第6講_城市道路平面設計課件

1、6.1 城市道路平面設計城市道路平面設計平面設計主要內容平面設計主要內容 n平面線形設計平面線形設計（直線、圓曲線、緩和曲線設計）（直線、圓曲線、緩和曲線設計） n彎道設計彎道設計：彎道加寬、彎道超高：彎道加寬、彎道超高 n道路綠化的平面布置道路綠化的平面布置 n橋梁、隧道、平面交叉口、廣場等的平面布設，橋梁、隧道、平面交叉口、廣場等的平面布設，分隔帶、路緣帶斷口，公交站點的平面布置分隔帶、路緣帶斷口，公交站點的平面布置一、平面線形分類平面基本線形平面基本線形 平面線形：道路中心線在平面上的投影線。平面線形：道路中心線在平面上的投影線。 n直線：曲率直線：曲率K=0 n圓曲線：曲率圓曲線：曲率

2、K=常數(shù)常數(shù) n緩和曲線：曲率緩和曲線：曲率K=變數(shù)；變數(shù)；n道路平面線形由直線、圓曲線和緩和曲線三種組合而成，道路平面線形由直線、圓曲線和緩和曲線三種組合而成，“平面線形三要素平面線形三要素”。直線n 直線適用于地形平坦、視線目標無障礙處。直線適用于地形平坦、視線目標無障礙處。在平原區(qū)，直線作為主要線形要素是適宜的。直在平原區(qū)，直線作為主要線形要素是適宜的。直線有測設簡單、前進方向明確、路線短捷等優(yōu)點，線有測設簡單、前進方向明確、路線短捷等優(yōu)點，直線路段能提供較好的超車條件。直線路段能提供較好的超車條件。 n 但直線過長、景色單調，往往會出現(xiàn)過高的但直線過長、景色單調，往往會出現(xiàn)過高的車速或

3、司機由于缺乏警覺易疲勞而發(fā)生事故。車速或司機由于缺乏警覺易疲勞而發(fā)生事故。描述直線的指標描述直線的指標 最大直線長度最大直線長度 最大直線長度的量化還是一個最大直線長度的量化還是一個需要研究的課題，目前各國有不同的處理方法，需要研究的課題，目前各國有不同的處理方法，德國和日本規(guī)定德國和日本規(guī)定20V(單位為米，單位為米，V為計算行車速為計算行車速度，用公里度，用公里/小時為單位小時為單位)，美國為，美國為180s的行程。的行程。 最大直線長度不必太拘泥，最小長度應該保證。最大直線長度不必太拘泥，最小長度應該保證。描述直線的指標描述直線的指標描述直線的指標描述直線的指標（1）確定最小半徑的原則）

4、確定最小半徑的原則n圓曲線最小半徑是以汽車在曲線部分能安全而又順適地行圓曲線最小半徑是以汽車在曲線部分能安全而又順適地行駛所需要的條件，而確定的圓曲線最小半徑的實質是汽車駛所需要的條件，而確定的圓曲線最小半徑的實質是汽車行駛在公路曲線部分時所產(chǎn)生的離心力等橫向力不超過輪行駛在公路曲線部分時所產(chǎn)生的離心力等橫向力不超過輪胎與路面的摩阻力所允許的界限。胎與路面的摩阻力所允許的界限。不產(chǎn)生橫向滑移不產(chǎn)生橫向滑移。hhiVR1272圓曲線半徑的確定圓曲線半徑的確定 n道路的圓曲線半徑，宜道路的圓曲線半徑，宜不設超高最小半徑。不設超高最小半徑。 n當受地形條件限制時，可采用設超高推薦半徑當受地形條件限制

5、時，可采用設超高推薦半徑值；值； n當?shù)匦螚l件特別困難時，可采用設超高最小半當?shù)匦螚l件特別困難時，可采用設超高最小半徑值。徑值。描述圓曲線的指標（描述圓曲線的指標（2） 最小圓曲線長度最小圓曲線長度 n最小圓曲線長度：汽車在道路曲線段行駛時，如最小圓曲線長度：汽車在道路曲線段行駛時，如果曲線很短，司機操作方向盤頻繁，在高速駕駛果曲線很短，司機操作方向盤頻繁，在高速駕駛的情況下是危險的，圓曲線宜有大于的情況下是危險的，圓曲線宜有大于3s的行程。的行程。 緩和曲線緩和曲線n緩和曲線：它是設置在直線與圓曲線之間或半徑緩和曲線：它是設置在直線與圓曲線之間或半徑相差較大的兩個圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化

6、相差較大的兩個圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線。使直線和圓曲線之間過渡平穩(wěn)，行車舒的曲線。使直線和圓曲線之間過渡平穩(wěn)，行車舒適，作為超高、加寬的緩和帶。適，作為超高、加寬的緩和帶。 緩和曲線的指標（緩和曲線的指標（1） 不設緩和曲線的最小圓曲線半徑不設緩和曲線的最小圓曲線半徑n設計車速大于設計車速大于40km/h時，圓曲線半徑大于不時，圓曲線半徑大于不設緩和曲線的最小圓曲線半徑時，直線與圓曲設緩和曲線的最小圓曲線半徑時，直線與圓曲線可直接連接。線可直接連接。 緩和曲線的指標（緩和曲線的指標（2） 緩和曲線最小長度緩和曲線最小長度n緩和曲線最小長度應滿足三方面要求：曲率逐緩和曲線最小長度應滿足

7、三方面要求：曲率逐漸變化，乘客感覺舒適；行車時間不宜太短；漸變化，乘客感覺舒適；行車時間不宜太短；超高過渡宜平緩超高過渡宜平緩 。 二、平曲線計算二、平曲線計算 圓曲線計算（圓曲線計算（1） 曲線要素計算曲線要素計算圓曲線計算（圓曲線計算（2） 主點樁號計算主點樁號計算n例題：某單圓曲線，交點樁號為k1600，轉角為300，若該曲線外半徑取400米，試進行曲線要素和主點樁號計算。作業(yè) 某城市交通干道的設計行車速度為40km/h,路線跨越河流,要求橋頭至少要有40米的直線段，由橋頭至路線轉折點的距離為200米,轉折角為38度(見附圖)。試求不設超高的平曲線最大可能半徑Rmax的數(shù)值。緩和曲線一、

8、緩和曲線：指在直線與圓曲線之間或者半徑相差較大的兩個轉向相同圓曲線之間設置的一種曲率連續(xù)變化的曲線。q設置目的：緩和離心加速度的急驟變化，且使駕駛員容易做到勻順地操縱方向盤，提高視覺的平順度，保持線形的連續(xù)性。q設置位置：設置在直線與圓曲線間或不同半徑的兩圓曲線之間q緩和曲線的形式：回旋線、雙紐曲線、拋物線、多心復曲線等。q基本形式：因回旋線與汽車行駛軌跡相一致，多采用回旋線，回旋線方程為rL=A2(A為回旋線參數(shù)）緩和曲線特征n1)緩和曲線曲率漸變，設于直線與圓曲線間，其線形符合汽車轉彎時的行車軌跡，從而使線形緩和，消除了曲率突變點。n2)由于曲率漸變，使道路線形順適美觀，有良好的視覺效果和

9、心理作用感。n3)在直線和圓曲線間加入緩和曲線后，使平面線形更為靈活，線形自由度提高，更能與地形、地物及環(huán)境相適應、協(xié)調、配合，使平面線形布置更加靈活、經(jīng)濟、合理。n4)與圓曲線相比，緩和曲線計算及測設均較復雜。圖2-12 汽車在彎道上行駛的軌跡汽車在彎道上行駛軌跡汽車在彎道上行駛軌跡緩和曲線的作用n線形緩和：直線與圓曲線相連，在連接處形成曲率突變點。這種組合線形視覺效果差，有折點和扭曲現(xiàn)象。加入緩和曲線，則曲率漸變，線形圓滑，有良好的視覺效果和心理作用感。n行車緩和: 汽車由直線直接駛入圓曲線其離心力發(fā)生了突變，使行車舒適感和安全感受到影響。從司機轉彎操縱來看，汽車前輪轉向角逐漸變化，其中間

10、需要插入一逐漸變化的緩和曲線，才能保持在車速一定的情況下使汽車前輪的轉向角從0至逐漸轉向，從而有利于駕駛員操縱方向盤。n超高和加寬緩和:為適應汽車轉彎的特點，公路在圓曲線上設置有超高和加寬。設置超高和加寬也需要有一個緩和過渡段。二、緩和曲線長度的計算（一）按離心加速度變化率計算（舒適性） Ls=0.036V3/R（二）按行車時間不宜太短（3s） LsVt/3.6=0.83V（三）超高過渡應平緩 L=R/9R 設計道路時，應符合規(guī)范中規(guī)定的緩和曲線最小長度。n平面線形，過去多采用長直線、短曲線的形式，一般是首先設置直線，然后用曲線連接。n隨著車速的提高及交通量的增長，對于高等級道路已趨于以曲線為

11、主的設計，即結合地形擬定曲線，再連以緩和曲線或直線的方法，使路線在滿足行車動力要求的條件和視覺舒順前提下，增加了結合地形設置線形的自由，使線形的經(jīng)濟效益較為顯著，并保證行車的高速和安全。思?。ㄋ济┲列≯吗B(yǎng)）高速公路 三、不設緩和曲線的平曲線半徑當位移量R小于0.20m時，可不設緩和曲線。由R=Ls2/(24R), Ls=Vt/3.6,R=0.20m,t=3s可得： R=0.144V2設計時應符合規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值四、緩和曲線要素計算切線總長外矢距曲線總長超距hhhhhLTDLRLRRREqtgRRqTT22)2(1802sec)(2)(緩和曲線基本形式緩和曲線基本形式緩和曲線上里程樁的編制直緩點

12、: ZH樁號=JD樁號-Th緩圓點：HY樁號=ZH樁號Ls緩直點: HZ樁號=HY樁號LLs圓緩點：YH樁號=HZ樁號-Ls曲中點: QZ樁號=YH樁號-(L-Ls)/2驗 算：JD樁號=QZ樁號+D/2五、平曲線最小長度（一）曲線過短，司機操作困難（6s行程） L=1.67V（二）滿足離心加速度變化率的要求 L=0.036V3/R（三）滿足視覺要求 當轉角7時，為便于識別曲線，避免產(chǎn)生錯覺，宜控制曲線最小長度符合規(guī)范要求。n【例】某城市道路有一彎道R=250M，緩和曲線長Ls=50米，交點JD的樁號為K17+568.38，轉角=383000,試計算該曲線上設置緩和曲線后曲線各要素及五個基本樁

13、的里程。n作業(yè)n已知R=200m,=431600,Ls=75m,JD=K10+254.68 求曲線要素與里程樁號。三、平面線形的組合三、平面線形的組合 在寬闊的平原微丘區(qū)，路線應直捷順暢。在寬闊的平原微丘區(qū)，路線應直捷順暢。 在起伏的山嶺和丘陵地區(qū)，線形以曲線為主。在起伏的山嶺和丘陵地區(qū)，線形以曲線為主。 在沒有任何障礙物的戈壁、草原等開闊地區(qū)，應以在沒有任何障礙物的戈壁、草原等開闊地區(qū)，應以直線為主。直線為主。 四、行車視距行車視距n所謂行車視距是指從駕駛員視線高度所謂行車視距是指從駕駛員視線高度(1.1(1.11.2m)1.2m)，能見到汽車前方車道上高為，能見到汽車前方車道上高為0.1m

14、0.1m的物的物體頂點的距離內，沿行車道中心線量得的長度，體頂點的距離內，沿行車道中心線量得的長度，計算單位常用米計算單位常用米(m)(m)。一定的行車視距是安全。一定的行車視距是安全行車必要的保證條件。按車輛行駛狀態(tài)要求，行車必要的保證條件。按車輛行駛狀態(tài)要求，行車視距分為行車視距分為停車視距、會車視距和超車視距停車視距、會車視距和超車視距三種（城市道路設計中通常不考慮超車視距）。三種（城市道路設計中通常不考慮超車視距）。反應距離反應距離制動距離制動距離安全距離安全距離停車視距停車視距 S S停停 1 1）停車視距）停車視距S S停停 汽車在道路上行駛時，司機從發(fā)現(xiàn)前方障礙物、緊急制動、汽車

15、在道路上行駛時，司機從發(fā)現(xiàn)前方障礙物、緊急制動、到停車后且與障礙物保持一定安全間距，整個過程所需要的最到停車后且與障礙物保持一定安全間距，整個過程所需要的最短行車距離稱停車視距短行車距離稱停車視距S S停停。為使高速公路上車輛之間保持安全距離，通常采用為使高速公路上車輛之間保持安全距離，通常采用200米，米，150米，米，100米，米，50米等距離法，將標志放在右側。米等距離法，將標志放在右側。 北京，中國北京，中國 為使高速公路上車輛之間保持安全距離，通常采用為使高速公路上車輛之間保持安全距離，通常采用200米，米，150米，米，100米，米，50米等距離法，將標志放在右側，英國最近采用路面

16、劃標線的辦法，保持兩個波距米等距離法，將標志放在右側，英國最近采用路面劃標線的辦法，保持兩個波距英國公路上最近采用路面劃標線的辦法，使車輛保持兩個波距英國公路上最近采用路面劃標線的辦法，使車輛保持兩個波距 為使高速公路上車輛之間保持安全距離，通常采用為使高速公路上車輛之間保持安全距離，通常采用200米，米，150米，米，100米，米，50米等距離法，將標志放在右側，英國最近采用路面劃標線的辦法，保持兩個波距米等距離法，將標志放在右側，英國最近采用路面劃標線的辦法，保持兩個波距 2 2）會車視距）會車視距S S會會 當兩輛汽車在同一條行車道上相對行駛，發(fā)現(xiàn)時來不及當兩輛汽車在同一條行車道上相對行

17、駛，發(fā)現(xiàn)時來不及或無法錯車，只能雙方采取制動措施，使車輛在未相撞之前安或無法錯車，只能雙方采取制動措施，使車輛在未相撞之前安全停車的最短距離稱為會車視距。全停車的最短距離稱為會車視距。 會車視距也由三部分組成（圖會車視距也由三部分組成（圖6-66-6），即），即雙方司機反雙方司機反應時間所行駛的距離；應時間所行駛的距離；雙方汽車的制動滑行距離；雙方汽車的制動滑行距離；安全距安全距離。離。 由圖由圖6-66-6所示可知：所示可知：停會SSSSSSS2022211211在實際應用中即取會車視距為停車視距的在實際應用中即取會車視距為停車視距的2 2倍。倍。3 3）超車視距（略）超車視距（略）的，即道

18、路平面視距保證問題；的，即道路平面視距保證問題；另一類是縱向上坡接下坡的上另一類是縱向上坡接下坡的上坡路段或有立交橋坡路段或有立交橋( (隧道隧道) )的路的路段上因視線受阻而產(chǎn)生的，即段上因視線受阻而產(chǎn)生的，即道路縱斷面視距保證問題。道路縱斷面視距保證問題。 4 4）平面視距的保證）平面視距的保證 道路上視距保證的問題分為兩類：一類是平面曲線路段，道路上視距保證的問題分為兩類：一類是平面曲線路段，即彎道內側由于路側的樹木、建筑物、路塹邊坡等的遮擋而引即彎道內側由于路側的樹木、建筑物、路塹邊坡等的遮擋而引起起最大橫凈距最大橫凈距橫凈距橫凈距橫凈距：平曲線上，行車視距長度內，行車軌跡線與行車視距

19、橫凈距：平曲線上，行車視距長度內，行車軌跡線與行車視距兩端點連線間的垂直距離，其中最大值為最大橫凈距。兩端點連線間的垂直距離，其中最大值為最大橫凈距。五、彎道超高與加寬五、彎道超高與加寬 彎道超高彎道超高n定義：在彎道上，當汽車在雙向橫坡的車道外側行駛時，定義：在彎道上，當汽車在雙向橫坡的車道外側行駛時，車重的水平分力將增大橫向側滑力。當采用的圓曲線半徑車重的水平分力將增大橫向側滑力。當采用的圓曲線半徑小于不設超高的最小半徑時，為抵消車輛在曲線路段上行小于不設超高的最小半徑時，為抵消車輛在曲線路段上行駛時所產(chǎn)生的離心力，將曲線段的外側路面橫坡做成與內駛時所產(chǎn)生的離心力，將曲線段的外側路面橫坡做

20、成與內側路面同坡度的單坡橫斷面，稱為超高。側路面同坡度的單坡橫斷面，稱為超高。 超高過渡方式超高過渡方式無中央帶無中央帶 繞內邊緣旋轉繞內邊緣旋轉 先將外側車道繞中線旋轉，當達到與內側車道構先將外側車道繞中線旋轉，當達到與內側車道構成單向橫坡后，整個斷面再繞未加寬前的內側車成單向橫坡后，整個斷面再繞未加寬前的內側車道邊緣旋轉，直至達到超高橫坡值為止。道邊緣旋轉，直至達到超高橫坡值為止。各種旋轉方式的適用性各種旋轉方式的適用性n繞內邊緣線旋轉，由于行車道內側不降低，有利于路基縱繞內邊緣線旋轉，由于行車道內側不降低，有利于路基縱向排水，一般新建公路多用此方式。繞中心線旋轉可保持向排水，一般新建公路

21、多用此方式。繞中心線旋轉可保持中線標高不變，且在超高坡度一定的情況下，外側邊緣的中線標高不變，且在超高坡度一定的情況下，外側邊緣的抬高值較小，多用于舊路改建工程。抬高值較小，多用于舊路改建工程。超高過渡方式超高過渡方式有中央帶有中央帶 繞中間帶邊緣旋轉繞中間帶邊緣旋轉 將兩側行車道分別繞中央分隔帶邊緣旋轉，使將兩側行車道分別繞中央分隔帶邊緣旋轉，使之各自成為獨立的單向超高斷面。此時中央分之各自成為獨立的單向超高斷面。此時中央分隔帶維持原水平狀態(tài)。隔帶維持原水平狀態(tài)。超高過渡方式超高過渡方式有中央帶有中央帶 繞中間帶中心線旋轉繞中間帶中心線旋轉 先將外側行車道繞中間帶的中心線旋轉，待達到先將外側

22、行車道繞中間帶的中心線旋轉，待達到與內側行車道構成單向橫坡后，整個斷面一同繞與內側行車道構成單向橫坡后，整個斷面一同繞中心線旋轉，直至達到超高橫坡值為止。此時中中心線旋轉，直至達到超高橫坡值為止。此時中央分隔帶呈傾斜狀。央分隔帶呈傾斜狀。 3.超高緩和段（漸變段）附超超iBil設計速度設計速度（km/h）超高漸變率（超高旋轉軸位置）超高漸變率（超高旋轉軸位置）中線中線邊線邊線1201/2501/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75201/1001/50n某城市道路（設計車速某城市道路（設計車速30km/h

23、），為一塊板），為一塊板斷面，雙向四車道，每條車道寬斷面，雙向四車道，每條車道寬3.75m。道路。道路橫坡為橫坡為1.5%，R=250m小半徑平曲線處設置超小半徑平曲線處設置超高（繞內邊線旋轉），試求超高緩和段長度。高（繞內邊線旋轉），試求超高緩和段長度。平曲線上設置加寬的原因平曲線上設置加寬的原因 n（一）圓曲線上設置加寬的原因（一）圓曲線上設置加寬的原因n1 1汽車在圓曲線上行駛時，各個車輪的軌跡半徑是不相等的，汽車在圓曲線上行駛時，各個車輪的軌跡半徑是不相等的，后軸內側車輪的行駛軌跡半徑最小，前軸外側車輪的行駛軌后軸內側車輪的行駛軌跡半徑最小，前軸外側車輪的行駛軌跡半徑最大。因而在圓曲線半徑較小時，車道內側需要更寬跡半徑最大。因而在圓曲線半徑較小時，車道內側需要更寬一些的路面以