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第二章-道路平面设计.pptx
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1、2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形2.2 圆曲线圆曲线2.3 缓和曲线缓和曲线 2.4 弯道的超高与加宽弯道的超高与加宽2.5 行车视距行车视距2.6 平面线形的组合与衔接平面线形的组合与衔接2.7 路线的平面交叉路线的平面交叉2.8 路线平面图的绘制路线平面图的绘制道路勘测设计 中国地质大学n路线路线-指道路中线。n线形线形-道路中线的空间形状。2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 1.1.路线路线(route of road)(route of road)n路线的平面路线的平面(horizontal)-道路中线在水平面上的投影。n路线纵断面路线纵断面(vertic
2、al)-沿着中线竖直剖切,再行展开。n公路横断面公路横断面(cross-sectional)-中线各点的法向切面。中线中线 2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 1.1.路线路线(route of road)(route of road)n(1)平面线形)平面线形(horizontal alignment)要素要素 曲率为零的线形.直线;曲率为常数的线形.圆曲线;曲率为变数的线形.缓和曲线。n(2)直线)直线(tangent)n(3)圆曲线)圆曲线(circular curve)n(4)缓和曲线)缓和曲线(transition curve)n 可以作为缓和曲线的有:回旋曲线、三
3、次抛物线、双纽曲线,常用的是回旋曲线。直线、圆曲直线、圆曲线、缓和曲线、缓和曲线称为线称为“平平面线形三要面线形三要素素”2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 1.1.路线路线(route of road)(route of road)(1)直线)直线(tangent)的特点:的特点:1 1)路路路路线线线线短短短短捷捷捷捷、行行行行车车车车方方方方向向向向明明明明确确确确、视视视视距距距距良良良良好好好好、行行行行车车车车快快快快速速速速、驾驶操作简单。驾驶操作简单。驾驶操作简单。驾驶操作简单。2 2)线形简单,容易测设。)线形简单,容易测设。)线形简单,容易测设。)线形简单
4、,容易测设。3 3)直直直直线线线线路路路路段段段段能能能能提提提提供供供供较较较较好好好好的的的的超超超超车车车车条条条条件件件件(所所所所以以以以双双双双车车车车道道道道的的的的公路间隔适当处要设置一定长度的直线)。公路间隔适当处要设置一定长度的直线)。公路间隔适当处要设置一定长度的直线)。公路间隔适当处要设置一定长度的直线)。2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 4 4)从行车的安全和线形美观来看:)从行车的安全和线形美观来看:)从行车的安全和线形美观来看:)从行车的安全和线形美观来看:过过过过长长长长的的的的直直直直线线线线,线线线线形
5、形形形呆呆呆呆板板板板,行行行行车车车车单单单单调调调调,易易易易疲疲疲疲劳劳劳劳;也也也也易易易易发发发发生生生生超超超超车车车车和和和和超超超超速速速速行行行行驶驶驶驶,行行行行车车车车时时时时司司司司机机机机难难难难以以以以估估估估计计计计车间距离;在直线上夜间对向行车易产生眩光。车间距离;在直线上夜间对向行车易产生眩光。车间距离;在直线上夜间对向行车易产生眩光。车间距离;在直线上夜间对向行车易产生眩光。5 5)只只只只能能能能满满满满足足足足两两两两个个个个控控控控制制制制点点点点的的的的要要要要求求求求,难难难难与与与与地地地地形形形形及及及及周周周周围围围围环环环环境相协调。境相协
6、调。境相协调。境相协调。2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 (2 2)直线的标准规定:)直线的标准规定:)直线的标准规定:)直线的标准规定:1 1)直线最大长度)直线最大长度)直线最大长度)直线最大长度n n前苏联前苏联前苏联前苏联8km8km;美国;美国;美国;美国3mile3mile。n n总总总总的的的的原原原原则则则则:公公公公路路路路线线线线形形形形应应应应与与与与地地地地形形形形相相相相适适适适应应应应,与与与与景景景景观观观观相相相相协协协协调调调调,直直直直线线线线的的的的最最最最大大大大长长长长度度度度应应应应有有有有所所所
7、所限限限限制制制制,当当当当采采采采用用用用长长长长的的的的直直直直线线线线线线线线形形形形时时时时,为为为为弥弥弥弥补补补补景景景景观观观观单单单单调调调调的的的的缺缺缺缺陷陷陷陷,应应应应结结结结合合合合具具具具体体体体情情情情况况况况采取相应的技术措施。采取相应的技术措施。采取相应的技术措施。采取相应的技术措施。2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 2 2)采用长的直线线形时,应注意的问题:)采用长的直线线形时,应注意的问题:直线的最大长度应有所限制。当采用长的直线线直线的最大长度应有所限制。当采用长的直线线形时,为弥补景观单调之缺陷,应
8、结合沿线具体情况形时,为弥补景观单调之缺陷,应结合沿线具体情况采取相应的技术措施并注意下述问题:采取相应的技术措施并注意下述问题:长直线上纵坡不宜过大,因长直线再加下陡长直线上纵坡不宜过大,因长直线再加下陡坡行驶更易导致高速度坡行驶更易导致高速度 长长直直线线与与大大半半径径凹凹形形竖竖曲曲线线组组合合为为宜宜,可可以以使生硬呆板的直线得到一些缓和使生硬呆板的直线得到一些缓和 2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 哪一个最优?哪一个最优?两侧地形过于空旷时,
9、宜采取种植不同两侧地形过于空旷时,宜采取种植不同树树种种或设置一定或设置一定建筑物建筑物、雕塑雕塑、广告牌广告牌 等措施,以等措施,以改善单调的景观。改善单调的景观。长长直直线线或或长长下下坡坡尽尽头头的的平平曲曲线线必必须须采采取取设设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施置标志、增加路面抗滑能力等安全措施 2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 美美国国俄俄勒勒冈冈州州典典型型沙沙漠漠公公路路香榭丽舍与凯旋门德德 国国 柏柏 林林2)直线的最小长度 同向曲线同向曲线间的直线最小长度 同向曲线同向曲线(adjacent curve in one d
10、irec-tion)-指两个转向相同的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。A.当60km/h时,直线最小长度(以m计)(以km/h计)为宜 B.当40km/h时,可参照上述规定执行 2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 2)直线的最小长度n反向曲线反向曲线间的直线最小长度n 反向曲线反向曲线(reverse curve)-指两个转向相反的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。n A.当60km/h时,直线最小长度(以m计)(以km/h计)为宜n B.当40km/h时,可参照上述规定执行 n C.特别困难四级15 m 2.1 2.1 路线平面的基本
11、线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 n断背曲线: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,容容易易产产生生把把直直线线和和两两端端的的曲曲线线看看成成为为反反向向曲曲线线的的错错觉觉,当当直直线线过过短短时时甚甚至至把把两两个个曲曲线线看看成成是是一一个个曲曲线线,这这种种线线形形破破坏坏了了线线形形的的连连续续性性,且且容容易易造造成成驾驾驶驶操操作作的的失失误误,通通常常称称为为断断背背曲曲线线。设设计计中中应尽量避免。应尽量避免。2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 2.1 2.1 路线平面的
12、基本线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 断背曲线断背曲线XY直线的计算 2.1 2.1 路线平面的基本线形路线平面的基本线形 2.2.平面线形组成平面线形组成 2.2 2.2 圆曲线圆曲线 1.1.概述概述(1)圆曲线线形特征:)圆曲线线形特征:1)曲曲线线上上任任意意一一点点的的曲曲率率半半径径R=常常数数,故故测测设设比比缓缓和曲线简便。和曲线简便。2)汽汽车车在在圆圆曲曲线线上上的的行行驶驶要要受受到到离离心心力力;在在平平曲曲线线上行驶时要多占路面宽。上行驶时要多占路面宽。3)视距条件差,容易发生交通事故。视距条件差,容易发生交通事故。4)较较大大半半径径的的长长
13、缓缓圆圆曲曲线线具具有有线线形形美美观观、顺顺适适、行行车舒适等特点。故常采用。车舒适等特点。故常采用。n 超高超高(superelevation)指的是汽车在圆曲线上行驶时,受横向力或离心力作用会产生滑移或倾覆,为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力,保证汽车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线,在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡。n 当圆曲线半径小于不设超高的最小半径时,为抵消一部分横向力,将行车道绕旋转轴旋转,逐渐形成外侧高内侧低的单一横向坡度,这种设置称为超高超高。n横向力横向力和竖向力竖向力是反映汽车行驶稳定性的两个重要因素,横向力是不稳定因素,竖向力是
14、稳定因素。但大小相等的横向力作用在不同的汽车上有不同的稳定程度,例如,5000N的横向力作用在小汽车上,可会使其产生横向倾覆,而作用在重型载重汽车上则安然无恙。为了准确地衡量汽车在圆曲线上行驶时的稳定、安全和舒适程度,采用横向力与竖向力的比值,称为横向力系数(用横向力系数(用u表示),表示),它近似地可看作单位车重上受到的横向力。2.2 2.2 圆曲线圆曲线 1.1.概述概述哪一个最大?哪一个最大?哪一个最大?哪一个最大?哪一个最小?哪一个最小?哪一个最小?哪一个最小?2.2 2.2 圆曲线圆曲线 1.1.概述概述(2)平曲线长度)平曲线长度 1)平曲线最小长度规定)平曲线最小长度规定 从驾驶
15、员操纵方便、行车舒适性以及视觉要求来看,应对平曲线长度加以限制。公路按6s行程长度控制;条件许可的按9s控制:LS:LY:LS1:1:1,才能使其线形美观、顺畅。2.2 圆曲线 2.2.设计标准设计标准(2)平曲线长度)平曲线长度 2)小转角时的平曲线长度)小转角时的平曲线长度 当公路转角小于或等于7时,曲线长度往往看上去较实际长度为短。因为在曲线两端附近的曲线部分被误认为是直线,只有在交点附近的部分才能看出是曲线,这就会给驾驶员造成急转弯的错觉。2.2 圆曲线 2.2.设计标准设计标准2.2 圆曲线 2.2.圆曲线半径的确定圆曲线半径的确定(1)一一般般情情况况下下宜宜采采用用极极限限最最小
16、小半半径径的的48倍倍或或超超高为高为24的圆曲线半径;的圆曲线半径;(2)地地形形条条件件受受限限制制时时,应应采采用用大大于于或或接接近近于于一一般般最小半径的圆曲线半径;最小半径的圆曲线半径;(3)地地形形条条件件特特别别困困难难不不得得已已时时,方方可可采采用用极极限限最最小半径;小半径;(4)应应同同前前后后线线形形要要素素相相协协调调,使使之之构构成成连连续续、均均衡的曲线线形衡的曲线线形2.2 圆曲线 2.2.圆曲线半径的确定圆曲线半径的确定(5)应应同同纵纵面面线线形形相相配配合合,应应避避免免小小半半径径曲曲线线与与陡陡坡相重叠;坡相重叠;(6)每每个个弯弯道道半半径径值值的
17、的确确定定,应应根根据据实实地地的的地地形形、地地物物、地地质质、人人工工构构造造物物及及其其它它条条件件的的要要求求,用用外外距距、切切线线长长、曲曲线线长长、曲曲线线上上任任意意点点线线位位、合合成成纵纵坡等控制条件反算,并结合标准综合确定。坡等控制条件反算,并结合标准综合确定。2.2 圆曲线 4.4.圆曲线的计算圆曲线的计算(1)单圆曲线,其曲线几何要素为)单圆曲线,其曲线几何要素为:(2)曲线主点桩号计算如下:)曲线主点桩号计算如下:ZY(桩号)(桩号)=JD(桩号)(桩号)T QZ(桩号)(桩号)=YZ(桩号)(桩号)L/2 YZ(桩号)(桩号)=ZY(桩号)(桩号)+L JD(桩号
18、)(桩号)=QZ(桩号)(桩号)+J/2 2.3 2.3 缓和曲线缓和曲线 1.1.概述概述 n(1)缓和曲线的线形特征)缓和曲线的线形特征n缓缓和和曲曲线线-是指在直线与圆曲线之间或者半径相差较大的两个转向相同圆曲线之间设置的一种曲率连续变化的曲线。2.3 2.3 缓和曲线缓和曲线 1.1.概述概述 其线形特征为:1)缓和曲线曲率渐变,设于直线与圆曲线间,其线线形形符符合合汽汽车车转转弯弯时时的的行行车车轨轨迹迹,从而使线形缓和,消除了曲率突变点消除了曲率突变点。2)由于曲率渐变,使道路线形顺适美观,有良良好好的的视觉效果和心理作用感视觉效果和心理作用感。3)在直线和圆曲线间加入缓和曲线后,
19、使平面线形更为灵活,线形自由度提高,更能与地形、地物及环境相适应、协调、配合,使平平面面布布线线更更加加灵灵活、经济、合理活、经济、合理。4)与圆曲线相比,缓和曲线计算及测设均较复杂较复杂。(2 2)缓和曲线作用)缓和曲线作用1 1)曲率连续变化,视觉效果好。(线形缓和)曲率连续变化,视觉效果好。(线形缓和)2 2)离心加速度逐渐变化,旅客感觉舒适()离心加速度逐渐变化,旅客感觉舒适(行车缓和行车缓和)3 3)超高横坡度逐渐变化,行车更加平稳()超高横坡度逐渐变化,行车更加平稳(超高缓和超高缓和)2.3 2.3 缓和曲线缓和曲线 1.1.概述概述 (3)缓和曲线的选择)缓和曲线的选择 1)缓和
20、曲线轨迹特点:由直线驶入圆曲线转弯时,其轨迹上的任一点的曲率半径与其行程l(自转弯开始点算起)成反比,此轨迹方程为回旋曲线方程。因此我国标准规定缓和曲线采用回旋曲线。2.3 2.3 缓和曲线缓和曲线 1.1.概述概述 回旋曲线、三次抛物线和双纽线在极角较小(回旋曲线、三次抛物线和双纽线在极角较小(56)时,几乎没有差别。时,几乎没有差别。随着极角的增加,三次抛物线的长度比双纽线的长度增随着极角的增加,三次抛物线的长度比双纽线的长度增加的较快,而双纽线的长度又比回旋线的长度增加得快加的较快,而双纽线的长度又比回旋线的长度增加得快些。些。回旋线的半径减小得最快,而三次抛物线则减小的最慢。回旋线的半
21、径减小得最快,而三次抛物线则减小的最慢。从保证汽车平顺过渡的角度看,三种曲线都可以作为缓从保证汽车平顺过渡的角度看,三种曲线都可以作为缓和曲线。和曲线。此外,也有使用此外,也有使用n次(次(n3)抛物线、正弦形曲线、多圆)抛物线、正弦形曲线、多圆弧曲线作为缓和曲线的。但世界各国使用回旋曲线居多,弧曲线作为缓和曲线的。但世界各国使用回旋曲线居多,我国我国标准标准规定的缓和曲线也是回旋线。规定的缓和曲线也是回旋线。2)回旋曲线、三次抛物线和双纽线线形比较:2.3 2.3 缓和曲线缓和曲线 1.1.概述概述 3)缓和曲线的一般方程式:(3-6)为了设计方便,使量纲一致,故令A2=C,则 2.3 2.
22、3 缓和曲线缓和曲线 1.1.概述概述 2.3 缓和曲线缓和曲线 2.2.设计标准设计标准2.3 缓和曲线 2.2.设计标准设计标准(3)缓和曲线的省略)缓和曲线的省略 公路公路 1)直线与圆曲线间缓和曲线的省略)直线与圆曲线间缓和曲线的省略 ls RRP 四级公路 2)半径不同的圆曲线间缓和曲线的省略)半径不同的圆曲线间缓和曲线的省略 lF R小RP R临RRP 且满足A、B、C条件之一 四级公路 A:P大-P小0.10m。B:V80km/h,R大/R小1.5 C:V 80km/h,R大/R小22.3 缓和曲线 2.2.设计标准设计标准(3)缓和曲线的省略)缓和曲线的省略城市道路 1)V不设
23、缓和曲线的最小R时,可省,表37。2.3 缓和曲线 2.2.设计标准设计标准(1)回回旋旋曲曲线线的的几几何何要素要素(2)带带缓缓和和曲曲线线的的圆圆曲线的计算曲线的计算 2.3 缓和曲线 2.2.缓和曲线的计算缓和曲线的计算(1)基本型曲线的圆曲线要素计算:)基本型曲线的圆曲线要素计算:2.3 缓和曲线 2.2.缓和曲线的计算缓和曲线的计算(2)曲线主点桩号计算:)曲线主点桩号计算:ZH(桩号桩号)=JD(桩号桩号)-T HY(桩号桩号)=ZH(桩号桩号)+ls QZ(桩号桩号)=HZ(桩号桩号)-L/2 YH(桩号桩号)=HY(桩号桩号)+Ly HZ(桩号桩号)=YH(桩号桩号)+ls
24、JD(桩号桩号)=QZ(桩号桩号)+J/2 2.3 缓和曲线 2.2.缓和曲线的计算缓和曲线的计算(3)回旋曲线上任意点的坐标公式:)回旋曲线上任意点的坐标公式:(4)在圆曲线上任意一点的坐标公式:)在圆曲线上任意一点的坐标公式:lml坐标原点均在坐标原点均在ZH、HZ2.3 缓和曲线 2.2.缓和曲线的计算缓和曲线的计算(1)定义)定义 为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力,在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡,称为超高超高。目目目目的的的的:提高行车的安全性和舒适性。范围:范围:范围:范围:ZYYZ 或 HYYH 2.3 缓和曲线 2.2.缓和曲线的计算缓和曲线的计算(2)超
25、高坡度)超高坡度 1)最大超高坡度(极限最小半径时)最大超高坡度(极限最小半径时)由平曲线半径计算公式(31)可得 (2.36)当0时,在产生滑移的极限状态u=时 故受横向滑移限制 ic公公 路路 等等 级级高速公路、一级公路高速公路、一级公路二、三、四级公路二、三、四级公路一一 般般 地地 区区(%)8 或或 108积雪冰冻地区积雪冰冻地区(%)6 2.4 弯道的超高与加宽 1.1.超高超高(superelevation)(superelevation)2)最小超高坡度)最小超高坡度 各级公路圆曲线部分最最小小超超高高坡坡度度值值应与该公路直线部分的正常路拱横坡度一致。3)超高坡度的确定(任
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