道路平面設(shè)計(jì)-

第2章

道路平面設(shè)計(jì)2.1概述1、基本概念公路線形－－道路中線的空間線形路線平面－－路線在水平面上的投影道路縱斷面－－沿中線豎直剖切再展開(kāi)道路橫斷面－－中線上任意一點(diǎn)的法向切面2.1概述2、汽車(chē)行駛軌跡特征（1）軌跡線是連續(xù)的，即在任何一點(diǎn)上不出現(xiàn)錯(cuò)頭、折點(diǎn)或間斷；

（2）軌跡線的曲率是連續(xù)的，即軌跡上任何一點(diǎn)不出現(xiàn)兩個(gè)曲率值；（3）軌跡線的曲率對(duì)里程或時(shí)間的變化率是連續(xù)的，即軌跡上任一點(diǎn)不出現(xiàn)兩個(gè)曲率變化率值。

2.1概述3、路線平面的基本線形－－“三要素”曲率為零（曲率半徑為無(wú)窮大）的線形：直線(2)曲率為常數(shù)（曲率半徑為常數(shù)）的線形：圓曲線(3)曲率為變數(shù)（曲率半徑為變數(shù)）的線形：緩和曲線2.1概述3、路線平面的基本線形2.1概述2.1概述2.1概述4.平面線形設(shè)計(jì)的基本要求（1）應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)及其使用任務(wù)和功能，合理利用地形，正確使用標(biāo)準(zhǔn)，確保線形的均衡。（2）路線設(shè)計(jì)中對(duì)公路的平、縱、橫3方面應(yīng)綜合設(shè)計(jì)。（3）路線設(shè)計(jì)應(yīng)保持線形的連續(xù)性。（4）線形設(shè)計(jì)應(yīng)與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)。（5）路線設(shè)計(jì)應(yīng)避免穿過(guò)地質(zhì)不良地區(qū)。（6）干線公路應(yīng)避免穿過(guò)城鎮(zhèn)，應(yīng)遵循便民而不擾民的原則。（7）應(yīng)貫徹保護(hù)耕地、節(jié)約用地的原則，少拆房屋，保護(hù)環(huán)境。2.1概述5、平面線形設(shè)計(jì)的一般原則（1）應(yīng)直接、連續(xù)、順適，并與地形、地物相適應(yīng)，與周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)。（2）行駛力學(xué)上的要求是基本的，視覺(jué)和心理上的要求對(duì)高速路應(yīng)盡量滿(mǎn)足，（3）保持平面線形的均衡與連貫，高、低標(biāo)準(zhǔn)之間要有過(guò)渡。（4）應(yīng)避免連續(xù)急彎的線形。（5）平曲線應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度。2.2道路平面線形設(shè)計(jì)1.直線設(shè)計(jì)直線的特點(diǎn)①路線短捷，縮短里程，行車(chē)方向明顯；②線形簡(jiǎn)單，易測(cè)設(shè)；③長(zhǎng)直線、行車(chē)安全性差；④直線只能滿(mǎn)足兩個(gè)控制點(diǎn)的要求，難以與地形及周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)。2.2道路平面線形設(shè)計(jì)1.直線設(shè)計(jì)宜采用直線線形的路段：（1）不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的開(kāi)闊谷地；（2）市鎮(zhèn)及其近郊，或規(guī)劃方正的農(nóng)耕區(qū)等以直線條為主的地區(qū)；（3）長(zhǎng)的橋梁、隧道等構(gòu)造物路段；（4）路線交叉點(diǎn)及其前后；（5）雙車(chē)道公路提供超車(chē)的路段。一.直線設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)直線應(yīng)注意的問(wèn)題（1）在直線上縱坡不宜過(guò)大，因長(zhǎng)直線再加下陡坡更易導(dǎo)致高速度，一般縱坡小于3%。（2）長(zhǎng)直線與大半徑凹豎曲線組合為宜，這樣可以使生硬呆板的直線得到一些緩和。（3）道路兩側(cè)過(guò)于空曠時(shí)，宜采取植不同樹(shù)種或設(shè)置一定建筑物、雕塑、廣告牌等措施，以改善單調(diào)的景觀。（4）長(zhǎng)直線或長(zhǎng)下坡的盡頭的平曲線，除曲線半徑、超高、視距等必須符合規(guī)定外，還必須采取設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能力等安全措施。一.直線設(shè)計(jì)最長(zhǎng)直線限制1.《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：直線的最大與最小長(zhǎng)度應(yīng)有所限制。一條公路的直線與曲線的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)應(yīng)合理。2.對(duì)較高設(shè)計(jì)車(chē)速的公路（v≥60km/h），直線長(zhǎng)度宜控制在70s左右的行車(chē)時(shí)間。3.公路線形首先考慮的不是在平面線形上盡量多采用直線，或者是必須由連續(xù)的曲線所構(gòu)成，而是必須采用與自然地形相協(xié)調(diào)的線形。4.合理利用地形和避免采用長(zhǎng)直線。一、直線設(shè)計(jì)最短直線限制設(shè)計(jì)速度v≥60km/h時(shí)，同向曲線間最小直線長(zhǎng)度（以m計(jì)）以不小于設(shè)計(jì)速度（以km／h計(jì)）的6倍為宜（6v

）。一、直線設(shè)計(jì)最短直線限制反向曲線間最小直線長(zhǎng)度（以m計(jì)）以不小于設(shè)計(jì)速度（以km／h計(jì)）的2倍為宜（2v）設(shè)計(jì)速度≤40km／h時(shí)，可參照以上標(biāo)準(zhǔn)。二、圓曲線設(shè)計(jì)二、圓曲線設(shè)計(jì)1．圓曲線的特點(diǎn)①測(cè)試簡(jiǎn)單；②適應(yīng)地形變化，適用范圍廣而靈活；③較大半徑圓曲線線形美觀、順適、行車(chē)舒適；④汽車(chē)行駛在圓曲線上比在直線上多占用寬度；⑤圓曲線半徑較小時(shí)，視距條件差。二、圓曲線設(shè)計(jì)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：各級(jí)公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置圓曲線。在選用圓曲線半徑時(shí)應(yīng)與計(jì)算行車(chē)速度相適應(yīng)，并盡可能選用較大的圓曲線半徑，以提高公路的使用質(zhì)量。二、圓曲線設(shè)計(jì)2.概念－－超高為了平衡汽車(chē)在曲線路段上行駛時(shí)所產(chǎn)生的離心力，在該路段橫斷面上設(shè)置的外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡，稱(chēng)之為超高。i--超高橫坡度二、圓曲線設(shè)計(jì)2.概念－－超高為了平衡汽車(chē)在曲線路段上行駛時(shí)所產(chǎn)生的離心力，在該路段橫斷面上設(shè)置的外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡，稱(chēng)之為超高。二、圓曲線設(shè)計(jì)2.概念－－超高

各級(jí)公路圓曲線部分最大超高值不僅要照顧快車(chē)的行駛，也要考慮慢車(chē)的安全二、圓曲線設(shè)計(jì)3.概念－－加寬

汽車(chē)在曲線上行駛，需要比直線上更大的寬度；同時(shí)，在曲線上行駛時(shí)，其行駛軌跡并不完全與理論行駛軌跡吻合，而是有一定的擺動(dòng)偏移。因此，需要加寬路面來(lái)保證安全。這種在曲線上適當(dāng)拓寬路面的形式稱(chēng)為平曲線加寬。二、圓曲線設(shè)計(jì)3.概念－－加寬

加寬的相關(guān)規(guī)定與要求：《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，圓曲線半徑R≤250m時(shí)，應(yīng)設(shè)置加寬。加寬是指路面加寬，路基一般也同時(shí)加寬。二、圓曲線設(shè)計(jì)4.概念－－各級(jí)公路圓曲線的最小半徑：

a.極限最小半徑是路線設(shè)計(jì)中的極限值，在特殊困難條件下不得以采用的，一般不輕易采用。b.一般最小半徑通常情況下的最小半徑，介于極限最小半徑和不設(shè)超高的最小半徑之間。c.不設(shè)超高最小半徑是指公路曲線半徑較大，離心力較小時(shí)，路面摩擦力足以保證行車(chē)安全所采用的最小半徑。二、圓曲線設(shè)計(jì)4.概念－－各級(jí)公路圓曲線的最小半徑：

圓曲線最小半徑二、圓曲線設(shè)計(jì)5.最小半徑指標(biāo)的應(yīng)用（1）公路線形設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)沿線地形等情況，盡量選用較大半徑。在不得已情況下方可使用極限最小半徑；（2）當(dāng)?shù)匦螚l件許可時(shí)，應(yīng)盡量采用大于一般最小半徑的值；（3）有條件時(shí)，最好采用不設(shè)超高的最小半徑。（4）選用曲線半徑時(shí)，應(yīng)注意前后線形的協(xié)調(diào)，不應(yīng)突然采用小半徑曲線；（5）長(zhǎng)直線或線形較好路段，不能采用極限最小半徑。（6）從地形條件好的區(qū)段進(jìn)入地形條件較差區(qū)段時(shí)，線形技術(shù)指標(biāo)應(yīng)逐漸過(guò)渡，防止突變。二、圓曲線設(shè)計(jì)6.圓曲線最大半徑選用圓曲線半徑時(shí)，在與地形等條件相適應(yīng)的前提下應(yīng)盡量采用大半徑，一般以采用極限半徑的4-8倍為宜。但半徑大到一定程度時(shí)，其幾何性質(zhì)和行車(chē)條件與直線無(wú)太大區(qū)別，容易給駕駛?cè)藛T造成判斷上的錯(cuò)誤反而帶來(lái)不良后果，同時(shí)也無(wú)謂增加計(jì)算和測(cè)量上的麻煩?！兑?guī)范》規(guī)定圓曲線的最大半徑不宜超過(guò)10000m。二、圓曲線設(shè)計(jì)7.圓曲線的設(shè)計(jì)根據(jù)汽車(chē)行駛在曲線上力的平衡式計(jì)算曲線半徑：式中：V——設(shè)計(jì)行車(chē)速度，（km/h）；

μ——橫向力系數(shù)（橫向力/豎向力，單位車(chē)重上受到橫向力的大?。?/p>

i——超高橫坡度；

二、圓曲線設(shè)計(jì)7.圓曲線的設(shè)計(jì)橫向力系數(shù)μ討論，當(dāng)該系數(shù)過(guò)大時(shí)①危及行車(chē)安全②增加駕駛操縱的困難③增加燃料消耗和輪胎磨損

④行旅不舒適：當(dāng)μ＜0.10時(shí)，不感到有曲線存在，很平穩(wěn)；

當(dāng)μ=0.15時(shí)，稍感到有曲線存在，尚平穩(wěn)；

當(dāng)μ=0.20時(shí)，已感到有曲線存在，稍感不穩(wěn)定；

當(dāng)μ=0.35時(shí)，感到有曲線存在，不穩(wěn)定；

當(dāng)μ≥0.40時(shí)，非常不穩(wěn)定，有傾車(chē)的危險(xiǎn)感μ的舒適界限，由0.11到0.16隨行車(chē)速度而變化，通常高速路取較低值，低速路取較高值。

三、緩和曲線設(shè)計(jì)指設(shè)置在直線與圓曲線之間或圓曲線與圓曲線之間的曲率連續(xù)變化的曲線。

緩和曲線R∞三、緩和曲線設(shè)計(jì)1、緩和曲線的作用（1)曲率連續(xù)變化，便于車(chē)輛遵循

（2）離心力逐漸變化，旅客感覺(jué)舒適

（3）超高橫坡度逐漸變化，行車(chē)更加平穩(wěn)

（4）與圓曲線配合得當(dāng)，增加線形美觀

三、緩和曲線設(shè)計(jì)三、緩和曲線設(shè)計(jì)2.緩和曲線的線形特征我國(guó)《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定緩和曲線采用－回旋線回旋線起點(diǎn)切線o式中：r—回旋線上某點(diǎn)的曲率半徑l—回旋線上某點(diǎn)到原點(diǎn)的曲線長(zhǎng)A—回旋線參數(shù)

三、緩和曲線設(shè)計(jì)2.緩和曲線的線形特征由于rl乘積的單位是長(zhǎng)度的二次方（m2），為使量綱一致，故令式中的C＝A2。A表征回旋線曲率變化的緩急程度，A值愈大，回旋線的彎曲程度愈緩。這種性質(zhì)和圓曲線類(lèi)似，圓曲線半徑愈大，圓弧彎曲度愈平緩，整個(gè)圓也就變得愈大。所以，在回旋線中，A值與圓曲線中的半徑具有相同的作用和意義。三、緩和曲線設(shè)計(jì)2.緩和曲線的線形特征在回旋線的任意點(diǎn)上，r是隨l的變化而變化的，但任意點(diǎn)處的r、l乘積始終為常數(shù)。在緩和曲線的終點(diǎn)處，l＝LS，r＝R，則上式變?yōu)椋菏街校篟―――回旋線所連接的圓曲線半徑；

LS―――回旋線型的緩和曲線長(zhǎng)度；

A―――回旋線參數(shù)。三、緩和曲線設(shè)計(jì)2.緩和曲線的線形特征利用上式可以解決兩個(gè)問(wèn)題：1）已知圓曲線半徑R和緩和曲線長(zhǎng)度LS，從而確定回旋線參數(shù)A，則回旋線的形態(tài)便基本確定；

2）先按各種條件選擇圓曲線半徑R和回旋線參數(shù)A，從而確定所需的緩曲線長(zhǎng)度LS。三、緩和曲線設(shè)計(jì)3.緩和曲線最小長(zhǎng)度的確定原則①控制離心加速度增長(zhǎng)率，滿(mǎn)足旅客舒適要求②根據(jù)駕駛員操作方向盤(pán)所需的時(shí)間確定最小長(zhǎng)度③保證超高漸變率適中④視覺(jué)上應(yīng)有平順感三、緩和曲線設(shè)計(jì)4.緩和曲線的省略

由緩和曲線的作用知，從線形上看，設(shè)置緩和曲線是為了使公路從直線上的半徑天窮大逐漸變化到圓曲線的定值。但當(dāng)圓曲線半徑非常大時(shí)，其曲度很小，不設(shè)緩和曲線而直接把直線與圓曲線相接也不會(huì)產(chǎn)生明顯的轉(zhuǎn)折；另外，離心力的突變感覺(jué)也不很大，（半徑很大，離心力很?。?。在這種情況下，為了測(cè)