第五章 線形設(shè)計(jì)

道路勘測(cè)設(shè)計(jì)

（第五章線形設(shè)計(jì)）

2014.2

三要素比例適當(dāng)，與地形緊密結(jié)合，經(jīng)濟(jì)且保護(hù)環(huán)境1.平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適，并與地形、地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。平面線形設(shè)計(jì)§5.1平面線形設(shè)計(jì)

在寬闊的平原微丘區(qū)，路線應(yīng)直捷順暢。

§5.1平面線形設(shè)計(jì)

在起伏的山嶺和丘陵地區(qū)，線形以曲線為主。

§5.1平面線形設(shè)計(jì)

在沒(méi)有任何障礙物的戈壁、草原等開闊地區(qū)，應(yīng)以直線為主。

§5.1平面線形設(shè)計(jì)

2.保持平面線形的均衡與連貫。

§5.1平面線形設(shè)計(jì)

我國(guó)2002年各種道路線形的事故分析我國(guó)2002年各種地形的事故分析

2.保持平面線形的均衡與連貫。①直線與平曲線的組合長(zhǎng)直線的盡頭避免接小半徑曲線§5.1平面線形設(shè)計(jì)

長(zhǎng)大下坡小半徑平曲線之害線形指標(biāo)900直線接125的平曲線山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)速度60km/h3年事故統(tǒng)計(jì)：占平曲線上事故數(shù)的21%;事故形態(tài):撞擊外側(cè)的橋梁護(hù)攔速度觀測(cè)：彎道前的實(shí)際行駛速96km/h事故責(zé)任:駕駛員負(fù)全責(zé)

長(zhǎng)直線的盡頭避免接小半徑曲線§5.1平面線形設(shè)計(jì)

短直線接大半徑的平曲線

②平曲線與平曲線的組合③高低標(biāo)準(zhǔn)之間要有過(guò)渡

同一等級(jí)道路上大、小指標(biāo)間的均衡過(guò)渡長(zhǎng)直線與小半徑曲線之間。相鄰的大小半徑曲線之間。同一條道路上采用不同計(jì)算行車速度設(shè)計(jì)的路段之間的過(guò)渡。

注意與縱斷面設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)

平原區(qū)道路鐵路主要道路河流交叉§5.1平面線形設(shè)計(jì)

4.平曲線應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度①平曲線的最小長(zhǎng)度基本型曲線：9s行程凸型曲線：6s的行程

平曲線最小長(zhǎng)度不得小于下表規(guī)定。設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020一般值（m）600500400300200150100最小值（m）200170140100705040§5.1平面線形設(shè)計(jì)

②小偏角的平曲線長(zhǎng)度：

小偏角曲線的問(wèn)題：設(shè)置了較大的半徑也容易把曲線長(zhǎng)看成比實(shí)際的要短，造成急轉(zhuǎn)彎的錯(cuò)覺(jué)。

§5.1平面線形設(shè)計(jì)

小偏角曲線要求的平曲線長(zhǎng)度設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020平曲線最小長(zhǎng)度(m)1400/α1200/α1000/α700/α500/α350/α250/α表中的為公路轉(zhuǎn)角值（度），當(dāng)＜2°時(shí)，按=2°計(jì)。§5.1平面線形設(shè)計(jì)

§3.6平面線形的組合與銜接

3.平面組合線形

（1）簡(jiǎn)單形曲線當(dāng)一個(gè)彎道由直線與圓曲線組合時(shí)叫簡(jiǎn)單型曲線（simplecurve單圓曲線）用于①

4級(jí)公路

②

其它各級(jí)，當(dāng)R≥RP(不設(shè)超高最小半徑)

可用于高速公路？平面線形要素的組合類型簡(jiǎn)單形

（1）定義：當(dāng)一個(gè)彎道由直線與圓曲線組合時(shí)叫簡(jiǎn)單型曲線（simplecurve單圓曲線）

用于①

4級(jí)公路

②

其它各級(jí)，當(dāng)R≥RP(不設(shè)超高最小半徑)

可用于高速公路？平面線形要素的組合類型基本形

（1）定義：當(dāng)按直線—回旋線（A1）—圓曲線—回旋線（A2）—直線的順序組合而成線形。當(dāng)A1=A2時(shí)，叫對(duì)稱基本型；當(dāng)A1≠A2時(shí)，叫非對(duì)稱基本型，A1:A2應(yīng)不大于2.0。

lＳ：LＹ：lＳ＝１：１：１左右

A的取值符合有關(guān)要求（R/3）≤A≤R

平面線形要素的組合類型

（2）組合要求基本形設(shè)計(jì)時(shí)，為使線形協(xié)調(diào)，A值的選擇最好使回旋線、圓曲線、回旋線的長(zhǎng)度以大致接近為宜（但在許多情況下是無(wú)法做到的）。

S形

（1）S形定義：

兩個(gè)反向圓曲線用兩段反向回旋線連接的組合形式。

平面線形要素的組合類型要求：

①

S形相鄰兩個(gè)回旋線參數(shù)A1與A2宜相等。

②（A1/A2）應(yīng)＜2，有條件（A1/A2）宜＜1.5，當(dāng)A2≤200時(shí)，A1與A2之比應(yīng)小于1.5。

③（R1/R2）≤

2為宜

平面線形要素的組合類型計(jì)算步驟：（1）先根據(jù)α1、R1、Ls1，計(jì)算T1;

（2）T2=D-T2根據(jù)S形的組合要求，假定Ls2

（3）用T2、LS2、α2計(jì)算R2。（4）檢查R2是否符合S形的組合要求，如不能，重新調(diào)整計(jì)算。平面線形要素的組合類型

卵形

（1）定義：兩同向的平曲線，按直線—緩和曲線（A1）—圓曲線（R1）—緩和曲線（AF）—圓曲線（R2）—緩和曲線（A2）—直線的順序組合而成的線形。卵形曲線平面線形要素的組合類型§3.6平面線形的組合與銜接

3.平面組合線形

（2）卵形曲線組合要求：大圓能完全包住小圓而且不是同心圓。卵型曲線用一個(gè)回旋線連接兩個(gè)圓曲線

R2/2≤A≤R2（R2為小圓半徑）；平面線形要素的組合類型

凸形

（1）定義：兩段同向緩和曲線之間不插入圓曲線而徑相銜接的組合形式（圓曲線長(zhǎng)度為零）平面線形要素的組合類型

（2）組合要求：①必須滿足的幾何條件：2β0=α②凸形的回旋線的參數(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)和圓曲線最小半徑的規(guī)定。③連接點(diǎn)附近最小0.3V的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，應(yīng)保持以連接點(diǎn)的曲率半徑確定的橫坡度。（3）適用條件

只有在路線嚴(yán)格受地形、地物限制處方可采用凸形。

平面線形要素的組合類型

復(fù)合形曲線（1）定義：將兩個(gè)以上的同向回旋線在曲率相等處相互連接的線形。

（2）組合要求：

復(fù)合形的相鄰兩個(gè)回旋線參數(shù)之比以小于1：1.5為宜。（3）適用條件復(fù)合曲線在受地形條件限制，或互通式立體交叉的匝道設(shè)計(jì)中可采用。平面線形要素的組合類型

C形曲線（1）定義：兩同向回旋線在曲率為零處徑相連接（即連接處曲率為0，半徑為）的組合線形。（2）適用條件C形曲線僅限于地形條件特殊困難，路線嚴(yán)格受限制時(shí)方可采用。平面線形要素的組合類型平面線形要素的組合類型回頭曲線

定義：轉(zhuǎn)角接近、等于或大于180o的曲線稱為回頭曲線?；仡^曲線一般由主曲線和兩個(gè)副曲線組成。適用場(chǎng)合：三、四級(jí)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(shí)，可設(shè)置回頭曲線。湖南天門山通天大道——張家界天門山盤山公路,全長(zhǎng)不到11公里,海拔從200米急劇提升至1200多米,多達(dá)九十九彎,彎彎緊連,層層疊起,宛若飛龍盤旋,直通天際,使人驚奇震撼,堪稱天下第一公路奇觀。

3.回頭曲線的設(shè)置?；仡^曲線是在山區(qū)越嶺線的特別困難地段，以延長(zhǎng)展線方式克服高差而采用的一種特殊曲線類型。

回頭曲線一般是由一個(gè)主曲線、兩個(gè)輔助曲線和主、輔曲線所夾的直線段組合而成的復(fù)雜曲線。斷臂曲線之害

C型曲線

例：平原區(qū)某公路有兩個(gè)交點(diǎn)間距為4797.54m，JD1=K7+231.38，偏角α1=12°24′20″（左偏），半徑R1=1200m；JD2為右偏，α2=15°32′50″，R2=1000m。要求：按S型曲線計(jì)算Ls1、Ls2長(zhǎng)度，并計(jì)算兩曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)。α2α1JD1JD2T1T2L1L2例：平原區(qū)某公路有兩個(gè)交點(diǎn)間距為407.54m，JD1=K7+231.38，偏角α1=12°24′20″（左偏），半徑R1=1200m；JD2為右偏，α2=15°32′50″，R2=1000m。要求：按S型曲線計(jì)算Ls1、Ls2長(zhǎng)度，并計(jì)算兩曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)。解：（1）計(jì)算確定緩和曲線長(zhǎng)度Ls1、Ls2：令兩曲線的切線長(zhǎng)相當(dāng)，則取T1=407.54/2=203.77m

按各線形要素長(zhǎng)度1：1：1計(jì)算Ls1：

Ls1=αR/2=12.2420×π/180×1200/2=129.91

取Ls1=130m

則經(jīng)計(jì)算得，T1=195.48m<203.77mT2=407.54-T1=407.54-195.48=212.06m

按1：1：1計(jì)算Ls2：

Ls2=αR/2=15.3250×PI/180×1000/2=135.68

計(jì)算切線長(zhǎng)T2得，T2=204.45m

212.06-204.45=7.61，即T2計(jì)算值偏短。

LS2=135.68+2×7.61=150.90，則計(jì)算得，T2=212.08m>212.06

取Ls2=150.90-2×0.02=150.86

計(jì)算得，

T2=212.06mJD1曲線要素及主點(diǎn)里程樁號(hào)計(jì)算R1=1200Ls1=130α1=12.2420T1=195.48L1=389.82E1=7.66J1=1.14JD1=K7+231.38ZH1=K7+035.90HY1=K7+165.90QZ1=K7+230.81YH1=K7+295.72HZ1=K7+425.72JD2里程樁號(hào)計(jì)算：JD2=JD1+407.54-J1=7231.38+407.54-1.14=K7+637.78α2α1JD1JD2T1T2L1L2HZ1ZH2JD2=JD1+交點(diǎn)間距-J1=HZ1+曲線間直線長(zhǎng)度+T2LZXJD2曲線要素及主點(diǎn)里程樁號(hào)計(jì)算

T2=207.06L2=422.21E2=10.23J2=1.91JD2=K7+637.78ZH2=K7+425.72HY2=K7+576.58QZ2=K7+636.83YH2=K7+697.07HZ2=K7+847.93JD2=K7+637.78R2=1000Ls1=150.86α2=15.3250JD2里程樁號(hào)計(jì)算：縱斷面線形設(shè)計(jì)要點(diǎn)縱坡均勻平順起伏和緩坡長(zhǎng)和豎曲線長(zhǎng)短適當(dāng)平面與縱斷面組合設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)填挖經(jīng)濟(jì)、平衡§5.2縱斷面線形設(shè)計(jì)

工程與環(huán)境道路通行能力車輛行駛速度§5.2縱斷面線形設(shè)計(jì)

縱坡極限值的運(yùn)用

坡長(zhǎng)不宜過(guò)短，以不小于設(shè)計(jì)速度9秒的行程為宜。對(duì)連續(xù)起伏的路段，坡度應(yīng)盡量小，一般應(yīng)爭(zhēng)取到規(guī)定值的1～2倍。

避免鋸齒形縱斷面§5.2縱斷面線形設(shè)計(jì)

最短坡長(zhǎng)應(yīng)選用較大的半徑暗凹路段§5.2縱斷面線形設(shè)計(jì)

豎曲線半徑選用

斷背曲線的改善

斷背曲線

直線中短距離內(nèi)二次以上變坡會(huì)形成反復(fù)凸凹的“駝峰”和“凹陷”。短直線相鄰豎曲線的銜接§5.2縱斷面線形設(shè)計(jì)

縱斷面上：避免能看到縱坡起伏三次以上。浪形長(zhǎng)直線內(nèi)多次變坡鋸齒形路段長(zhǎng)坡配長(zhǎng)直線§5.2縱斷面線形設(shè)計(jì)

平原、微丘山區(qū)沿河線越嶺線山脊線山腰線各種地形縱坡設(shè)計(jì)縱斷面線形設(shè)計(jì)一般原則縱坡和豎曲線各項(xiàng)規(guī)定，控制點(diǎn)要求根據(jù)設(shè)計(jì)速度、適應(yīng)地形環(huán)境，反復(fù)調(diào)整凹凸豎曲線的設(shè)計(jì)合理連續(xù)上坡下坡要符合平均縱坡的影響長(zhǎng)下坡不應(yīng)接小半徑凹形豎曲線或平曲線縱斷面設(shè)計(jì)考慮排水要求回頭曲線內(nèi)不宜設(shè)豎曲線爭(zhēng)取填挖平衡，移挖作填§5.2縱斷面線形設(shè)計(jì)

縱斷面設(shè)計(jì)中的高程控制條件（一）路基對(duì)縱斷面的控制

1、洪水位和地下水位對(duì)路基填土高度的要求沿河及受水浸淹的路線，路基設(shè)計(jì)高程

路槽底距地下水或地表積水的高度§5.2縱斷面線形設(shè)計(jì)

（一）路基對(duì)縱斷面的控制

2、特殊地區(qū)和不良地質(zhì)地區(qū)路基對(duì)縱斷面的控制軟土和泥沼地區(qū)多年凍土地區(qū)鹽漬土地區(qū)風(fēng)沙地區(qū)雪害地區(qū)§5.2縱斷面線形設(shè)計(jì)

（二）橋涵和通道對(duì)路線縱斷面的控制1、橋涵和通道要求的最低路基設(shè)計(jì)高程2、橋上及橋頭路線的縱坡（三）隧道對(duì)路線縱斷面的控制（四）平面交叉對(duì)路線縱斷面的控制§5.2縱斷面線形設(shè)計(jì)

§5.3平、縱線形組合設(shè)計(jì)是否可以得出結(jié)論，認(rèn)為道路條件在交通事故中的作用啥微不足道的？會(huì)使道路設(shè)計(jì)者忽略自己的責(zé)任，在道路設(shè)計(jì)時(shí)只強(qiáng)調(diào)降低工程造價(jià)，而不注重為道路交通提供足夠的安全保障。在事故成因中的“人為失誤和錯(cuò)誤”，除少量事故是真正由于駕駛員粗心引起的以外，相當(dāng)部分還與復(fù)雜困難的行駛條件有關(guān)，而困難的行駛條件則與道路設(shè)計(jì)以及養(yǎng)護(hù)有關(guān)。國(guó)外學(xué)者在詳細(xì)研究了1000多起事故后得到結(jié)論，那些通常被視為駕駛員的錯(cuò)誤和失誤導(dǎo)致的事故背后，隱含著40%左右的道路因素§5.3平、縱線形組合設(shè)計(jì)一、視覺(jué)分析1.視覺(jué)分析的概念和意義視覺(jué)分析:視覺(jué)心理出發(fā)研究

保持視覺(jué)的連續(xù)性，舒適感安全感視覺(jué)是連接道路與汽車的重要媒介。視覺(jué)分析是道路線形設(shè)計(jì)的有效手段。對(duì)道路的空間線形周圍自然景觀沿線建筑的協(xié)調(diào)等，2.視覺(jué)規(guī)律

駕駛員視覺(jué)隨車速變化規(guī)律：注意力集中和心理緊張程度隨車速的增加而增加。注意力集中點(diǎn)和視野距離隨車速增加而增加。視角隨車速的增加而小。

3.視覺(jué)分析方法

①道路透視圖:線形.全景.復(fù)合.動(dòng)態(tài)等；

②三維動(dòng)畫；③虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。1)應(yīng)在視覺(jué)上能自然地誘導(dǎo)駕駛員的視線，并保持視覺(jué)的連續(xù)性。2)平、縱面線形的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)大小均衡，使線形在視覺(jué)上