道路與軌道交通勘測設(shè)計 第四版第2章

第一節(jié)概述

第二節(jié)直線

第三節(jié)圓曲線

第四節(jié)緩和曲線

第六節(jié)道路平面設(shè)計成果第二章平面設(shè)計第五節(jié)平面線形設(shè)計第一節(jié)概述定義：帶狀三維空間結(jié)構(gòu)物，道路中線在水平面上的投影形狀——平面線形

在已知道路的規(guī)劃紅線后，根據(jù)交通要求，以及適合地形地物情況下，確定道路在平面上的直線、曲線和銜接，稱道路平面線形設(shè)計。

第一節(jié)概述1.平面線形主要組成：直、圓、緩（平面線形三要素）直線：距離短，行車不變方向，過長易疲勞，車速高，遇地形地物必須轉(zhuǎn)折。圓曲線：使用多，現(xiàn)場易設(shè)，自然表明方向，誘導(dǎo)視線，R小時由直線到圓曲線會感到突然變化。緩和曲線：采用曲率半徑不斷改變的緩和曲線，順暢美觀，緩和行駛、符合軌跡，緩和離心加速度變化速率。2.平面線形設(shè)計內(nèi)容：確定道路平面上直線、曲線及銜接過去：長直線——短曲線現(xiàn)在（高級公路）：曲線——緩和曲線第二節(jié)直線一、直線的特點

1）兩點之間直線為最短

2）短捷、直達(dá)

3）方便的測定方向和距離

4）難與地形相協(xié)調(diào)

5）高填深挖，破壞景觀

6）易使駕駛員感到單調(diào)、疲倦第二節(jié)直線二、直線的最大長度和最小長度1、直線的最大長度

日本和德國：最大長度（m)不超過20V（V為設(shè)計車速，以km/h計）。前蘇聯(lián)：最大長度為8km美國：最大長度為3mile（約4.83km）第二節(jié)直線1、直線的最大長度

我國很難對直線長度作出統(tǒng)一規(guī)定，經(jīng)調(diào)查，主要總結(jié)出以下幾點：1）位于城市附近的道路，駕駛員和乘客無直線過長希望駛出的不良反應(yīng)。2）位于鄉(xiāng)間平原的公路，隨季節(jié)和地區(qū)的不同，駕乘人員有不同反應(yīng)。3）位于大戈壁、大草原的公路，除了直線別無其他選擇。因此，城鎮(zhèn)及附近>20V是可以接受的；景色單調(diào)處最好控制在20V內(nèi)。第二節(jié)直線2、直線的最小長度1）同向曲線：轉(zhuǎn)向相同的兩相鄰曲線。之間夾短直線，易于形成斷背曲線，應(yīng)避免。同向曲線之間最小直線長度6V，(特殊2.5V——低速)。(V≥60km/h)2）反向曲線：轉(zhuǎn)向相反的兩相鄰曲線。之間最小直線長度2V。(V≥60km/h)第二節(jié)直線斷背曲線第二節(jié)直線三、直線的運用1）路線完全不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的寬闊河谷地帶2）城鎮(zhèn)及其近郊道路，或以直線為主體進行規(guī)劃的地區(qū)3）長大橋梁、隧道4）路線交叉點及其附近5）雙車道公路提供超車的路段第三節(jié)圓曲線一、圓曲線的特點：1）曲線上任意一點的曲率半徑R＝常數(shù)2）曲線上任意一點都在不斷地改變方向3）汽車在圓曲線上行駛要受到離心力作用4）汽車在小半徑的圓曲線內(nèi)側(cè)行駛時，視距條件較差。第三節(jié)圓曲線二、汽車行駛的橫向穩(wěn)定性

橫向傾覆橫向滑移第三節(jié)圓曲線二、汽車行駛的橫向穩(wěn)定性1、汽車在平曲線上行駛時力的平衡離心力F——作用在汽車重心沿水平方向使汽車產(chǎn)生

向外滑移、傾覆之力F——離心力（N）R——平曲線半徑（m)v——汽車行駛速度（m/s）第三節(jié)圓曲線橫向力X：橫向力系數(shù)R——平曲線半徑（m)v——汽車行駛速度（m/s）V——汽車行駛速度（km/h）——橫向力系數(shù)

——橫向超高坡度第三節(jié)圓曲線2、橫向傾覆條件分析

b——汽車輪距（m）hg——汽車重心高度（m）利用上式可計算出汽車在平曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向傾覆的最小平曲線半徑R或最大允許行駛速度V。第三節(jié)圓曲線3、橫向滑移條件分析——橫向摩阻系數(shù)，一般＝（0.6～0.7），

是附著系數(shù)。利用上式可計算出平曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向滑移的最小平曲線半徑R或最大允許行駛速度V。第三節(jié)圓曲線4、橫向穩(wěn)定性保證汽車在平曲線上行駛時，在發(fā)生橫向傾覆之前先產(chǎn)生橫向滑移，為此，在道路設(shè)計中應(yīng)保證汽車不產(chǎn)生橫向滑移，同時也保證橫向傾覆的穩(wěn)定性。一般在滿載情況下能保證橫向行車的穩(wěn)定性，但裝載過高時可能產(chǎn)生傾覆現(xiàn)象。三、圓曲線半徑及圓曲線長度（一）公式與因素V——行車速度（km/h）——橫向力系數(shù)ih——超高橫坡度第三節(jié)圓曲線1、橫向力系數(shù)（1）危及行車安全h——輪胎與路面之間的橫向摩阻系數(shù)，與車速、路面種類及狀態(tài)、輪胎狀態(tài)等有關(guān)。（2）增加駕駛操縱的困難（3）增加燃料消耗和輪胎磨損（4）旅行不舒適第三節(jié)圓曲線2、最大超高ih(max)w——一年中氣候惡劣季節(jié)路面的橫向摩阻系數(shù)高速公路、一級公路：8%或10％二級～四級公路：8％積雪冰凍地區(qū)的各級公路：6％第三節(jié)圓曲線（二）最小半徑的計算1、極限最小半徑ih＝6~10％，h=0.1~0.17是在特殊困難條件下不得已才使用的，一般不輕易采用。第三節(jié)圓曲線（二）最小半徑的計算2、一般最小半徑ih＝6％～8％，h=0.05~0.06是在通常情況下推薦采用的最小半徑。3、不設(shè)超高的最小半徑

ih＝－0.015，h=0.035ih＝－0.02，h=0.04

ih＝－0.025，h=0.04ih＝－0.03，h=0.045

ih＝－0.035，h=0.05第三節(jié)圓曲線（三）圓曲線半徑的運用盡量選用較大半徑，最大半徑一般不應(yīng)超過10000m。

（四）圓曲線的最小長度

一般要有3s行程。第三節(jié)圓曲線四、圓曲線的運用技術(shù)合理，經(jīng)濟適用。盡量選用較大半徑。五、圓曲線各要素關(guān)系JD——交點

QZ——曲中點ZY——直圓點YZ——圓直點主點：ZY、QZ、YZ第三節(jié)圓曲線主點樁號計算D——超距樁號：自路線起點至某點的里程，稱為該點的樁號第三節(jié)圓曲線第四節(jié)緩和曲線一、緩和曲線的作用與性質(zhì)1、定義：是設(shè)置在直線與圓曲線之間或不同半徑的兩圓曲線之間的一種曲率變化連續(xù)的曲線。2、作用：(1)曲率漸變；(2)離心加速度漸變；(3)超高及加寬漸變；（4）線形美觀。（圖2-9）第六節(jié)道路平面設(shè)計成果第四節(jié)緩和曲線一、緩和曲線的作用與性質(zhì)3、緩和曲線的性質(zhì)：常采用回旋線(輻射螺旋線)：與汽車等速行駛、以不變的角速度轉(zhuǎn)動方向盤產(chǎn)生的軌跡一致。(還有三次拋物線，雙扭線等)。特點：曲線任一點半徑r與該點距起點長度l成反比

rl=C第四節(jié)緩和曲線第四節(jié)緩和曲線二、緩和曲線的形式（一）回旋線作為緩和曲線A——回旋線參數(shù)ORLsYX第四節(jié)緩和曲線緩和曲線要素計算第四節(jié)緩和曲線主點樁號計算第四節(jié)緩和曲線例題：已知平原區(qū)某二級公路有一彎道，偏角α右=30°，半徑R=250m，緩和曲線長度Ls=70m，JD=K2+536.480。要求：（1）計算曲線要素；（2）計算曲線主點里程樁號。解：（1）曲線要素計算：第四節(jié)緩和曲線第四節(jié)緩和曲線（2）主點里程樁號計算：以交點里程樁號為起算點：JD=K2+536.480ZH=JD–T=K2+536.480-102.183=K2+434.297HY=ZH+Ls=K2+434.297+70=K2+504.297QZ=ZH+L/2=K2+434.297+200.903/2=K2+534.749HZ=ZH+L=K2+434.297+200.903=K2+635.200YH=HZ–Ls=K2+635.200–70=K2+565.200第四節(jié)緩和曲線二、緩和曲線的形式（二）其他形式的緩和曲線（略）1、三次拋物線2、雙紐線第四節(jié)緩和曲線三、緩和曲線的最小長度及參數(shù)（一）緩和曲線的最小長度1、旅客感覺舒適（離心加速度變化率）第四節(jié)緩和曲線三、緩和曲線的最小長度及參數(shù)（一）緩和曲線的最小長度2、超高漸變率適中3、行駛時間不過短至少3s第四節(jié)緩和曲線三、緩和曲線的最小長度及參數(shù)（二）緩和曲線參數(shù)A值一般情況：R/3AR，可得到視覺上協(xié)調(diào)而又舒順的線形當(dāng)R較小或較大時：R100m，A＝RR<100m，ARR>3000m，A<R/3也沒問題第四節(jié)緩和曲線（三）緩和曲線的省略在《規(guī)范》中規(guī)定下列情況下可不設(shè)緩和曲線：1）直線與圓曲線間，當(dāng)圓曲線半徑大于或等于“不設(shè)超高的最小半徑”2）半徑不同的同向圓曲線間，當(dāng)小圓半徑大于“不設(shè)超高的最小半徑”。（構(gòu)成復(fù)曲線）3）小圓半徑大于規(guī)定所列臨界曲線半徑（表2-8），且符合下列條件之一時：（構(gòu)成復(fù)曲線）(1)小圓曲線按規(guī)定設(shè)置相當(dāng)于最小緩和曲線長的回旋曲線時，其大圓與小圓的內(nèi)移值之差不超過0.1m(2)設(shè)計車速80km/h時，大圓半徑（R1）與小圓半徑（R2）之比小于1.5(3)設(shè)計車速<80km/h時，大圓半徑（R1）與小圓半徑（R2）之比小于2第四節(jié)緩和曲線復(fù)曲線第五節(jié)平面線形設(shè)計

一、平面線形設(shè)計一般原則（一）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)（二）保持平面線形的均衡與連續(xù)：（1）長直線盡頭不能接以小半徑曲線：長直線，謹(jǐn)慎采用。采用長直線：縱坡不宜過大，與大半徑凹型豎曲線組合為宜，種樹、建筑、標(biāo)志、抗滑。圓曲線：R取(4～8)R極限，特殊取R極限，一般取R一般，小半徑彎道與陡坡避免重合。（2）高、低標(biāo)準(zhǔn)之間要有過渡（三）注意與縱斷面設(shè)計相協(xié)調(diào)

第五節(jié)平面線形設(shè)計（四）平曲線應(yīng)有足夠的長度1、汽車駕駛員在操縱方向盤時不感到困難至少6s時間，困難時亦不應(yīng)小于3～4s。最小長度見表2－10。2、轉(zhuǎn)角<7時的平曲線長度應(yīng)設(shè)置較大的平曲線長度，以防產(chǎn)生急轉(zhuǎn)彎的錯覺。見表2－11。第五節(jié)平面線形設(shè)計二、平面線形要素組合設(shè)計公路平面線形設(shè)計，主要有單圓型、基本型、S型、卵型、凸型、C型、復(fù)合型、回頭曲線和復(fù)曲線等幾種。1、基本型緩——圓——緩，長度之比最好1:1:1--1:2:1

第五節(jié)平面線形設(shè)計2、S型第五節(jié)平面線形設(shè)計3、卵型第五節(jié)平面線形設(shè)計4、凸型兩同向回旋線直接銜接，地形嚴(yán)格受限才采用第五節(jié)平面線形設(shè)計5、復(fù)合型兩同向回旋線直接相連，特殊情況下采用第五節(jié)平面線形設(shè)計6、C型同向回旋線在曲率=0處連接，特殊情況下采用

第五節(jié)平面線形設(shè)計7、回頭曲線第五節(jié)平面線形設(shè)計8、復(fù)曲線（見前述）三、平面線形設(shè)計示例（略）第六節(jié)道路平面設(shè)計成果一、道路平面設(shè)計的表格：

1.直線、曲線及轉(zhuǎn)角表；

2.逐樁坐標(biāo)表第六節(jié)道路平面設(shè)計成果第六節(jié)道路平面設(shè)計成果第六節(jié)道路平面設(shè)計成果二、道路平面設(shè)計圖

平面圖——工程師語言，設(shè)計文件，成果。設(shè)計路線平面位置、尺寸、原地形地物。一般采用比例尺：公路:1：1000～1：2000(1：5000已少用)；城市：1：500～1：1000。視設(shè)計深度言：(小比例)可行性，(中比例)初設(shè)，(大比例)施工圖。第六節(jié)道路平面