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[交通运输]道路线形设计精品资料_图文


第四章 道路线形设计
内容提要:
?汽车行驶轨迹特性与道路平面线形要素 。 ?直线的特点和运用、最大长度和最小长度。 ?圆曲线的特点、半径大小及其长度 。 ?缓和曲线的性质、形式及最小长度和参数 。 ?平面线形设计原则。

第一节 概 述
一、路线的相关概念
道路:一条三维空间的实体,是由路基、路面、桥梁、涵 洞、隧道等组成的空间带状构造物。
路线:道路中线的空间位置。 线形:道路中心线的立体形状。 路线平面:路线在水平面上的投影。 路线纵断面:沿中线竖直剖切再行展开的断面(展开是指 展开平面、纵坡不变)。 路线横断面:中线上任一点的法向切面。 路线设计:确定路线空间位置和各部分的几何尺寸。

二、平面线形设计的基本要求
(一)汽车行驶轨迹 ?行驶中汽车的轨迹的几何特征:
?(1)轨迹连续。这个轨迹是连续的和圆滑的,即在任何一 点上下不出现错头和破折;

?(2)曲率连续。其曲率是连续的,即轨迹上任一点不出 现两个曲率的值。

?(3)曲率变化连续。其曲率的变化率是连续的,即轨迹上 任一点不出现两个曲率变化率的值。
图 3-3 曲率连续的路线

?(二)平面线形要素

?行 驶 中 汽 车 的 导 向 轮

与车身纵轴之间的关系: ?汽车行驶轨迹线

? 1.角度为零:

曲率为0——直线

? 2.角度为常数: 曲率为常数——圆曲线

? 3.角度为变数: 曲率为变数——缓和曲线

平面线形三要素:直线、圆曲线和缓和曲线。 道路平面线形设计,是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要 求,合理地确定各线形要素的几何参数,保持线形的连续性和 均衡性,避免采用长直线,并注意使线形与地形、地物、环境 和景观等协调。对于车速较高的道路,线形设计还应考虑汽车 行驶美学及驾驶员视觉和心理上的要求。

美国“死亡谷”
?(二)平面线形要素

第二节 直线
一、直线的特点 优点 ?两点之间距离最短。 ?具有短捷、直达的印象。 ?行驶受力简单,方向明确,驾驶操作简易。 ?测设简单方便(用简单的测量仪器就可以精确 量距、放样等)。 ?在直线上设构造物更具经济性。

缺点
?直线单一无变化,与地形及线形自身难以协调。 ?过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时,易使驾 驶人员感到单调、疲倦。 ?在直线纵坡路段,易错误估计车间距离、行车速度及 上坡坡度。 ?易对长直线估计得过短或产生急躁情绪,超速行驶。

二、直线的运用
?宜采用直线线形的路段: ?(1)不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔 谷地; ?(2)市镇及其近郊,或规划方正的农耕区等以直线 条为主的地区; ?(3)长的桥梁、隧道等构造物路段; ?(4)路线交叉点及其前后; ?(5)双车道公路提供超车的路段。

第三节 圆曲线
一、圆曲线的特点 各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆曲
线。 圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点: ? 曲率1/R=常数,测设和计算简单; ? 比直线更能适应地形的变化; ? 在圆曲线上行驶要受到离心力的作用; ? 要比在直线上行驶多占用道路宽度; ? 在小半径的圆曲线内侧行驶时,视距条件较差。

?圆曲线几何元素为:
T ? Rtg α 2
L ? π αR 180
E ? R(sec α ?1) 2
J ? 2T ? L

?曲线主点里程桩号计算: ? 计算基点为交点里程桩号,记为JD,

?

ZY=JD-T

?

YZ=ZY+L

?

QZ=ZY+L/2

?

JD=QZ+J/2

二、圆曲线半径

(一)计算公式与因素

?根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径:

X ? Fcosα? Gsinα

X ? F ? Gih

Y

X

?

Gv2 gR

? Gih

?

v2 G(
gR

?

ih

)

?

?

V2 127R

? ih

?(一)计算公式与因素

?

?

V2 127 R

?

ih

?根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径:

?当设超高时 : R ?

V2

127(? ? ih )

?式中:V——计算行车速度,(km/h);

?

μ——横向力系数;

?

ih——超高横坡度;

?

i1——路面横坡度。

?不设超高时 : R ? V 2 127(? ? i1 )

1.横向力系数μ 对行车的影响及其值的确定:

?(1)安全性--危及行车安全

? 汽车能在弯道上行驶的基本前提是轮胎不在路面 上滑移,这就要求横向力系数μ 低于轮胎与路面之 间所能提供的横向摩阻系数φ h:

?

μ ≤ φh

? φ h与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关, 一般在干燥路面上约为0.4~0.8,在潮湿的黑色路

面上汽车高速行驶时,降低到0.25~0.40。路面结

冰和积雪时,降到0.2以下,在光滑的冰面上可降

到0.06(不加防滑链)。

?(2)增加驾驶操纵的困难
?弯道上行驶的汽车,在横向力作用下,弹性的轮胎会 产生横向变形,使轮胎的中间平面与轮迹前进方向形 成一个横向偏移角。

?(3)增加燃料消耗和轮胎磨损 ? μ 使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。

横向力系数μ
0 0.05 0.10 0.15 0.20

燃料消耗(%)
100 105 110 115 120

轮胎磨损(%)
100 160 220 300 390

(4)行旅不舒适
? 随着μ值的增大,乘车舒适感恶化。 当μ超过一定数值时,驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张,乘
客感到不舒适。 μ <0.1~0.15间,舒适性可以接受。 综上所述对行车的安全、经济与舒适方面的要求,最大横
向力系数采用:
设计速度 120 100 80 60 40 30 20
横向力系数 0.1 0.12 0.13 0.15 0.15 0.16 0.17

2.关于最大超高: ?《标准》规定:

R? V2
127(? ? ih )

? 高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于10%,

? 其它各级公路不应大于8%。

? 在积雪冰冻地区,最大超高横坡度不宜大于6%。

(二)最小半径的计算
?《标准》中规定的最小平曲线半径是汽车在曲线部分能安全 而又顺适的行驶的条件而确定的。 ?最小平曲线半径的实质是汽车行驶在公路曲线部分时,所产 生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻力所允许的界 限,并使乘车人感觉良好的曲线半径值。

R

?

V2 127(μ?

ih

)

ih

?汽车在曲线上行驶时保持稳定的必要条件是汽车所受横向力 被车轮轮胎与路面之间的摩阻力抵消,若横向力大于摩阻力, 则汽车出现横向滑移。

因此,在设计时应控制横向力系数μ 不超过摩阻系数φ h。因 此用φ h代替μ 来计算平曲线的最小半径才更符合实际情况。

R?

V2

127(φh ? ih )

?R----圆曲线半径; ?V----设计速度(km/h); ?Φ h----车轮轮胎与路面之间的横向摩阻系数; ?ih----超高横坡度。

1.极限最小半径

?是各级公路按设计速度行驶的车辆能保证安全行车 的最小允许半径。

R?

V2

127(φh ? ih )

?极限最小半径:在规定的设计速度时,按ih=8%, φ h=0.1-0.16。

?极限最小半径是线路设计中的极限值,是在特殊困 难条件下不得已才使用的,一般不轻易采用。

2.一般最小半径

?一般最小半径是指各级公路按设计速度行驶的车辆 能保证安全、舒适行车的最小允许半径。

R?

V2

127(φh ? ih )

?一 般 最 小 半 径 : 在 规 定 的 设 计 速 度 时 , 按 ih=6%8%,,φh=0.05-0.06。 ?一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径。

3.不设超高的最小半径
?圆曲线半径大于一定数值时,可以不设置超高,而 允许设置等于直线路段路拱的反超高。 ?从行驶的舒适性考虑,必须把横向力系数控制到最 小值。
各级公路与城市道路圆曲线的最小半径 -----P72 表1-4-4、表1-4-5。

4.最小半径指标的应用
?(1)公路线形设计时应根据沿线地形等情况,尽量选用 较大半径。在不得已情况下方可使用极限最小半径;
?(2)当地形条件许可时,应尽量采用大于一般最小半径 的值;
?(3)有条件时,最好采用不设超高的最小半径。
?(4)选用曲线半径时,应注意前后线形的协调,不应突 然采用小半径曲线;
?(5)长直线或线形较好路段,不能采用极限最小半径。
?(6)从地形条件好的区段进入地形条件较差区段时,线 形技术指标应逐渐过渡,防止突变。

(三)圆曲线最大半径
?选用圆曲线半径时,在与地形等条件相适应的前提 下应尽量采用大半径。
?但半径大到一定程度时,其几何性质和行车条件与 直线无太大区别,容易给驾驶人员造成判断上的错 误反而带来不良后果,同时也无谓增加计算和测量 上的麻烦。
?《规范》规定圆曲线的最大半径不宜超过10000m。

第四节 缓和曲线

?

一、缓和曲线的作用与性质

?缓和曲线曲率变化

直线 缓和 曲线

圆曲线 缓和 直 曲线 线

?缓和曲线的作用 ? 1.曲率连续变化,便于车辆行驶 ? 2.离心加速度逐渐变化,旅客感觉舒适 ? 3.超高横坡度逐渐变化,行车更加平稳 ? 4.与圆曲线配合得当,增加线形美观

回旋线作为缓和曲线

?回旋线的数学表达式

? 回旋线是公路路线设计中最常用的一种缓和曲线。我国 《标准》规定缓和曲线采用回旋线。

?回旋线的基本公式为:

?

rl=A2 (rl=C)

?式中:r——回旋线上某点的曲率半径(m);

?

l——回旋线上某点到原点的曲线长(m);

? A——回旋线的参数。A表征回旋线曲率变化的缓急程度。

有缓和曲线的道路平曲线几何元素:

?道路平面线形三要素的基本组成是:直线-缓和曲线圆曲线-缓和曲线-直线。
?(1)几何元素的计算公式:

?回旋线终点处内移值:

p

?

Y

?

R(1 ?

cos ? )

?

Ls 2 24 R

?

Ls 4 2384 R3

?回旋线终点处曲率圆圆心x坐标:
q ? X ? R cos ?0

?

Ls 2

?

Ls 3 240 R2

?回旋线终点处半径方向与Y轴的夹角 :

? 0?

Ls 2 A2

?

Ls 2R

? 28.6479 Ls (度) R

?(1)几何元素的计算公式

p

?

Ls 2 24 R

?

Ls 4 2384 R3

q

?

Ls 2

?

Ls 3 240 R2

?

0?

Ls 2R

?

28.6479

Ls R

(度)

?切线长:T ? (R ? p)tg ? ? q

?曲线长:
L?

(?

?

2?0

)

2
?R
180

?

2Ls

? ? ?R ? Ls
180

?外距:E ? (R ? p) sec? ? R
2
?校正值:J = 2T - L

?(2)主点里程桩号计算方法:
?以交点里程桩号为起算点:
?ZH = JD – T ?HY = ZH + Ls ?QZ = ZH + L/2 ?YH = HZ – Ls ?HZ = ZH + L

例题:
?已 知 平 原 区 某 二 级 公 路 有 一 弯 道 , 偏 角 α 右 =15°28′30″,半径R=600m,缓和曲线长 度Ls=70m, JD=K2+536.48。 ?要求:计算曲线主点里程桩号。

?解:(1)曲线要素计算:

p ? Ls 2 ? 702 ? 0.340 24 R 24 ? 600

q ? Ls 2

?

Ls 3 240 R2

?

70 2

?

703 240 ? 600 2

? 34.996

T ? (R ? p)tg ? ? q ? (600 ? 0.340)tg 15.475 ? 34.996 ? 116.565

2

2

L ? ? ?R ? Ls ? ? ?15.4750? 600 ? 70 ? 232.054

180

180

E ? (R ? p)sec? ? R ? (600 ? 0.340)sec? ? 600 ? 5.865

2

2

J=2T-L=2×116.565-232.054=1.077

?(2)主点里程桩号计算:
?以交点里程桩号为起算点:JD = K2+536.48 ?ZH = JD – T =K2+536.48 - 116.565 = K2+419.915 ?HY = ZH + Ls = K2+419.915 +70 = K2+489.915 ?QZ = ZH + L/2= K2+419.915+232.054/2 =K2+535.942 ?HZ = ZH + L = K2+419.915 +232.054 =K2+651.969 ?YH = HZ – Ls = K2+651.97 –70=K2+581.969

四、缓和曲线的最小长度及参数

(一)缓和曲线的最小长度

1.旅客感觉舒适

Ls (m in)

?

0.036

V3 R

2.超高渐变率适中

R Ls(min) ? 9 ~ R

3.行驶时间不过短

Ls (m in)

?

3V 3.6

?

0.83V

设计速度(km/h)

120 100 80 60 40

表1-4-6 30 20

缓和曲线最小长度(m) 100 85 70 60 40 30 20

(二)缓和曲线参数A值
1. 回旋线最小参数值
公路平面线形设计时,不仅可以选定缓和曲线长度,同样 也可以选定缓和曲线参数A值。
A ? RLs
2.视觉要求A与R的关系 R/3≤A≤R
当R接近100m时,取A等于R; 当R小于100m时,则取A等于或大于R; 在圆曲线较大时,可选择A在R/3左右; 如R超过了3000m,可取A小于R/3。

《规范》规定可不设缓和曲线的情况:
?(1)在直线和圆曲线间,当圆曲线半径大于或等于《标准》 规定的“不设超高的最小半径”时; ?(2)半径不同的同向圆曲线间,当小圆半径大于或等于“不 设超高的最小半径”时; ?(3)小圆半径大于表1-4-7(书P76页)中所列半径,且符合下列 条件之一时:
?①小圆曲线按规定设置相当于最小回旋线长的回旋线时,其大 圆与小圆的内移值之差不超过0.10m。 ?②计算行车速度≥80km/h时,大圆半径(R1)与小圆半径(R2) 之比小于1.5。 ?③计算行车速度<80km/h时,大圆半径(R1)与小圆半径(R2) 之比小于2。

作业:
?已知平原区某二级公路,设计速度为80km/h,有一弯 道 , 半 径 R=250m , 偏 角 α 右 =38°30′00″ , JD=K17+568.38。 ?试计算该曲线上设置缓和曲线后的五个基本桩号。

第三节 行车视距

? 1.行车视距定义:汽车在行驶中,当发现障碍物后, 能及时采取措施,防止发生交通事故所需要的必须的 最小距离。

? 2.存在视距问题的情况:

? 夜间行车:设计不考虑

? 平面上:平曲线(暗弯)

?

平面交叉处

? 纵断面:凸竖曲线

?

凹竖曲线:

?

(下穿式立体交叉)

3.行车视距分类:
? (1)停车视距:汽车行驶时,自驾驶人员看到前 方障碍物时起,至到达障碍物前安全停止,所需的最 短距离。 ? (2)会车视距:在同一车道上两对向汽车相遇, 从相互发现时起,至同时采取制动措施使两车安全停 止,所需的最短距离。 ? (3)超车视距:在双车道公路上,后车超越前车 时,从开始驶离原车道之处起,至可见逆行车并能超 车后安全驶回原车道所需的最短距离。

4.目高(视线高)与物高:
?目高(视线高):是指驾驶人员眼睛距地面的高度, 规定以车体较低的小客车为标准,采用1.2m。 ?物高:路面上障碍物的高度,0.10m

一、停车视距
? 1.定义:停车视距是指驾驶人员发现前方有障 碍物后,采取制定措施使汽车在障碍物前停下来所需 要的最短距离。 ? 2.停车视距构成:

反应距离

制动距离

停车距离ST

安全距离

一、停车视距

? 1.定义:停车视距是指驾驶人员发现前方有障 碍物后,采取制定措施使汽车在障碍物前停下来所需 要的最短距离。
? 2.停车视距构成:
? (1)反应距离:是当驾驶人员发现前方的阻碍 物,经过判断决定采取制动措施的那一瞬间到制动器 真正开始起作用的那一瞬间汽车所行驶的距离。

? 感觉时间为1.5s;

? 制动反应时间(制动生效时间)取1.0s。

? 感觉和制动反应的总时间t=2.5s,

V

? 在这个时间内汽车行驶的距离为 S1 ? 3.6 t

?(2)制动距离:是指汽车从制动生效到汽车完全停 住,这段时间内所走的距离。

S2

?

V2
254 (?

?

i)

? 3. 停车视距ST:(考虑一定的安全距离)

ST

?

S1

? S2

? S0

?

V ·t ? 3.6

V2
254 (? ? i)

?(5~10)

会车视距
? 定义:会车视距是在同一车道上两对向汽车相遇, 从相互发现时起,至同时采取制动措施使两车安全停 止,所需的最短距离。 ? 停车视距构成: ? (1)反应距离:双向驾驶员及车辆 ? (2)制动距离:双向车辆 ? (3)安全距离:双向车辆保持间距 ?因此,会车视距SH约等于2倍停车视距。

二、超车视距

? 1.定义:

? 超车视距是指汽车安全超越前车所需的最小通视距 离。
最小必要超车视距

2

3 S2

S'4

加速 S1

超车(逆向行驶) S2
全超车视距

S3 安全距离

对向行驶 S4

? 2.超车视距的构成:

? 超车视距的全程可分为四个阶段:

? (1)加速行驶距离S1

? 当超车汽车经判断认为有超车的可能,于是加速行

驶移向对向车道,在进入该车道之前所行驶距离为S1:

S1

?

V0 3.6

t1

?

1 2

at 2

?式中:V。——被超汽车的速度(km/h);

?

t1——加速时间(s);

?

a——平均加速度(m/s2)。

?(2)超车汽车在对向车道上行驶的距离S2

S2

?

V 3.6

t2

? (3)超车完了时,超车汽车与对向汽车之间的安

全距离S3:

S3=15~100m

? (4)超车汽车从开始加速到超车完了时对向汽车

的行驶距离S4:

S4

?

V 3.6

(t1

?

t2 )

?以上四个距离之和是比较理想的全超车过程,

?全超车视距为: S超=S1+S2+S3+S4

?最小必要超车视距为:

最小必要超车视距

2 3

S2

S'4

加速 S1

超车(逆向行驶) S2
全超车视距

S3 安全距离

对向行驶 S4

?对向汽车行驶时间大致为t2的2/3 ,

S'4

?

2 3

?t2

?

V 3.6

? 折减的超车视距: S超=S1+S2+S3+S'4

?

最小必要超车视距为:

S超

?

2 3

?

S2

? S3 ? S'4

?三、各级公路对视距的要求
? 1. 高速公路、一级公路应满足停车视距。 ? 2. 二、三、四级公路的视距应满足会车视距的要求,其长度 应不小于停车视距的两倍。 ? 工程特殊困难或受其它条件限制的地段,可采用停车视距, 但必须采取分道行驶措施。 ? 3. 二、三、四级公路还应在适当间隔内设置满足超车视距 “一般值”的超车路段。当地形及其它原因不得已时,超车视 距长度可适当缩减,最短不应小于所列的低限值。 ? 在二、三级公路中,宜在3min的行驶时间里,提供一次满 足超车视距的超车路段。一般情况下,不小于总长度的10%~ 30%,并均匀布置。

安全视距及其保证

?平面弯道内视距受阻时应清除 ?Z>Z0 需将阴影部分去除,Z<Z0 视距可保证 ?Z0计算式见 P96

横净距

视距

横净距

平曲线视距的保证
1、平曲线视距检查方法: ①视距包络曲线法 ②最大横净距法
(1)视距包络曲线

(2)最大横净距及其计算
横净距: 在弯道各点的横断面上,驾驶员视点轨迹线与视距线之间
的最大距离叫横净距。
驾驶员视点位置: 平面:距未设加宽的路面外边缘1.5m,
或距路中线 B ?1.5(m) 2
高度:1.2m
最大横净距:在弯道内所有横净距中的最大值,称为最大横 净距,用h表示。

1、保证行车视距的工程措施
①清除障碍物: (1)清除视距包络曲线与视点轨迹线间的全部障碍物。 适用:连续障碍物的清除,如路堑边坡等

(2)清除距离视点轨迹线小于最大横净距的障碍物。 适用:分散障碍物,如独立建筑物等。
②分道行驶: 二、三、四级公路,在工程特殊困难,或受其它条件限
制路段,若保证2倍停车视距不可能,则必须满足停车视距, 同时必须采用严格的分道行驶措施。如设分道线、分隔带、 分隔桩;或设成两条分离的单车道。

纵断面设计
?一、纵断面 沿着道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵断 面。
二、纵断面设计 在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡度
变化情况的过程。

纵断面设计

纵断面设计
?纵断面包括内容
?地面线:它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条 不规则的折线。 ?设计线:路线上各点路基设计高程的连续。 ?地面高程:中线上地面点高程。 ?设计高程:一般公路,路基未设加宽超高前的路肩边 缘的高程。 ?路基高度:横断面上设计高程与地面高程之高差。 ?平曲线 :平面设计结果 ?纵断面设计内容:坡度及坡长

纵断面设计
?纵坡设计一般要求
1、纵坡设计必须满足《标准》的各项规定。 2、为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶,纵坡应具有 一定的平顺性,起伏不宜过大和过于频繁。
尽量避免采用极限纵坡值。 合理安排缓和坡段,不宜连续采用极限长度的陡坡夹最 短长度的缓坡。 3.纵坡设计应对沿线地面、地下管线、地质、水文、气候 和排水等综合考虑,视具体情况加以处理,以保证道路的 稳定与通畅.

纵断面设计
4.一般情况下山岭重丘区纵坡设计应考虑填挖平衡,尽量 使挖方运作就近路段填方,以减少借方和废方,降低造价 和节省用地。——即纵向填挖平衡设计。 5.平原微丘区地下水埋深较浅,或池塘、湖泊分布较广, 纵坡除应满足最小纵坡要求外,还应满足最小填土高度要 求,保证路基稳定。——即包线设计。 6.对连接段纵坡,如大、中桥引道及隧道两端接线等,纵 坡应和缓、避免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓一些, 7.在实地调查基础上,充分考虑通道、农田水利等方面的 要求。

纵断面设计

最大纵坡----P99 表1-4-21 表1-4-22



在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。

最小纵坡

各级路段路堑,低填方路段及其他排水不畅地段, 应采用不小于 0.3%的纵坡。当必须设计平坡或小于 0.3%的纵坡时,边沟应做纵向排水设计。

坡长



最小坡长—为满足行车平顺、纵面视距。 最大坡长—为满足汽车的爬坡能力。

纵断面设计
合成坡度 是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横
坡组合而成的坡度,其方向即流水方向。

I?

i

2 y

?

i2

式中:I —— 合成坡度(%)
iy ——超高横坡或路拱横坡(%) i ——路线设计纵坡度(%)

纵断面设计
1、最大允许合成坡度值
2、最小合成坡度:
最小合成坡度不宜小于0.5%。 当合成坡度小于0.5时,应采取综合排水措施,以保证 路面排水畅通。

竖曲线
?定义: ?为减缓汽车行驶在纵坡变坡处所产生的冲击,以 及保证行车视距.必须插入的纵向曲线。

③竖曲线半径选择
满足《规范》规定竖曲线最小半径和最小长度要求。

公路等级 地形

高速









平原 重丘 山岭 平原 山岭 平原 山岭 平原 山岭 平原 山岭

一般

凸 最小 17000 10000 500 1000 2000 4500 700 2000 400

700

200

竖曲 形

线半 径

极限 11000 6500 3000 6500 1400 3000 450 100 250 450 100

(m) 凹 一般

6000

4500 3000 4500 1500 3000 700 1500 400

700

200

形 极限 4000 3000 1000 3000 1000 2000 450 1000 250 450 100

竖曲线最小长度(m) 100

85

50

85

50

70

35

50

25

35

20

竖曲线的最小半径

竖曲线设计限制因素
1.缓和冲击 汽车在竖曲线上行驶时,受离心加速度限制。

Rm in

?

V2 3.6

,

或 Lmin

?

V 2?
3.6

2.时间行程不过短 最短应满足3s行程。

Lmin

?

V 3.6

t

?

V 1.2



Rmin

?

Lmin
?

?V
1.2?

3.满足视距的要求: 凸形竖曲线——坡顶视线受阻 凹形竖曲线——下穿立交
4. 凸形竖曲线主要控制因素:行车视距 凹形竖曲线主要控制因素:缓和冲击力

逐桩设计高程计算

竖曲线要素的计算公式: 变坡角ω= i2- i1 曲线长:L=Rω 切线长:T=L/2= Rω/2

外 距: E ? T2 2R

纵 距:

x2 y?

2R

竖曲线起点桩号: QD=BPD - T 竖曲线终点桩号: ZD=BPD + T

平面线形设计
平面线形设计一般原则
1.平面线形应直捷、连续、顺适,并与地形、地物相 适应,与周围环境相协调。
原则:与地形相适应,宜直则直,宜曲则曲,不片面追求 直曲。
直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形地 物等具体条件,片面强调路线要以直线为主或以曲线为主,或 人为规定二者的比例都是错误的。

在宽阔的平原微丘区,路线应直捷顺畅。

在起伏的山岭和丘陵地区,线形以曲线为主。

在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区,应以 直线为主。

2.保持平面线形的均衡与连贯。
为使一条道路上行驶的车辆尽量以均匀速度行驶,平面线 形各要素应保持连续而均衡,必须避免线形的突变。
①长直线的尽头避免接小半径曲线 长直线上汽车行驶速度较高,如果突然遇到小半径曲线, 易产生减速不及造成的事故。 事故形态:车辆侧翻到曲线外侧路基或与对向车辆相撞或碰 撞路侧护栏。

要求:长直线的尽头避免接小半径曲线,特别避免长直线下 坡尽头接小半径平曲线。若由于地形所限小半径曲线难免时, 中间应插入中等曲率的过渡性曲线,并使纵坡不要过大。

②高低标准之间要有过渡
同一等级道路上大、小指标间的均衡过渡
? 长直线与小半径曲线之间。 ? 相邻的大小半径曲线之间。
?同一条道路上采用不同计算行车速度设计的路段之间的 过渡。
在标准变更的相互衔接处前、后一定长度范围内主要技术 指标应逐渐过渡,避免产生突变,设计速度高的一端应采用较低 的平、纵技术指标,反之则应采用较高的平、纵技术指标,以使 平、纵线形技术指标较为均衡。

3.回头曲线的设置。
回头曲线是在山区越岭线的特别困难地段,以延长展线方 式克服高差而采用的一种特殊曲线类型。
回头曲线一般是由一个主曲线、 两个辅助曲线和主、辅曲线所夹 的直线段组合而成的复杂曲线。

4.平曲线应有足够的长度
①平曲线的最小长度 平曲线一般由前后缓和曲线和中间圆曲线共三段曲线组成, 每段曲线至少需要3s的时间。 基本型曲线:9s行程 凸型曲线:6s的行程 平曲线最小长度不得小于下表规定。

设计速度(km/h) 120 100

80

60

40

30

20

一般值(m) 600 500 400 300 200 150 100

最小值(m) 200 170 140 100

70

50

40

②小偏角的平曲线长度:--------P80 小偏角曲线的问题:设置了较大的半径也容易把曲线长看成 比实际的要短,造成急转弯的错觉。

小偏角曲线要求的平曲线长度
θ≤7°属于小偏角弯道 。为保证小偏角曲线有足够的长度, 采用α <7°的曲线外矢距E与α=7°时曲线的E相等时的曲线长 为最小平曲线长。

设计速度(km/h) 120

平曲线最小长度

(m)

1400/ α

100

80

60

40

30

20

1200/ α 1000/ α 700/ α 500/ α 350/ α 250/ α

表中的为公路转角值(度),当<2°时,按=2°计。

平纵组合设计
为保证汽车行驶的安全与舒适,应把道路平、纵、横三面结合 作为立体线形来分析研究。平面与纵面线形的协调组合将能在 视觉上自然地诱导司机的视线,并保持视觉的连续性。
1平、纵线形组合设计
当计算行车速度大于或等于 60km小时,必须注重平、纵的合 理组合;而当计算行车速度小于或等于 40km小时,首先应在 保证行驶安全的前提下,正确地运用线形要素规定值(最大、 最小值),在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组 合,并尽量避免和减轻不利组合。平、纵线形组合设计是指在 满足汽车运动学和力学要求前提下,研究如何满足视觉和心理 方面的连续、舒适、与周围环境的协调和良好的排水条件。

1、平、纵组合的设计原则
(1)应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线,并保持视觉的连 续性。任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形,必须 尽力避免。在视觉上能否自然地诱导视线,是衡量平、纵线形 组合的最基本问题。
(2)注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。它不仅影响 线形的平顺性,而且与工程费用相关。对纵面线形反复起伏, 在平面上却采用高标准的线形是无意义的。反之亦然。
(3)选择组合得当的合成坡度,以利于路面排水和行车安全。
(4)注意与道路周围环境的配合。它可以减轻驾驶员的疲劳和 紧张程度,并可起到引导视线的作用。

(2)平曲线与竖曲线大小应保持均衡。
(3)暗、明弯与凸、凹竖曲线。暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖 曲线的组合是合理的,悦目的。对暗与凹、明与凸的组合,当坡差较 大时,会给人留下舍坦坡、近路不走,而故意爬坡、绕弯的感觉。此 种组合在山区难以避免,只要坡差不大,矛盾也不很突出。
(4)平、竖曲线应避免的组合。平、竖曲线重合是一种理想的组合, 但由于地形等条件限制,这种组合往往不是总能争取到的。如果平曲 线的中点与竖曲线的顶(底)点位置错开不超过平曲线长度的四分之 一时,仍然可以获得比较满意的外观。但是,如果错位过大或大小不 均衡就会出现视觉效果很差的线形。

复习
?平面线形; ?缓和曲线设置目的; ?平面线形设计一般原则; ?停车视距、会车视距、超车视距; ?合成坡度、竖曲线; ?道路总体设计原则; ?道路平纵组合设计原则;
?考核知识点:基本概念。



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