公路设计第讲平面设计讲稿.ppt
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1、公路设计第讲平公路设计第讲平面设计面设计第一页,讲稿共五十一页哦 道路的平纵断面示意图第二页,讲稿共五十一页哦第三页,讲稿共五十一页哦n 路路线线平平面面设设计计:在在路路线线平平面面图图上上研研究究道道路路的的基基本本走走向向及线形的过程。及线形的过程。n 路路线线纵纵断断面面设设计计:在在路路线线纵纵断断面面图图上上研研究究道道路路纵纵坡及坡长的过程。坡及坡长的过程。n 路线横断面设计:路线横断面设计:在路线横断面图上研究路基断面形在路线横断面图上研究路基断面形状的过程。状的过程。n 路路线线设设计计:指指确确定定路路线线空空间间位位置置和和各各部部分分几几何何尺尺寸寸的工作。的工作。第四
2、页,讲稿共五十一页哦 一一般般是是先先定定平平面面,并并沿沿这这个个平平面面线线形形进进行行勘勘查查测测量量,以以取取得得地地面面线线、地地质质及及水水文文地地质质等等资资料料。然然后后再再设设计计纵纵断断面面和和横横断断面面。为为求求得得线线形形的的均均衡衡和和减减少少土土石石方方工工程程量量,必必要要时时再再修修改改平平面面位位置置。这这样样经经过过几几次次反反复复,可可望望得得到到一一个个令令人人满意的结果。满意的结果。设计顺序:设计顺序:第五页,讲稿共五十一页哦(一)(一)汽车行驶轨迹汽车行驶轨迹 (1)汽汽车车运运行行轨轨迹迹是是连连续续的的、圆圆滑滑的的,即在任何一点不出现错头和破
3、折;即在任何一点不出现错头和破折;(2)其其曲曲率率是是连连续续的的,即即轨轨迹迹上上任任意意一一点不出现两个曲率值;点不出现两个曲率值;(3)其其曲曲率率的的变变化化率率是是连连续续的的,即即轨轨迹迹上任意一点不出现两个曲率变化率的值。上任意一点不出现两个曲率变化率的值。二、平面线形设计的基本要求二、平面线形设计的基本要求(Essential Demand of Plane Line Design)第六页,讲稿共五十一页哦n行驶中汽车的轨迹的几何特征:行驶中汽车的轨迹的几何特征:n(1 1)轨轨迹迹连连续续。这这个个轨轨迹迹是是连连续续的的和和圆圆滑滑的的,即即在在任任何何一点上下出现错头和
4、破折;一点上下出现错头和破折;2-1 不连续的平面线形不连续的平面线形第七页,讲稿共五十一页哦n(2 2)曲曲率率连连续续。其其曲曲率率是是连连续续的的,即即轨轨迹迹上上任任一一点点不出现两个曲率的值。不出现两个曲率的值。2-曲率不连续的平面线形曲率不连续的平面线形a)路线图路线图b)曲率图曲率图直线圆直线直线圆直线:不满足第二、不满足第二、三条性质,但满三条性质,但满足第一条要求,足第一条要求,满足了车辆的直满足了车辆的直行和转向要求,行和转向要求,可作为低等级山可作为低等级山区道路采用。区道路采用。第八页,讲稿共五十一页哦n(3 3)曲曲率率变变化化连连续续。其其曲曲率率的的变变化化率率是
5、是连连续续的的,即即轨轨迹迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。上任一点不出现两个曲率变化率的值。2-曲率连续的平面线形曲率连续的平面线形第九页,讲稿共五十一页哦(二)(二)平面线形要素平面线形要素 1、汽车导向轮旋转面与车身纵轴的关系:、汽车导向轮旋转面与车身纵轴的关系:(1)角度为零;)角度为零;直线直线 (2)角度为常数;)角度为常数;圆曲线圆曲线(3)角度为变数。)角度为变数。缓和曲线缓和曲线第十页,讲稿共五十一页哦 2、平面线形的三要素:、平面线形的三要素:1)直线直线曲率为零的线形;曲率为零的线形;2)圆曲线圆曲线曲率为常数的线形;曲率为常数的线形;3)缓和曲线缓和曲线曲率为变数的线
6、形。曲率为变数的线形。现现代代道道路路每每线线形形正正是是由由上上述述三三种种线线形构成的,称为形构成的,称为“平面线形三要素平面线形三要素”。第十一页,讲稿共五十一页哦第十二页,讲稿共五十一页哦第二节第二节 直线直线一、直线的特点(一、直线的特点(The Character of Straight Line)1、优点、优点 (1)因因为为两两点点之之间间以以直直线线为为最最短短,一一般般在在定定线线时时,只只要要地地势势平平坦坦、无无大大的的地地面面障障碍碍物物,定定线线人人员员都都首首先先考考虑虑采采用用直直线通过;线通过;(2)笔笔直直的的道道路路给给人人以以短短捷捷、直直达达的的良良好
7、好印印象象,给给人以美的感受人以美的感受;(3)汽汽车车在在直直线线行行驶驶时时受受力力简简单单,方方向向明明确确,驾驾驶驶操作简易操作简易;(4)从从测测设设上上看看,直直线线只只需需定定出出两两点点,就就可可方方便便地地测测定方向和距离定方向和距离。第十三页,讲稿共五十一页哦 2、缺点、缺点 (1)过过长长的的直直线线易易使使驾驾驶驶员员感感到到单单调调、疲疲倦倦,难难以以目目测测车车间间距距离离,于于是是产产生生尽尽快快驶驶出出直直线线的的急急躁躁情情绪绪,车车速速一一再再加快,很容易造成交通事故;加快,很容易造成交通事故;(2)在在地地形形变变化化复复杂杂地地段段,直直线线线线形形难难
8、于于与与地地形形相相协协调调,造造成成工工程程费费用用显显著增高。著增高。第十四页,讲稿共五十一页哦二、直线的运用(二、直线的运用(Application of Straight Line)n 1.宜采用直线线形的路段:宜采用直线线形的路段:n(1)不不受受地地形形、地地物物限限制制的的平平坦坦地地区区或或山山间间的的开开阔阔谷谷地;地;n(2)市市镇镇及及其其近近郊郊,或或规规划划方方正正的的农农耕耕区区等等以以直直线线条条为为主主的地区;的地区;n(3)长的桥梁、隧道等构造物路段;)长的桥梁、隧道等构造物路段;n(4)路线交叉点及其前后;)路线交叉点及其前后;n(5)双车道公路提供超车的路
9、段。)双车道公路提供超车的路段。第十五页,讲稿共五十一页哦n(1)在在直直线线上上纵纵坡坡不不宜宜过过大大,因因长长直直线线再再加加下下陡陡坡坡更更易导致高速度。易导致高速度。n(2)长长直直线线与与大大半半径径凹凹竖竖曲曲线线组组合合为为宜宜,这这样样可可以以使使生生硬硬呆板的直线得到一些缓和。呆板的直线得到一些缓和。n2.当采用长的直线线形时,应注意的问题当采用长的直线线形时,应注意的问题:第十六页,讲稿共五十一页哦n2.当采用长的直线线形时,应注意的问题当采用长的直线线形时,应注意的问题:n(3)道道路路两两侧侧过过于于空空旷旷时时,宜宜采采取取植植不不同同树树种种或或设设置置一定建筑物
10、、雕塑、广告牌等措施,以改善单调的景观。一定建筑物、雕塑、广告牌等措施,以改善单调的景观。n(4)长直线或长下坡的尽头的平曲线,除曲线半径、)长直线或长下坡的尽头的平曲线,除曲线半径、超高、视距等必须符合规定外,还必须采取设置标志、超高、视距等必须符合规定外,还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。增加路面抗滑能力等安全措施。第十七页,讲稿共五十一页哦标标准准规规定定:直直线线的的最最大大与与最最小小长长度度应应有有所所限限制制。一一条条公公路路的的直直线线与与曲曲线线的的长长度度设设计计应应合理。合理。德德国国规规定定直直线线的的最最大大长长度度(以以米米计计)为为20V(计计算算行
11、行车车速速度度,km/h)(适适于于高高速速公公路路V100km/hV100km/h)。)。公公路路线线形形首首先先考考虑虑的的不不是是在在平平面面线线形形上上尽尽量量多多采采用用直直线线,或或者者是是必必须须由由连连续续的的曲曲线所构成,而是线所构成,而是必须采用与自然地形相协调的线形必须采用与自然地形相协调的线形。合理利用地形和避免采用合理利用地形和避免采用长长直直线线。在在公公路路工工程程技技术术标标准准中中,由由于于缺缺乏乏资资料料目目前前尚尚无无明明确确规规定定,但但在在公公路路路路线线设设计计规规范范中中已已明明确确在在确确定定直直线线长长度度时时,必必须须持持谨谨慎慎态态度度,尽
12、尽量量不不采采用用较较长长的的直直线线。直直线线的最大长度可参见下表的最大长度可参见下表。3.最大直线长度问题:最大直线长度问题:第十八页,讲稿共五十一页哦1同向曲同向曲线间线间的直的直线线最小最小长长度度互互相相通通视视的的同同向向曲曲线线间间若若插插以以短短直直线线(称称为为断断背背曲曲线线),容容易易产产生生把把直直线线和和两两端端曲曲线线看看成成为为反反向向曲曲线线的的错错觉觉,造造成成驾驾驶驶员员操操作作失失误误,在在设设计计中这种情况应尽量避免。中这种情况应尽量避免。规范规范规定:规定:u 当当设计速度设计速度60km/h60km/h时,同向曲线间的直线最小时,同向曲线间的直线最小
13、长度(以长度(以m m计)以不小于设计速度(以计)以不小于设计速度(以km/hkm/h计)的计)的6 6倍倍为宜;为宜;u 对于对于设计速度设计速度40km/h40km/h时,参考执行即可。时,参考执行即可。u 在受到条件限制时,宜将同向曲线改为大半径曲在受到条件限制时,宜将同向曲线改为大半径曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或C C形曲线。形曲线。三、直线的最小长度(三、直线的最小长度(The Minimum Length of Straight Line)第十九页,讲稿共五十一页哦第二十页,讲稿共五十一页哦2反向曲反向曲线间线间的直的直线线最小最小长长度度
14、转向相反的两圆曲线之间,考虑到为设置超高和加宽转向相反的两圆曲线之间,考虑到为设置超高和加宽缓和段的需要,以及驾驶员转向的需要,应设置一定长度缓和段的需要,以及驾驶员转向的需要,应设置一定长度的直线。的直线。规范规范规定规定:当设计速度当设计速度60km/h时,反向曲线间直时,反向曲线间直线最小长度(以线最小长度(以m计)以不小于设计速度(以计)以不小于设计速度(以km/h计)的计)的2倍为宜。倍为宜。当设计速度当设计速度40km/h时,可参照上述规定执行。时,可参照上述规定执行。当直线两端设置有缓和曲线时,也可以直接相连,构成当直线两端设置有缓和曲线时,也可以直接相连,构成S型曲线。型曲线。
15、第二十一页,讲稿共五十一页哦 一、圆曲线的几何元素一、圆曲线的几何元素(The Geometry Element of Circular Curve)n各各级级公公路路和和城城市市道道路路不不论论转转角角大大小小均均应应设设置置平平曲曲线线,而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。n路路线线平平面面线线形形中中常常用用的的单单曲曲线线、复复曲曲线线、双双交交点点或或多多交交点点曲线、虚交点曲线、回头曲线等中一般均包含了圆曲线。曲线、虚交点曲线、回头曲线等中一般均包含了圆曲线。n圆圆曲曲线线具具有有易易与与地地形形相相适适应应、可可循循性性好好、线线形形美美观观、易于
16、测设等优点,使用十分普遍。易于测设等优点,使用十分普遍。第三节 圆曲线(Circular Curve)第二十二页,讲稿共五十一页哦n圆圆曲曲线线几何元素几何元素为为:式中:式中:T切线长切线长(m);L曲线长曲线长(m);E外距外距(m);J超距(校正数)超距(校正数)(m);R圆曲线半径圆曲线半径(m);转角(度)。转角(度)。第二十三页,讲稿共五十一页哦n 计计算基点算基点为为交点里程交点里程桩桩号,号,记为记为JDJD,n ZY=JD-TZY=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
17、点里程桩桩号号计计算:算:第二十四页,讲稿共五十一页哦 (一)汽车行驶时横向稳定性分析(一)汽车行驶时横向稳定性分析 1.1.汽车在曲线上行驶所受的离心力汽车在曲线上行驶所受的离心力YX二、圆曲线半径(二、圆曲线半径(The Radius of Circular Curve)第二十五页,讲稿共五十一页哦1.1.汽车在弯道上行驶所受的离心力。汽车在弯道上行驶所受的离心力。假定:假定:汽车在圆曲线上作匀速圆运动。汽车在圆曲线上作匀速圆运动。离心力:离心力:汽车在弯道上,由于惯性产生离汽车在弯道上,由于惯性产生离心力。心力。作用点:作用点:汽车重心汽车重心 方向:方向:水平背离水平背离圆心圆心大小:
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