩和和曲曲線線時時，，亦亦應應滿滿足足表表6-8中平平曲曲線線最最小小值值。。換句句話話說說，，當當無無緩緩和和曲曲線線時時，，應應保保證證設設計計車車速速的的3秒行行程程；；當有有緩緩和和曲曲線線時時，，應應保保證證設設計計車車速速的的6秒行行程程；；29小轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角平平曲曲線線最最小小長長度度（（p181）道路路設設計計時時，，在在地地形形條條件件許許可可的的情情況況下下，，路路線線的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角爭爭取取用用得得小小一一些些，，以以便便達達到到路路線線順順直直的的目目的的。。但但轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角太太小小，，對對于于行行車車來來說說，，也也存存在在問問題題，，主主要要是是容容易易造造成成視視覺覺錯錯誤誤。。目目前前，，各各國國基基本本上上認認為為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角小小于于7°時，，容容易易引引起起駕駕駛駛員員的的錯錯覺覺，，把把曲曲線線長長度度誤誤認認為為比比實實際際的的短短，，這這對對于于車車輛輛行行駛駛安安全全顯顯然然是是不不利利的的，，而而且且這這種種現(xiàn)現(xiàn)象象轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角越越小小越越明明顯顯。。所所以以，，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角越越小小越越要要插插入入長長一一些些的的曲曲線線，，使使其其產(chǎn)產(chǎn)生生道道路路在在順順適適轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎彎的的感感覺覺。。小小轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角曲曲線線的的最最小小長長度度與與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角α成反比，規(guī)范范值詳見表6-9。當路線轉(zhuǎn)角角<2°時，采用2°計算其長度，，以避免曲線線過長而產(chǎn)生生負面效果。。30316.2.3彎道特殊設計計超高、超高緩緩和段概念有超高(Rmin(80)=1000m)必有緩和曲線線（Rmin(80)=2000m）圖6-1332彎道超高設計計解決四個問問題：①本彎道是否需需要設置超高高？由表6-4確定；②確定超高值？？由表6-3確定；③確定超高緩和和段長度？由超高漸變率率和超高橫坡坡度可計算求求得其長度，，與該彎道曲曲線所應設的的緩和曲線長長度比較，二二者取大值統(tǒng)統(tǒng)一作為緩和和曲線長和超超高漸變段長長。（見公式式6-52和表6-10）④超高方式及及過渡方式（（圖6-14，圖6-15）3334加寬、加寬緩緩和段概念汽車在彎道上上行駛時，其其車體(車廂)實際上與道路路軸線成一定定夾角，故所所占道路寬度度比直線路段段要寬。因此此，彎道上路路面必須加寬寬以適應這種種要求，否則則彎道路段行行車時，尤其其是車輛并行行時的橫向安安全距離就不不夠，容易造造成交通事故故。有加寬（R≤250m)必有超高和緩緩和曲線（除除V<40km/h，這時用直線代替了了緩和曲線））。加寬通常在彎彎道內(nèi)側(cè)，圓圓曲線部分實實現(xiàn)全值加寬寬，在直線和和圓曲線之間間設置加寬過過渡段實現(xiàn)加加寬過渡。加寬過渡段與與超高緩和段段和緩和曲線線共長，在此此長度內(nèi)，以以直線或曲線線加寬形式完完成加寬過渡渡。3536376.3道路縱斷面設設計6.3.1設計原則（1）道路縱斷面面設計應參照照城市規(guī)劃控控制標高，并并適應臨街建建筑物立面布布置及沿線范范圍內(nèi)地面的排水水。（2）為保證行車車安全、舒適適，縱坡宜緩緩順，起伏不不宜頻繁。（3）山城道路及及新辟道路的的縱坡設計應應綜合考慮土土石方工程量量平衡，合理理確定路面設設計標高。（4）對于機動車車和非機動車車混合行駛的的車行道，應應按非機動車車爬坡能力設設計道路縱坡坡。（5）縱斷面設計計應對沿線地地形、地物、、地質(zhì)、水文文、氣候、地地下管線和排排水要求綜合合考慮。386.2設計內(nèi)容（1）縱坡設計：：包括坡度設設計和坡長設設計；（2）豎曲線設計計：在兩條相相鄰坡度線的的交匯處即變變坡點處，設設置適當曲率率和適當長度度的豎向曲線線，以緩和坡坡度的變化，，保證行車的的平穩(wěn)和舒適適；（3）視距驗算：：縱斷面上產(chǎn)產(chǎn)生視距不足足的情況主要要在小半徑的的凸形曲線處處和設置立交交橋的凹形曲曲線路段，在在這些地方應應進行視距驗驗算，避免出出現(xiàn)視距不足足的情況發(fā)生生；（4）鋸齒形街溝溝的設計：在在道路縱坡<0.3％時，其街溝溝的縱向排水水能力很差，，為此，需要要人為調(diào)整加加大街溝溝底底縱坡，鋸齒齒形街溝(或稱齒形街溝溝)便是一種好的的辦法；（5）平面及縱斷斷面組合設計計。396.3.4縱坡度及坡長長1.縱坡度道路縱坡度的的設計包括最最大縱坡和最最小縱坡兩個個方面。為保保證車輛能以以適當?shù)能囁偎僭诘缆飞习舶踩旭偠_確定的縱坡最最大值稱為最最大縱坡，其其數(shù)值大小與與設計車型的的動力性能有有關。最小縱縱坡是針對城城市道路的特特殊排水方式式而確定的。。城市道路的的雨水是通過過道路范圍內(nèi)內(nèi)的街溝（或或稱偏溝）排排除的，而一一般情況下，，街溝溝底縱縱坡與道路平平行，倘若道道路縱坡為零零或者很小，，則街溝水的的縱向流動就就會很緩慢，，從而影響道道路雨水的迅迅速排除。為為此，《城市道路設計計規(guī)范》規(guī)定城市道路路最小縱坡為為0.5％，困難地方方為0.3％。40機動車道最大大縱坡詳見表表6-16。非機動車最大大縱坡《城市道路設計計規(guī)范》規(guī)定為3.5％。當機動車與非非機動車同一一斷面時，最最大縱坡只能能以非機動車車為準。41422.坡長受車輛動力性性能的限制，，當?shù)缆房v坡坡大于某一坡坡度值時，上上坡車輛將作作減速行駛，，坡道越長，，車速下降得得越快，以至至降到道路設設計不能容許許的車速；反反之，下坡車車輛將作加速速行駛，坡道道越長，車速速增加越快，，制動器長時時間工作容易易發(fā)熱失靈，，從而導致行行車危險。從從這個意義上上講，對于這這一類縱坡度度的路段，必必須限制其坡坡段長度，以以保證道路整整體車速的均均衡性及道路路通行能力的的一致性，這這便是最大坡坡長限制?！冻鞘械缆吩O計計規(guī)范》分別對機動車車道縱坡限制制長度和非機機動車道縱坡坡限制長度作作了明確規(guī)定定，詳見表6-18和表6-19。43表6-19略。44在道路縱斷面面設計過程中中，兩個坡度度值較大的相相鄰、同坡向向縱坡路段的的中間，應設設置一段較小小坡度的路段段，以便上坡坡車輛加速積積蓄動能，繼繼續(xù)爬坡；下下坡車輛的制制動器有歇息息的機會，不不致過熱而失失靈。這中間間的較小坡度度的路段，通通常稱作緩坡坡路段，其長長度不能太短短，否則達不不到加速積蓄蓄動能或減速速利于制動的的目的。另外，為避免免齒形縱斷面面出現(xiàn)，每一一坡度線長度度也不應過短短，坡長過短短，道路縱坡坡變化頻繁，，將嚴重影響響車輛行駛的的平順性及道道路線形美觀觀。因此，對對道路的最小小縱坡長度也也應進行限制制，通常是按按10秒行程來考慮慮的?！冻鞘械缆吩O計計規(guī)范》值詳見表6-20?？v斷面設計應應注意：對于于縱坡度而言言，既不能太太大，也不能能太?。粚τ谟诳v坡長而言言，既不能太太長，也不能能太短。456.3.5豎曲線設計1.豎曲線參數(shù)及及曲線要素計計算向著路線前進進方向，相鄰鄰兩縱坡坡度度值分別為,上坡為“+”，下坡為“-”；相鄰兩坡度度代數(shù)差記為為為”+“，恒為凹形變變坡；為”-“，恒為凸形變變坡。462