第二章 平面设计.ppt
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1、第二章第二章第二章第二章 平面设计平面设计平面设计平面设计第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院平面设计主要考察汽车的行驶轨迹,平面线形要与汽车行驶平面设计主要考察汽车的行驶轨迹,平面线形要与汽车行驶平面设计主要考察汽车的行驶轨迹,平面线形要与汽车行驶平面设计主要考察汽车的行驶轨迹,平面线形要与汽车行驶轨迹相符,才能保证行车安全。轨迹相符,才能保证行车安全。轨迹相符,才能保证行车安全。轨迹相符,才能保证行车安全。汽车行驶轨迹在几何性质上有轨迹连续且圆滑,不出现断头汽车行驶轨迹在几何性质上有轨迹连续且圆滑,不出现断头汽车行驶轨迹在几何性质上有轨迹连续且
2、圆滑,不出现断头汽车行驶轨迹在几何性质上有轨迹连续且圆滑,不出现断头和转折;曲率连续,在任一点上不出现两个曲率值;曲率变化和转折;曲率连续,在任一点上不出现两个曲率值;曲率变化和转折;曲率连续,在任一点上不出现两个曲率值;曲率变化和转折;曲率连续,在任一点上不出现两个曲率值;曲率变化是连续的,在同一点上不出现两个变化值等特征。是连续的,在同一点上不出现两个变化值等特征。是连续的,在同一点上不出现两个变化值等特征。是连续的,在同一点上不出现两个变化值等特征。路线是指公路中线的空间位置。公路的平面是空间路线在水路线是指公路中线的空间位置。公路的平面是空间路线在水路线是指公路中线的空间位置。公路的平
3、面是空间路线在水路线是指公路中线的空间位置。公路的平面是空间路线在水平面上的投影;纵断面是沿道路中线竖直剖切再拓展开的断面,平面上的投影;纵断面是沿道路中线竖直剖切再拓展开的断面,平面上的投影;纵断面是沿道路中线竖直剖切再拓展开的断面,平面上的投影;纵断面是沿道路中线竖直剖切再拓展开的断面,而横断面则是道路中线上的任意一点的法向方向竖直剖切的断而横断面则是道路中线上的任意一点的法向方向竖直剖切的断而横断面则是道路中线上的任意一点的法向方向竖直剖切的断而横断面则是道路中线上的任意一点的法向方向竖直剖切的断面。面。面。面。路线设计是确定路线空间的位置和各部分几何尺寸的工作。路线设计是确定路线空间的
4、位置和各部分几何尺寸的工作。路线设计是确定路线空间的位置和各部分几何尺寸的工作。路线设计是确定路线空间的位置和各部分几何尺寸的工作。制约路线设计的因素主要有社会经济、自然地理、技术条件等。制约路线设计的因素主要有社会经济、自然地理、技术条件等。制约路线设计的因素主要有社会经济、自然地理、技术条件等。制约路线设计的因素主要有社会经济、自然地理、技术条件等。路线设计的主要任务是满足汽车行驶、工程费用最省和平纵路线设计的主要任务是满足汽车行驶、工程费用最省和平纵路线设计的主要任务是满足汽车行驶、工程费用最省和平纵路线设计的主要任务是满足汽车行驶、工程费用最省和平纵横指标均衡、合理、恰当等方面的要求。
5、横指标均衡、合理、恰当等方面的要求。横指标均衡、合理、恰当等方面的要求。横指标均衡、合理、恰当等方面的要求。路线设计的基本程序是先进行平面线形设计(高程测量、横路线设计的基本程序是先进行平面线形设计(高程测量、横路线设计的基本程序是先进行平面线形设计(高程测量、横路线设计的基本程序是先进行平面线形设计(高程测量、横断面测量),再进行纵断面设计,最后进行横断面设计(使土断面测量),再进行纵断面设计,最后进行横断面设计(使土断面测量),再进行纵断面设计,最后进行横断面设计(使土断面测量),再进行纵断面设计,最后进行横断面设计(使土石方数量最省)。石方数量最省)。石方数量最省)。石方数量最省)。江西
6、交通职业技术学院江西交通职业技术学院平面线形要素是指汽车行驶的轨迹与汽车车身纵轴之间的角平面线形要素是指汽车行驶的轨迹与汽车车身纵轴之间的角平面线形要素是指汽车行驶的轨迹与汽车车身纵轴之间的角平面线形要素是指汽车行驶的轨迹与汽车车身纵轴之间的角度关系,分三种情况:度关系,分三种情况:度关系,分三种情况:度关系,分三种情况:角度为零角度为零角度为零角度为零行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为零,则是汽车的行驶轨迹行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为零,则是汽车的行驶轨迹行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为零,则是汽车的行驶轨迹行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为零,则是汽车的行驶轨迹曲率为零,而行驶轨迹曲率为零的线形是
7、直线。曲率为零,而行驶轨迹曲率为零的线形是直线。曲率为零,而行驶轨迹曲率为零的线形是直线。曲率为零,而行驶轨迹曲率为零的线形是直线。角度为常数角度为常数角度为常数角度为常数行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为常数,即是汽车的行驶轨行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为常数,即是汽车的行驶轨行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为常数,即是汽车的行驶轨行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为常数,即是汽车的行驶轨迹曲率为常数,而行驶轨迹的曲率为常数的线形是圆曲线。迹曲率为常数,而行驶轨迹的曲率为常数的线形是圆曲线。迹曲率为常数,而行驶轨迹的曲率为常数的线形是圆曲线。迹曲率为常数,而行驶轨迹的曲率为常数的线形是圆曲线。角度为变数角
8、度为变数角度为变数角度为变数行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为变数,即是汽车的行驶轨行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为变数,即是汽车的行驶轨行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为变数,即是汽车的行驶轨行驶轨迹与车身纵轴之间的角度为变数,即是汽车的行驶轨迹曲率为变数,而行驶轨迹的曲率为变数的线形是缓和曲线。迹曲率为变数,而行驶轨迹的曲率为变数的线形是缓和曲线。迹曲率为变数,而行驶轨迹的曲率为变数的线形是缓和曲线。迹曲率为变数,而行驶轨迹的曲率为变数的线形是缓和曲线。平面线形由直线、圆曲线、缓和曲线三要素构成。三要素组平面线形由直线、圆曲线、缓和曲线三要素构成。三要素组平面线形由直线、圆曲线、缓和曲线三要素构成。
9、三要素组平面线形由直线、圆曲线、缓和曲线三要素构成。三要素组合使用情况通常是:一般公路以直线和圆曲线组合为主;高速合使用情况通常是:一般公路以直线和圆曲线组合为主;高速合使用情况通常是:一般公路以直线和圆曲线组合为主;高速合使用情况通常是:一般公路以直线和圆曲线组合为主;高速公路以圆曲线和缓和曲线的组合为主。各要素在使用中应配置公路以圆曲线和缓和曲线的组合为主。各要素在使用中应配置公路以圆曲线和缓和曲线的组合为主。各要素在使用中应配置公路以圆曲线和缓和曲线的组合为主。各要素在使用中应配置合理得当,并满足汽车安全行驶的要求。合理得当,并满足汽车安全行驶的要求。合理得当,并满足汽车安全行驶的要求。
10、合理得当,并满足汽车安全行驶的要求。第二章第二章第二章第二章 平面设计平面设计平面设计平面设计第二节第二节第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院一、圆曲线半径一、圆曲线半径 圆圆圆圆曲曲曲曲线线线线是是是是路路路路线线线线平平平平面面面面设设设设计计计计中中中中的的的的主主主主要要要要组组组组成成成成部部部部分分分分,常常常常用用用用的的的的单单单单曲曲曲曲线线线线、复复复复曲曲曲曲线线线线、双双双双(多多多多)交交交交点点点点曲曲曲曲线线线线、虚虚虚虚交交交
11、交点点点点曲曲曲曲线线线线、回回回回头头头头曲曲曲曲线线线线等等等等均均均均包包包包含含含含了了了了圆圆圆圆曲曲曲曲线线线线,圆圆圆圆曲曲曲曲线线线线具具具具有有有有易易易易与与与与地地地地形形形形相相相相协协协协调调调调、可可可可循循循循性性性性好好好好、线形美观、容易测设等优点,使用十分普遍。线形美观、容易测设等优点,使用十分普遍。线形美观、容易测设等优点,使用十分普遍。线形美观、容易测设等优点,使用十分普遍。江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院圆曲线的优点:圆曲线的优点:圆曲线的优点:圆曲线的优点:符合地形、布线灵活符合地形、布线灵活符合地形、布线灵活符合地形、布线灵活线形优美线形优
12、美线形优美线形优美圆曲线的缺点:圆曲线的缺点:圆曲线的缺点:圆曲线的缺点:路线较直线长路线较直线长路线较直线长路线较直线长行车受力复杂行车受力复杂行车受力复杂行车受力复杂视距受阻视距受阻视距受阻视距受阻驾驶劳动强度大驾驶劳动强度大驾驶劳动强度大驾驶劳动强度大测设、施工等工作量大、计算复杂测设、施工等工作量大、计算复杂测设、施工等工作量大、计算复杂测设、施工等工作量大、计算复杂一、圆曲线半径一、圆曲线半径江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院圆圆曲曲线线几何元素几何元素为为:一、圆曲线半径一、圆曲线半径江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院n 计计算基点算基点为为交点里程交点里程桩桩号,号,
13、记为记为JDJDn ZY=JD-T ZY=JD-Tn YZ=ZY+L YZ=ZY+Ln QZ=ZY+L/2 QZ=ZY+L/2n JD=QZ+J/2 JD=QZ+J/2n 曲曲线线主点里程主点里程桩桩号号计计算:算:一、圆曲线半径一、圆曲线半径江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院1 1、汽车在圆曲线上的受力特点、汽车在圆曲线上的受力特点n 汽车在平曲线上行驶时会产生离心力,其作用点在汽车的重心,方向汽车在平曲线上行驶时会产生离心力,其作用点在汽车的重心,方向水平背离圆心。水平背离圆心。n受力受力分析:分析:n 横向力横向力X失稳失稳n 竖向力竖向力Y稳定稳定1 1)汽车在平曲线上行驶时力的
14、平衡)汽车在平曲线上行驶时力的平衡n 离心离心力力江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院 由由由由于于于于路路路路面面面面横横横横向向向向倾倾倾倾角角角角一一一一般般般般很很很很小小小小,则则则则sintgsintgsintgsintg=i i i ih h h h,cos1cos1cos1cos1,其其其其中中中中i i i ih h h h称为横向超高坡度。称为横向超高坡度。称为横向超高坡度。称为横向超高坡度。n将离心力将离心力F与汽车重力与汽车重力G分解为平行于路面的横向力分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面和垂直于路面的竖向力的竖向力Y。横向力系数横向力系数:一、圆曲线半径一、圆曲
15、线半径江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院 横横横横向向向向倾倾倾倾覆覆覆覆:汽汽汽汽车车车车在在在在平平平平曲曲曲曲线线线线上上上上行行行行驶驶驶驶时时时时,由由由由于于于于横横横横向向向向力力力力的的的的作作作作用用用用,使使使使汽汽汽汽车车车车绕绕绕绕外外外外侧侧侧侧车车车车轮轮轮轮触触触触地地地地点点点点产产产产生生生生向向向向外外外外横向倾覆。横向倾覆。横向倾覆。横向倾覆。汽汽汽汽车车车车内内内内侧侧侧侧车车车车轮轮轮轮支支支支反反反反力力力力N N N N1 1 1 1为为为为0 0 0 0。2 2)横向倾覆条件分析)横向倾覆条件分析一、圆曲线半径一、圆曲线半径江西交通职业技术
16、学院江西交通职业技术学院 倾覆力矩:倾覆力矩:倾覆力矩:倾覆力矩:XhgXhgXhgXhg横向倾覆平衡条件分析:横向倾覆平衡条件分析:n 稳定力矩:稳定力矩:一、圆曲线半径一、圆曲线半径江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院 倾覆力矩:倾覆力矩:倾覆力矩:倾覆力矩:XhgXhgXhgXhg横向倾覆平衡条件分析:横向倾覆平衡条件分析:n 稳定力矩:稳定力矩:n 稳定、平衡条件稳定、平衡条件:n 汽车在平曲线上行驶时,不产生横向倾覆的最小平曲线半汽车在平曲线上行驶时,不产生横向倾覆的最小平曲线半径径R min:一、圆曲线半径一、圆曲线半径江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院3 3)横向滑移条
17、件分析)横向滑移条件分析n 横向滑移:横向滑移:n 极限平衡条件:极限平衡条件:横向滑移稳定条件:横向滑移稳定条件:一、圆曲线半径一、圆曲线半径江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院4 4)横向稳定性的保证)横向稳定性的保证n现现代代汽汽车车在在设设计计制制造造时时重重心心较较低低,一一般般b2hb2hg g,而而 h h0.5,h0hh0(轨迹线与(轨迹线与(轨迹线与(轨迹线与障碍线间的距离)要清除。当横净距障碍线间的距离)要清除。当横净距障碍线间的距离)要清除。当横净距障碍线间的距离)要清除。当横净距hh0hL视距视距视距视距S S时:时:时:时:式中:式中:式中:式中:(2 2)当曲线
18、长度)当曲线长度)当曲线长度)当曲线长度L L视距视距视距视距S S时:时:时:时:式中:式中:式中:式中:四、平面视距保证四、平面视距保证江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院 设缓和曲线的横净距计算:设缓和曲线的横净距计算:设缓和曲线的横净距计算:设缓和曲线的横净距计算:(1 1)当)当)当)当LSLS时时时时:式中:式中:式中:式中:(2 2)当)当)当)当LSLLSL时时时时:式中:式中:式中:式中:(3 3)当)当)当)当LSLS时时时时:式中:式中:式中:式中:四、平面视距保证四、平面视距保证江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院 3.3.视距包络图视距包络图视距包络图视距包络
19、图 视距包络图的作图步骤:视距包络图的作图步骤:视距包络图的作图步骤:视距包络图的作图步骤:(1 1)按比例画出弯道平面图,在图上示出路面两边缘线)按比例画出弯道平面图,在图上示出路面两边缘线)按比例画出弯道平面图,在图上示出路面两边缘线)按比例画出弯道平面图,在图上示出路面两边缘线(包括路面加宽在内)、路基边缘线(包括路基加宽在内)、(包括路面加宽在内)、路基边缘线(包括路基加宽在内)、(包括路面加宽在内)、路基边缘线(包括路基加宽在内)、(包括路面加宽在内)、路基边缘线(包括路基加宽在内)、路中心线和行车轨迹线。行车轨迹线是距加宽前路面边缘路中心线和行车轨迹线。行车轨迹线是距加宽前路面边缘
20、路中心线和行车轨迹线。行车轨迹线是距加宽前路面边缘路中心线和行车轨迹线。行车轨迹线是距加宽前路面边缘1.5m1.5m处的轨迹线,有缓和曲线时也应示出。处的轨迹线,有缓和曲线时也应示出。处的轨迹线,有缓和曲线时也应示出。处的轨迹线,有缓和曲线时也应示出。(2 2)量取设计视距)量取设计视距)量取设计视距)量取设计视距S S长度定出长度定出长度定出长度定出0 0点。由平曲线的起点与终点。由平曲线的起点与终点。由平曲线的起点与终点。由平曲线的起点与终点向直线方向沿轨迹线量取。点向直线方向沿轨迹线量取。点向直线方向沿轨迹线量取。点向直线方向沿轨迹线量取。(3 3)从)从)从)从0 0点向平曲线方向沿轨
21、迹线把设计视距点向平曲线方向沿轨迹线把设计视距点向平曲线方向沿轨迹线把设计视距点向平曲线方向沿轨迹线把设计视距S S长度,分长度,分长度,分长度,分成若干等分。一般以视距成若干等分。一般以视距成若干等分。一般以视距成若干等分。一般以视距S S长度进行等分,如果图曲线半径较长度进行等分,如果图曲线半径较长度进行等分,如果图曲线半径较长度进行等分,如果图曲线半径较大,轨迹线在大,轨迹线在大,轨迹线在大,轨迹线在S S长度内可近似地看成直线,否则,采用计算之长度内可近似地看成直线,否则,采用计算之长度内可近似地看成直线,否则,采用计算之长度内可近似地看成直线,否则,采用计算之弦长等分。弦长等分。弦长
22、等分。弦长等分。四、平面视距保证四、平面视距保证江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院 (4 4)用直线分别连接相应各点,即保持弧长为)用直线分别连接相应各点,即保持弧长为)用直线分别连接相应各点,即保持弧长为)用直线分别连接相应各点,即保持弧长为S S长度。长度。长度。长度。(5 5)用曲线板内切于各交叉点,画出内切曲线,即为视)用曲线板内切于各交叉点,画出内切曲线,即为视)用曲线板内切于各交叉点,画出内切曲线,即为视)用曲线板内切于各交叉点,画出内切曲线,即为视距包络线。距包络线。距包络线。距包络线。(6 6)视距包络线两端与障碍线相交,在视距包络线与障)视距包络线两端与障碍线相交,在视
23、距包络线与障)视距包络线两端与障碍线相交,在视距包络线与障)视距包络线两端与障碍线相交,在视距包络线与障碍线之间的部分,就是应该清除障碍物的范围,轨迹线至包络碍线之间的部分,就是应该清除障碍物的范围,轨迹线至包络碍线之间的部分,就是应该清除障碍物的范围,轨迹线至包络碍线之间的部分,就是应该清除障碍物的范围,轨迹线至包络线间的距离就是横净距。线间的距离就是横净距。线间的距离就是横净距。线间的距离就是横净距。4.4.视距台开挖视距台开挖视距台开挖视距台开挖 用计算方法或作视距包络图法,求出其横净距后,就可用计算方法或作视距包络图法,求出其横净距后,就可用计算方法或作视距包络图法,求出其横净距后,就
24、可用计算方法或作视距包络图法,求出其横净距后,就可以按比例在各桩号的横断面图上画出视距包络线与障碍线之间以按比例在各桩号的横断面图上画出视距包络线与障碍线之间以按比例在各桩号的横断面图上画出视距包络线与障碍线之间以按比例在各桩号的横断面图上画出视距包络线与障碍线之间应清除障碍物的距离,供施工放样所用。应清除障碍物的距离,供施工放样所用。应清除障碍物的距离,供施工放样所用。应清除障碍物的距离,供施工放样所用。四、平面视距保证四、平面视距保证第二章第二章第二章第二章 平面设计平面设计平面设计平面设计第五节第五节第五节第五节 平面线形的设计与调整平面线形的设计与调整平面线形的设计与调整平面线形的设计
25、与调整江西交通职业技术学院江西交通职业技术学院 1 1平面线形应平面线形应平面线形应平面线形应直捷、连续、顺适直捷、连续、顺适直捷、连续、顺适直捷、连续、顺适,并与地形、地物相适应,并与地形、地物相适应,并与地形、地物相适应,并与地形、地物相适应,与周围环境相协调与周围环境相协调与周围环境相协调与周围环境相协调 2 2行驶力学行驶力学行驶力学行驶力学上的要求是最基本的,上的要求是最基本的,上的要求是最基本的,上的要求是最基本的,视觉和心理视觉和心理视觉和心理视觉和心理上的要求对上的要求对上的要求对上的要求对高速路应尽量满足高速路应尽量满足高速路应尽量满足高速路应尽量满足 3 3保持平面线形的保
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