2022年道路平面线形设计 .pdf

《2022年道路平面线形设计 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年道路平面线形设计 .pdf（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Ch3 道路平面线形设计【本章主要内容】3-1 平面线形概述3-2 直线3-3 圆曲线3-4 缓和曲线（3h)3-5 平面线形的组合与衔接3-6 行车视距3-7 道路平面设计成果【本章学习要求】掌握平面线型的基本组成要素:直线、圆曲线、缓和曲线的设计标准、影响因素及确定方法、要素计算；行车视距的种类及保证；平面设计的设计成果；了解平面线型的组合设计。本章重点：缓和曲线设计与计算、平面设计注意事项，难点：缓和曲线。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 11 页 -3-1 道路平面线形概述基本要求：掌握平面线形的概念，平面线形三要素，了解汽车行驶轨迹对道路线形的要求。重点：

2、平面线形的概念。难点：平面线形三要素。1 平面线形的概念平面线形 道路中线在平面上的水平投影，反映道路的走向。2 平面线形三要素21 汽车行驶轨迹大量的观测和研究表明，行驶中的汽车，其导向抡旋转面与车身纵轴之间的关系对应的行驶轨迹为：1)角度为 0 时，汽车的行驶轨迹为直线；2)角度不变时，汽车的行驶轨迹为圆曲线；3)角度匀速变化时，汽车的行驶轨迹为缓和曲线。行驶中的汽车，其轨迹在几何性质上有以下特征：1)轨迹是连续和圆滑的；2)曲率是连续的；3)曲率的变化是连续的。直线一圆曲线一直线符合第（1）条规律直一缓一圆一缓一直符合第（1）、（2）条规律整条高次抛物线可能符合全部规律，但计算困难，测设

3、麻烦。2.2 平面线形要素直线、圆曲线、缓和曲线称为平面线形的三要素。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 11 页 -3-2 直线基本要求：了解直线的使用特点和适用条件；掌握直线的设计标准及计算。重点：直线的设计标准。难点：路线方位角、转角的计算。1 直线的特点1.1 以最短的矩离连接两目的地；1.2 线形简单，容易测绘；1.3 长直线，行车安全性差；1.4 山区、丘陵区难与地形与周围环境协调。2 设计标准2.1 直线最大长度1）限制理由2）直线最大长度：20V。2.2 直线最小长度 L min 1）同向曲线间的 L min：6V。其中直线很短时，形成所谓的 断背曲线

4、 。2）反向曲线间的 L min：2V。考虑其超高和加宽缓和的需要，以及驾驶人员的操作方便。3 直线的运用3.1 适用条件1）路线完全不受地形、地物限制的平原区或山间的开阔谷地；2）市镇及其近郊或规划耕区等；3）长大桥梁、高架桥、隧道等路段；4）平面交叉口附近，为争取较好的行车和通视条件；5）双车道公路提供超车的路段。3.2 注意问题1）不宜过长；2）长直线上纵坡不宜过大；3）长直线尽头不得设置小半径平曲线；4）不宜过短。4 直线的表达式（补充）已知直线上两点的坐标（X1，Y1）（X2，Y2）则直线的数学表达式为：Y-Y1 X-X1 Y2-Y1 X2-X1 两点间的直线长度：L=（X1-X2）

5、2+（Y1-Y2）2 1/2名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 11 页 -3-3 圆曲线基本要求：了解圆曲线的使用特点和适用条件；掌握圆曲线的设计标准及要素计算。重点：圆曲线半径的设计标准。难点：曲线桩号的敷设。规范规定：各级公路不论转角大小，均应设置曲线。1 特点圆曲线是路线上常采用的最简单的曲线，其主要特点是：1）曲线上任意点的曲率半径为常数，故测设比缓和曲线简便；2）汽车在曲线上行驶时受到离心力；3）汽车在曲线上行驶时要多占用宽度；4）视距条件差；2 圆曲线半径2.1 圆曲线半径计算的一般公式R=V2/127(i)-取整！关于值：横向力存在，对行车会产生影响。

6、主要表现为：（1）危及行车安全，使汽车产生侧滑或倾覆的危险要求：u0、u b/2hg（2）增加操纵困难，（3）增加燃料消耗和轮胎磨损，（4）行旅不舒适。2.2 考虑因素1）行车2）施工3）地形4）线形均衡5）纵坡2.3 设计标准1）极限最小半径R1：仅保证行车安全，在任何条件下均必须满足。按=0.15,i=8%计算,见表 3-4、5。2）一般最小半径R2：考虑使用质量、线形协调、等级提高等多方面的因素，设计时尽量采用大于或等于R2 的值。按相应的，i 计算，见表 3-4、5。3）不设超高最小半径R3：R 很大时，车辆在弯道上行驶所受的离心力很小，可不设超高。按=0.04，i=-2%计算，见表

7、3-8。4）不设缓和曲线最小半径R4 公路：R1 R2 R3=R4 城市道路：R1 R2 R3 2.0%7500 5250 3350 1900 800 450 200 4)最大半径规范规定 Rmax10000 为宜。3 圆曲线的几何要素切线长 T=R tg/2 曲线长 L=/180 R 外失矩 E=R（sec/2 1）校正数 J=2T-L 4 桩号敷设JD-T ZY+L/2 QZ+L/2 YZ-T+J JD 例：某道路有一弯道，转角=38o30，弯道半径R=400m，交点JD 的桩号为K17+568.38，试计算该弯道敷设了圆曲线后三个特征点的桩号。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理

8、-第 5 页，共 11 页 -3-4 缓和曲线基本要求：掌握缓和曲线的定义、作用、要素计算方法及设计标准；了解回旋参数A 的意义。重点：带有缓和曲线的平曲线的要素计算。难点：缓和曲线的设计标准。缓和曲线是指在直线和圆曲线或者半径不同的同向圆曲线之间，设置的曲率连续变化的曲线。1 缓和曲线的作用1.1 线形缓和1.2 行车缓和1.3 超高缓和1.4 加宽缓和2 缓和曲线线形的选择假设汽车从 R=的直线段，过渡到半径为 R 的圆曲线上时，R 是均匀变化的（R）。在过渡过程中，汽车以等速v（m/s）通过 L s 距离，所用时间 t(s)，驾驶员以等角速度 顺适转动方向盘，汽车前轮转向角由0 逐渐变化

9、到（定值），则=k t。K 为转向齿轮系数。汽车轴距d，轨迹半径 r，则 r=d/tg很小,则 tg则 r=d/=d/(kt)t=d/(kr)汽车以 v 等速前进，t 时间后：L s=v t=vd/(kr)令 vd/k=A2 可得L s r=A2 满足回旋线方程，则用回旋线作为缓和曲线。推证说明，汽车匀速从直线进入圆曲线（或相反）其行驶轨迹的弧长与曲线的曲率半径之乘积为一常数。此轨迹与数学上的回旋曲线相一致。我国规范规定取回旋线作为缓和曲线。3 回旋曲线的数学表达式3.1 基本表达式：rl=A2 3.2 参数表达式：x=l-l3/40r2+l5/3456r4=l-l5/40R2 Ls2 y=l

10、2/6r-l4/336r3+l6/42240r5=l3/6RLs l7/336R3Ls3 3.3 回旋曲线的要素计算（略）4 带有缓和曲线的道路平曲线几何要素切线增值：q=Ls/2 主圆曲线的内移值：p=Ls2/24R 缓和曲线角：0=28.6479Ls/R（）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 11 页 -=Ls/2R（rad）总切线长：T=(R+p)tg/2+q 总曲线长：L=(-20)(/180)R+2Ls 外矩：E=(R+p)sec/2-R 校正数：J=2T-L 5 桩号敷设JD-T ZH+Ls HY+(L-2Ls)/2 QZ+(L-2Ls)/2 YH+Ls

11、HZ-T+J JD 例题：在平原区某二级公路有一弯道R=400m，Ls=70m,交点JD 的桩号为K17+568.38,转角=3830，试计算该曲线上设置缓和曲线后的五个基本桩号。6 设计标准6.1 缓和曲线的最小长度1）依离心加速变化率：操纵驾驶从容，旅客感觉舒适;2）依司机操作反应时间：Ls=V/1.2 3）超高渐变率适中：Ls=B i/P 4）使线型协调、和谐：Ls：Ly：Ls=1：1：11：2：1 标准规定了各级公路缓和曲线最小长度如P.51 表 3-6。各级公路缓和曲线最小长度设计速度（Km/h)120 100 80 60 40 30 20 缓和曲线最小长度(m)100 85 70

12、50 35 25 20 6.2 缓和曲线的省略规范规定下列情况之下可不设缓和曲线。1)四级公路可不设缓和曲线2）直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于 不设超高最小半径 时；3）半径不同的同向圆曲线之间，符合下述条件时可不设缓和曲线而构成复曲线。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 11 页 -A小圆半径大于 不设超高最小半径 时B小圆半径大于 小圆临界曲线半径 且符合下列条件之一时复曲线中的小圆临界曲线半径设计速度（Km/h)120 100 80 60 40 30 20 临界曲线半径(m)2100 1500 900 500 250 130-小圆曲线按规定设置相当于最

13、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。计算行车速度 80km/h 时，大圆半径与小圆半径之比1.5 计算行车速度 80km/h 时，大圆半径与小圆半径之比2 7 回旋参数 A的确定从视觉要求出发，当缓和曲线很短使缓和曲线角3时，则缓和曲线极不明显，在视觉上易被忽略，但若缓和曲线过长值大于 29时，圆曲线与缓和曲线不能很好协调，因此，从适宜的缓和角度值（3-29）范围可推导出适宜的A 值。由0=28.6479Ls/R 得 Ls=R 0/28.6479 而 A2=Ls R 将=3、=29分别代入得 R/3AR 设计中，一般当 R 接近于 100m，取 A=R R100m

14、 时，AR R 较大或接近于 3000m 时，A=R/3 R3000m 时，AR/3 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 11 页 -3-5 平面线形的组合与衔接1 一般原则1.1 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；1.2 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足；1.3 保持平面线形的均衡与连贯；1.4 应避免连续急弯；1.5 平曲线应有足够的长度。2 平面线形要素组合的类型2.1 简单型曲线：直线圆曲线 直线条件：圆曲线半径R不设超高最小半径R 不设。2.2 基本型曲线：直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直

15、线条件：20 回旋线 圆曲线 回旋线长度之比最好设成1：1：1 1：2：1 2.3 S型曲线：用两个回旋线连接两个反向圆曲线的组合。相邻两个回旋线参数最好相等，A1/A21.5 为宜。须插入短直线时，其长度L（A1+A2）/40。两圆曲线半径之比不宜过大，以R2/R1=1 1/3 为宜。2.4 卵型曲线：用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。回旋参数 A 宜在下列界限之内：R2/2 A R2 两圆曲线半径之比宜在下列界限之内：0.2R2/R1 0.8 两圆曲线的间距宜在下列界限之内：0.003 D/R2 0.03 R1-大圆半径，R2-小圆半径2.5 凸型曲线：两同向回旋线间不插入圆曲线而直接

16、径向衔接的组合。在严格受地形、地物限制处方可采用。2.6 复合型曲线：两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互衔接的组合。两回旋线参数之比宜为：A2/A1=1/1.5 除受地形和其他特殊限制的地方一般很少使用。2.7 C 型曲线：同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接。特殊地形条件下方可采用。28 复曲线：两个或两个以上半径不同、转向相同的圆曲线径相衔接。满足缓和曲省略条件（2）方可采用。29 回头曲线：在山区公路为克服高差在同一坡面上展线时所采用的、其圆心角一般接近或大于 180o 的曲线。前后线形应有连续性，两头宜布设过渡性曲线。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 1

17、1 页 -3-6 行车视距基本要求：掌握行车视距的种类、定义、各级公路对行车视距的要求。重点：停车视距。1 行车视距的定义为保证行车安全，当司机看到一定距离外的障碍物或迎面来车时，进行汽车刹车或绕过它们而在路上行驶所必须的安全距离，称为行车视距2 行车视距种类及计算2.1 停车视距：汽车在路上行驶时，司机看到前方障碍物，紧急安全制动所需的最短距离。S停 S反+S制+S安（i)+S安2.2 会车视距：两辆对向行驶的汽车在同一车道上及时刹车所必须的距离。S会2S停2.3 超车视距：汽车行驶时为超越前车所必须的距离。S超 S+S+S+S高速公路、一级公路停车视距设计速度（m/h)停车视距(m)二、三

18、、四级公路停车视距、会车视距与超车视距设计速度（m/h)停车视距(m)会车视距(m)超车视距(m)城市道路的各类视距规范上无明确规定值，由具体情况计算。3 各级公路对视距的要求规范规定：1）高速公路、一级公路采用停车视距（分向，分道行驶）；2）其它各等级公路应满足会车视距的要求，其长度2 S 停3）工程特殊困难或受其它条件限制地段，可采用S 停，但必须采取措施分道行驶，对向行驶的双车道公路要求有一定比例路段保证S 超。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 11 页 -3-7 道路平面设计成果1 直线、曲线转角一览表（如表3-14）2 路线平面图（如图3-25、27）道

19、路平面设计图是道路设计文件的重要组成部分。该图全面、清晰地反映了道路平面位置和道路所经过地区的地形、地物等情况，它是设计人员设计意图的重要体现。平面设计图无论是提供有关部门审批、专家评议，还是日后指导施工等都有重要作用。1）绘图比例：公路一般为1：2000-1：5000；城市道路一般为 1：500-1：1000。2）测绘范围：公路一般为中线两侧各200-250m；城市道路一般为红线两侧各20-50m。3）测绘内容：沿线的地形、地物，路线（标出里程桩号，断链，平曲线要素及主要桩位）、水准点、大中桥、沿线交叉、隧道、主要沿线施工的位置等。高等级公路尚应示出坐标格网，导线点，列出导线点及交点坐标表。城市道路平面图应标明道路中心线、车行道线、人行道线、绿化带、交通岛、人行横道线、雨水口、窨井、交叉口等。3 逐桩坐标表（如表3-15）4 其它成果征用土地表总里程及断桩断链表；赔偿树木、青苗数量表；拆迁建筑表；折迁电力电讯设施表等。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 11 页 -