第2章 公路勘察設(shè)計(jì)平面設(shè)計(jì)

第二章平面設(shè)計(jì)1§2.1

概述§2.2直線§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑§2.4緩和曲線§2.5曲線測設(shè)§2.6道路平面設(shè)計(jì)成果2§2.1概述路線(routeofroad)：道路中線的空間位置道路中線在水平面上的投影沿著中線豎直剖切，再行展開。中線各點(diǎn)的法向切面。道路的平面(horizontal)：道路縱斷面(vertical)：道路橫斷面(cross-sectional)：3道路平、縱、橫斷面圖ⅠⅡⅢ4道路平、縱、橫斷面圖ⅠⅡⅢ5§2.1概述理想的道路平面線形：行車道的邊緣能與汽車的前外輪和后外輪的輪跡線完全符合或相平行汽車行駛軌跡特征軌跡連續(xù)而光滑曲率連續(xù)曲率變化率連續(xù)1R1R11a）b）曲率不連續(xù)路段A)路線圖B）曲率圖R26§2.1概述理想的公路平面線形：行車道的邊緣能與汽車的前外輪和后外輪的輪跡線完全符合或相平行汽車行駛軌跡特征軌跡連續(xù)而光滑曲率連續(xù)曲率變化率連續(xù)1R1R11R2直線緩和曲線圓直線緩和曲線圓緩和曲線圓緩和曲線曲率連續(xù)路段(基本型+卵形)a）b）7平面線形的一般規(guī)定（JTJ20-2006）高速、一級、二級、三級公路平面線形應(yīng)由直線、圓曲線、回旋線組成；四級公路平面線形由直線、圓曲線組成平面線形必須與地形、景觀、環(huán)境相協(xié)調(diào)，同時注意線形的連續(xù)與均衡性同縱斷面、橫斷面相互配合§2.1

概述8§2.2直線一、直線的特點(diǎn)幾何特性：美學(xué)特性：測設(shè)方面：行駛受力簡單，方向明確，駕駛操作簡易。經(jīng)濟(jì)性：在直線上設(shè)構(gòu)造物更具經(jīng)濟(jì)性。運(yùn)用直線的局限性地形限制過長直線的限制兩點(diǎn)之間，直線最短短捷、直達(dá)方向和距離較容易測設(shè)9§2.2直線二、直線的最大長度直線的最大長度L:20V長直線不同情況下的心里感受城郊鄉(xiāng)間大草原、大戈壁、沙漠10§2.2直線當(dāng)直線長度大于1km時，可采用下列技術(shù)措施予以彌補(bǔ)：縱坡不應(yīng)過大，一般應(yīng)小于3%。同大半徑凹型豎曲線結(jié)合為宜。兩側(cè)地形過于空曠時，宜采取栽植不同樹種或設(shè)置一定建筑物等措施。長直線或長下坡盡頭的平曲線，應(yīng)對路面超高、停車視距等進(jìn)行檢驗(yàn)，必要時須采用設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能力等安全措施。11§2.2直線三、直線的最小長度同向曲線間的最小長度《規(guī)范》當(dāng)Ｖ≥60km/h時，直線≥６Ｖ（以km/h計(jì)）為宜；當(dāng)?shù)匦螚l件及其它特殊情況限制時，最小直線長度不得小于設(shè)計(jì)速度(以km/h計(jì))的3倍。當(dāng)Ｖ≤40km/h時，可參照上述規(guī)定執(zhí)行。注：在受到條件限制時，宜將同向曲線改為大半徑曲線或?qū)汕€作成卵形曲線、復(fù)曲線或C形曲線。12斷背曲線13§2.2直線反向曲線間的直線最小長度當(dāng)Ｖ≥60km/h時，直線≥２Ｖ（以km/h計(jì)）為宜當(dāng)Ｖ≤40km/h時，可參照上述規(guī)定執(zhí)行特別困難四級15m注：當(dāng)曲線兩端設(shè)置有緩和曲線時，也可以直接相連，構(gòu)成S型曲線。14四、直線的運(yùn)用《規(guī)范》直線的運(yùn)用應(yīng)同地形、環(huán)境的協(xié)調(diào)相配合。采用直線線形時，其長度不宜過長。農(nóng)田、河渠規(guī)整的平坦地區(qū)、城鎮(zhèn)近郊規(guī)劃等以直線條為主體時，宜采用直線線形。特長、長隧道或結(jié)構(gòu)特殊的橋梁等構(gòu)造物所處的路段，以及路線交叉點(diǎn)前后的路段宜采用直線線形。雙車道公路為超車所提供的路段宜采用直線線形?！?.2

直線15§2.2

直線五、直線的設(shè)計(jì)及計(jì)算直線型定線先設(shè)定作為路線基本軸線的直線，再根據(jù)兩兩直線相交得交點(diǎn)，繼而設(shè)置圓曲線和緩和曲線。曲線型定線先設(shè)置圓曲線（或圓曲線與緩和曲線組合）作為基本軸線，再把曲線的切線畫出，延長各切線兩兩相交定出交點(diǎn)。α2JD1JD2Dα1JDR1R2a）b）16§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑一、汽車行駛的橫向穩(wěn)定性（一）汽車在圓曲線上行駛時力的平衡（二）橫向傾覆條件分析（三）橫向滑移條件分析（四）橫向穩(wěn)定性的保證17§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑（一）汽車在圓曲線上行駛時力的平衡μ橫向力系數(shù)：單位車載的橫向力，用來衡量穩(wěn)定性程度18§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑A沿N2向外傾覆B沿N1向內(nèi)傾覆（二）橫向傾覆條件分析19§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑橫向傾覆條件分析：傾覆力矩小于穩(wěn)定力矩用此式可計(jì)算在圓曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向傾覆的最小圓曲線半徑R或最大允許行駛速度V20§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑用此式可計(jì)算在圓曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向滑移的最小圓曲線半徑R或最大允許行駛速度V（三）橫向滑移條件分析：橫向力小于或等于輪胎與路面之間的橫向摩阻力21§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑（四）橫向穩(wěn)定性的保證只要設(shè)計(jì)中滿足,一般在滿載情況下能保證橫向穩(wěn)定性。不產(chǎn)生橫向傾覆的條件即發(fā)生橫向傾覆之前先產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象不產(chǎn)生橫向滑移的條件22§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑二、圓曲線半徑式中：—超高橫坡度V—行車速度m—橫向力系數(shù)hi注：在指定車速V下，最小Rmin取決于最大橫向摩阻系數(shù)φh和該圓曲線的最大超高值ih（max）23§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑（一）最大橫向力系數(shù)危及行車安全：增加駕駛操縱的困難（5°）增加燃料消耗和輪胎磨損旅行不舒適μ的取值μ<0.1μ=0.15μ=0.20μ=0.35μ≥0.40乘客心理反應(yīng)不感到曲線存在稍感到有曲線存在已感到曲線存在感到有曲線存在有傾覆的危險感平穩(wěn)性平穩(wěn)尚平穩(wěn)稍微不穩(wěn)定不穩(wěn)定非常不穩(wěn)定μ的采用值關(guān)系到行車的安全、經(jīng)濟(jì)與舒適。μmax=0.10～0.1624§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑（二）最大超高值26超高值（%）40、30、2080設(shè)計(jì)速度（km/h）近郊、車速受限制時最大超高值6積雪冰凍地區(qū)（%）88或10一般地區(qū)（%）二級公路、三級公路、四級公路高速公路、一級公路公路等級各級公路圓曲線最大超高值60、50425§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑（三）圓曲線的最小半徑極限最小半徑：當(dāng)和（最大超高）都得到最大值。一般最小半徑：指按計(jì)算行車速度行駛的車輛能保證其安全性和舒適性的最小半徑，它是通常情況下推薦采用的最小半徑值。不設(shè)超高最小半徑：是指曲線半徑較大，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)定行駛所采用的最小半徑這時路面就可以不設(shè)超高。m

ih圓曲線最大半徑：R≤10000m26各級公路圓曲線最小半徑設(shè)計(jì)速度（km/h）

1201008060403020圓曲線最小半徑（m）一般值10007004002001006530極限值650400250125603015不設(shè)超高的圓曲線最小半徑（m）路拱≤2%5500400025001500600350150路拱>2%7500525033501900800450200注：一般值為正常情況下的采用值，極限值為條件受限時可采用的值27城市道路圓曲線最小半徑設(shè)計(jì)速度（km/h）806050403020設(shè)超高的最小半徑（km/h）250150100704020設(shè)超高的推薦最小半徑（km/h）4003002001508540不設(shè)超高的最小半徑（km/h）100060040030015070道路的圓曲線半徑應(yīng)采用大于或等于該表規(guī)定的不設(shè)超高最小半徑值。當(dāng)受地形條件限制時，可采用設(shè)超高推薦半徑值。地形條件特別困難時，可采用設(shè)超高最小半徑值。28（四）圓曲線最小長度為便于駕駛操作和行車舒適，汽車在任何一段曲線上行駛的時間都應(yīng)大于3s，故圓曲線最小設(shè)計(jì)長度為3s基本型平曲線最小設(shè)計(jì)長度為9s§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑29§2.3汽車行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑（五）圓曲線的特點(diǎn)曲線上任一點(diǎn)都在改變方向，順應(yīng)地形變化。曲線上任意一點(diǎn)的曲率半徑R=常數(shù)，故測設(shè)比緩和曲線簡便小半徑曲線視距條件差，容易發(fā)生交通事故。汽車在圓曲線上的行駛要受到離心力；在平曲線上行駛時要多占路面寬。30§2.4

緩和曲線緩和曲線：設(shè)置在直線與圓曲線、圓曲線與圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線直線與曲線連接效果圖a）不設(shè)緩和曲線b）設(shè)緩和曲線ab31§2.4

緩和曲線一、緩和曲線的作用與性質(zhì)（一）緩和曲線的作用曲率連續(xù)變化，便于車輛遵循離心加速度逐漸變化，旅客感覺舒適超高橫坡度及加寬逐漸變化，行車更加平穩(wěn)與圓曲線配合，增加線形美觀（二）車輛的運(yùn)行軌跡l—汽車自直線終點(diǎn)開始轉(zhuǎn)彎，經(jīng)過t秒后行駛的距離（m）r—汽車行駛t后在l處的行駛半徑C—常數(shù)l1/RR32§2.4

緩和曲線二、緩和曲線的形式回旋線三次拋物線雙紐線回旋線、三次拋物線、雙紐線注：我國《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定緩和曲線采用回旋曲線。33§2.4

緩和曲線三、緩和曲線的最小長度旅客感覺舒適：超高漸變率適中：行駛時間不過短：即離心加速度的變化率控制p：超高漸變率；Δi：超高值與路拱橫坡代數(shù)差（%）三秒行程34§2.4

緩和曲線例1：一平原微丘二級公路，取圓曲線半徑400m，求其緩和曲線最小長度？（查表設(shè)計(jì)時速v=80km/h，ih=6%，行車道寬度7m，超高漸變率1/150)旅客感覺舒適超高漸變率適中行駛時間不過短取50m取70m取65m查《規(guī)范》最小緩和曲線長度70m35§2.4

緩和曲線四、緩和曲線參數(shù)的確定LS太短，β0<3°時，曲線極不明顯，視覺上容易被忽略。LS過長，β0>29°時，圓曲線與緩和曲線不能較好協(xié)調(diào)。將3°

≤

β0≤29°代入上式得：R/3

≤

A

≤R經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)R接近100m時，取A等于R；當(dāng)R小于100m時，取A≥R。反之，在R較大時，可選擇A在R/3左右，如A>3000m，即使A小于R/3，在視覺上也是沒有問題的而：36§2.4

緩和曲線五、回旋線（JTJ20-2006）高速、一級、二級、三級公路的直線同小于不設(shè)超高的圓曲線半徑相接處，應(yīng)設(shè)置回旋線。四級公路的直線同小于不設(shè)超高的圓曲線半徑相接處，應(yīng)設(shè)置超高、加寬過渡段。設(shè)計(jì)速度（km/h）1201008060403020回旋線最小長度（m）100857050352520回旋線最小長度注：四級公路為超高、加寬過渡段的長度37§2.4

緩和曲線五、回旋線：符合以下條件時可不設(shè)回旋線:（JTJD20-2006）直線與圓曲線間，圓曲線半徑大于不設(shè)超高的圓曲線最小半徑時。半徑不同的同向圓曲線間，當(dāng)小圓半徑大于或等于“不設(shè)超高的最小半徑時”城市道路不設(shè)緩和曲線的最小圓曲線半徑設(shè)計(jì)速度（km/h）10080604030不設(shè)緩和曲線的最小圓曲線半徑（m）150090050025013038§2.4

緩和曲線五、回旋線:符合以下條件時可不設(shè)回旋線:（JTJD20-2006）小圓半徑大于下表時，且符合下列條件之一者：小圓按最小回旋線長度設(shè)回旋線時，大圓與小圓的內(nèi)移植之差小于0.10m設(shè)計(jì)速度大于或等于80km/h，大圓半徑(R1)與小圓半徑(R2)之比小于1.5設(shè)計(jì)速度小于80km/h，大圓半徑(R1)與小圓半徑(R2)之比小于2時復(fù)曲線中小圓臨界圓曲線半徑設(shè)計(jì)速度（km/h）12010080604030臨界圓曲線半徑（m）2100150090050025013039§2.5

曲線測設(shè)一、圓曲線測設(shè)（一）圓曲線主點(diǎn)測設(shè)元素計(jì)算

圓曲線元素計(jì)算40§2.5

曲線測設(shè)一、圓曲線測設(shè)（一）主點(diǎn)樁號里程計(jì)算

圓曲線元素計(jì)算41§2.5

曲線測設(shè)例2：已知交點(diǎn)里程為K5+182.76,測得轉(zhuǎn)角α=25°48ˊ，圓曲線半徑R=300m，求圓曲線元素及主點(diǎn)里程？1）計(jì)算曲線元素2）計(jì)算主點(diǎn)里程42§2.5

曲線測設(shè)二、緩和曲線參數(shù)方程

按回旋線敷設(shè)緩和曲線43§2.5

曲線測設(shè)三、平曲線主點(diǎn)測設(shè)（一）內(nèi)移值及切線增值按回旋線敷設(shè)緩和曲線

44§2.5

曲線測設(shè)三、平曲線主點(diǎn)測設(shè)（二）曲線測設(shè)元素計(jì)算

按回旋線敷設(shè)緩和曲線45§2.5

曲線測設(shè)三、平曲線主點(diǎn)測設(shè)（三）曲線主點(diǎn)里程

按回旋線敷設(shè)緩和曲線46§2.5

曲線測設(shè)三、平曲線主點(diǎn)測設(shè)（四）曲線各點(diǎn)坐標(biāo)緩和曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算圓曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算

按回旋線敷設(shè)緩和曲線

式中：注：該計(jì)算以ZH點(diǎn)或HZ點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)為該點(diǎn)至HY或HY點(diǎn)的曲線長47§2.6道路平面設(shè)計(jì)成果表格直線、曲線及轉(zhuǎn)角表逐樁坐標(biāo)表圖紙道路平面圖