第2章平面設(shè)計(jì)

1、第二章第二章 平面設(shè)計(jì)平面設(shè)計(jì)n本章主要介紹道路線形設(shè)計(jì)的基本理論和方法。學(xué)習(xí)構(gòu)成道路線形的基本要素及這些要素的設(shè)計(jì)要求，掌握平面設(shè)計(jì)成果的整理。 第一節(jié) 概述公路平縱橫的概念公路平縱橫的概念路線的平面-公路的中線在水平面上的投影。平面圖（plan）-反應(yīng)路線在平面上的形狀、位置、尺寸的圖形。路線的縱斷面-路線的中線在豎直面上的投影?？v斷面圖（verticalprofilemap）-反應(yīng)路線在縱斷面上的形狀、位置、尺寸的圖形。道路的橫斷面-沿道路中線上任意一點(diǎn)作的法向剖面。橫斷面圖（cross-sectionprofilemap）-反映道路在橫斷面上的結(jié)構(gòu)、形狀、位置、尺寸的圖形。路線設(shè)計(jì)的順

2、序路線設(shè)計(jì)的順序horizontalalignmentdesignverticalalignmentdesigncross-sectiondesign路線設(shè)計(jì)的任務(wù)路線設(shè)計(jì)的任務(wù)在調(diào)查研究掌握大量材料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一條有一定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、滿足行車(chē)要求、工程費(fèi)用最省的路線。直線(line)；圓曲線(circularcurve)；緩和曲線(transitioncurve)。平面線形要素平面線形要素:平面線形第二節(jié) 直線2行車(chē)方向明確，行駛受力簡(jiǎn)單，駕駛操作簡(jiǎn)易。一直線的特點(diǎn)1路線便捷，兩點(diǎn)之間以直線為最短。3測(cè)設(shè)簡(jiǎn)單，施工容易。4過(guò)長(zhǎng)的直線易使駕駛?cè)烁械絾握{(diào)、疲倦，難以目測(cè)車(chē)間距離，于是產(chǎn)生盡快駛出

3、直線的急燥情緒，易超車(chē)。5直線線形大多難于與地形相協(xié)調(diào)。 德國(guó)和日本規(guī)定直線的最大長(zhǎng)度（以米計(jì)）為德國(guó)和日本規(guī)定直線的最大長(zhǎng)度（以米計(jì)）為2020v v，前蘇聯(lián)為，前蘇聯(lián)為8 8kmkm，美美國(guó)為國(guó)為180180s s行程。我國(guó)地域遼闊，地形條件在不同的地區(qū)有很大的不同，對(duì)直行程。我國(guó)地域遼闊，地形條件在不同的地區(qū)有很大的不同，對(duì)直線最大長(zhǎng)度很難作出統(tǒng)一的規(guī)定。線最大長(zhǎng)度很難作出統(tǒng)一的規(guī)定。 直線的最大長(zhǎng)度，在城鎮(zhèn)附近或其他景色有變化的地點(diǎn)大于直線的最大長(zhǎng)度，在城鎮(zhèn)附近或其他景色有變化的地點(diǎn)大于2020V V是可以是可以的；在景色單調(diào)的地點(diǎn)最好控制在的；在景色單調(diào)的地點(diǎn)最好控制在2020V V

4、以?xún)?nèi)；而在特殊的地理?xiàng)l件下應(yīng)特殊以?xún)?nèi)；而在特殊的地理?xiàng)l件下應(yīng)特殊處理。處理。無(wú)論是高速公路還是一般公路在任何情況下都要避免追求長(zhǎng)直線的錯(cuò)誤無(wú)論是高速公路還是一般公路在任何情況下都要避免追求長(zhǎng)直線的錯(cuò)誤傾向傾向二、二、 “長(zhǎng)直線長(zhǎng)直線”的量化的量化 1 同向曲線間的直線最小長(zhǎng)度同向曲線間的直線最小長(zhǎng)度 互相通視的同向曲線間若插以短直線，容易產(chǎn)生把直線和兩端的曲線看成互相通視的同向曲線間若插以短直線，容易產(chǎn)生把直線和兩端的曲線看成為反向曲線的錯(cuò)覺(jué)，當(dāng)直線過(guò)短時(shí)甚至把兩個(gè)曲線看成是一個(gè)曲線，這種線形為反向曲線的錯(cuò)覺(jué)，當(dāng)直線過(guò)短時(shí)甚至把兩個(gè)曲線看成是一個(gè)曲線，這種線形破壞了線形的連續(xù)性，且容易造成駕駛

5、操作的失誤，通常稱(chēng)為破壞了線形的連續(xù)性，且容易造成駕駛操作的失誤，通常稱(chēng)為斷背曲線斷背曲線。設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免。中應(yīng)盡量避免。規(guī)范推薦同向曲線間的最短直線長(zhǎng)度以不小于規(guī)范推薦同向曲線間的最短直線長(zhǎng)度以不小于6 6v v為宜。為宜。 2反向曲線間的直線最小長(zhǎng)度反向曲線間的直線最小長(zhǎng)度 轉(zhuǎn)向相反的兩圓曲線之間，考慮到為設(shè)置超高和加寬緩和段的需要以轉(zhuǎn)向相反的兩圓曲線之間，考慮到為設(shè)置超高和加寬緩和段的需要以及駕駛員轉(zhuǎn)向操作的需要如無(wú)緩和曲線時(shí)，宜設(shè)置一定長(zhǎng)度的直線。及駕駛員轉(zhuǎn)向操作的需要如無(wú)緩和曲線時(shí)，宜設(shè)置一定長(zhǎng)度的直線。規(guī)范規(guī)定反向曲線間最小直線長(zhǎng)度（以規(guī)范規(guī)定反向曲線間最小直線長(zhǎng)度（以m

6、m計(jì)）以不小于行車(chē)速度（以計(jì)）以不小于行車(chē)速度（以km/hkm/h計(jì)）的計(jì)）的2 2倍倍為宜。為宜。三直線的最小長(zhǎng)度 3 相鄰回頭曲線間的直線最小長(zhǎng)度相鄰回頭曲線間的直線最小長(zhǎng)度 回頭曲線回頭曲線是指山區(qū)公路為克服高差在同一坡面上回頭展線是指山區(qū)公路為克服高差在同一坡面上回頭展線時(shí)所采用的曲線。時(shí)所采用的曲線。規(guī)范規(guī)范規(guī)定，兩回頭曲線之間，由一個(gè)回規(guī)定，兩回頭曲線之間，由一個(gè)回頭曲線的終點(diǎn)至下一回頭曲線起點(diǎn)的距離應(yīng)滿足：頭曲線的終點(diǎn)至下一回頭曲線起點(diǎn)的距離應(yīng)滿足：設(shè)計(jì)車(chē)速設(shè)計(jì)車(chē)速 距離距離40km/h 200m30km/h 150m20km/h 100m云南宜良縣一盤(pán)山公路 1下述路段可采用直

7、線：下述路段可采用直線：受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的開(kāi)闊谷地；市鎮(zhèn)及其近郊，或規(guī)劃方正的農(nóng)耕區(qū)等以直線為條為主的地區(qū)；長(zhǎng)大橋梁、隧道等構(gòu)造物路段；路線交叉點(diǎn)及其前后；雙車(chē)道公路提供超車(chē)的路段。四、直線的運(yùn)用 AustraliaArizona合寧高速 B A C K 2 直線的應(yīng)用直線的應(yīng)用 直線的最大長(zhǎng)度應(yīng)有所限制。當(dāng)采用長(zhǎng)的直線線形時(shí)，為彌補(bǔ)景觀單調(diào)直線的最大長(zhǎng)度應(yīng)有所限制。當(dāng)采用長(zhǎng)的直線線形時(shí)，為彌補(bǔ)景觀單調(diào)之缺陷，應(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施并注意下述問(wèn)題：之缺陷，應(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施并注意下述問(wèn)題： 長(zhǎng)直線上縱坡不宜過(guò)大，因長(zhǎng)直線再加下陡坡行駛更易導(dǎo)致高速

8、度長(zhǎng)直線上縱坡不宜過(guò)大，因長(zhǎng)直線再加下陡坡行駛更易導(dǎo)致高速度 長(zhǎng)直線與大半徑凹形豎曲線組合為宜，可以使生硬呆板的直線得到長(zhǎng)直線與大半徑凹形豎曲線組合為宜，可以使生硬呆板的直線得到一些緩和一些緩和兩側(cè)地形過(guò)于空曠時(shí)，宜采取種植不同兩側(cè)地形過(guò)于空曠時(shí)，宜采取種植不同樹(shù)種樹(shù)種或設(shè)置一定或設(shè)置一定建筑物、建筑物、 雕塑雕塑、廣告牌廣告牌等措施，以改善單調(diào)的景觀。等措施，以改善單調(diào)的景觀。長(zhǎng)直線或長(zhǎng)下坡盡頭的平曲線必須采取設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能長(zhǎng)直線或長(zhǎng)下坡盡頭的平曲線必須采取設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能力等安全措施力等安全措施第三節(jié)第三節(jié) 汽車(chē)行駛的橫向穩(wěn)定汽車(chē)行駛的橫向穩(wěn)定性與圓曲線半徑性與圓曲線半徑

9、 汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性 n汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性是指汽車(chē)在行駛過(guò)程中，在外汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性是指汽車(chē)在行駛過(guò)程中，在外部因素作用下，汽車(chē)尚能保持正常行駛狀態(tài)和方向，部因素作用下，汽車(chē)尚能保持正常行駛狀態(tài)和方向，不致失去控制而產(chǎn)生滑移、傾覆等現(xiàn)象的能力。不致失去控制而產(chǎn)生滑移、傾覆等現(xiàn)象的能力。 n縱向穩(wěn)定性：縱向穩(wěn)定性： 表現(xiàn)：傾覆傾覆n 滑移（倒溜）滑移（倒溜）n橫向穩(wěn)定性：橫向穩(wěn)定性： 表現(xiàn)：傾覆傾覆n 滑移（側(cè)滑）滑移（側(cè)滑）一、汽車(chē)行駛的橫向穩(wěn)定性一、汽車(chē)行駛的橫向穩(wěn)定性n 汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力，其作用汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力，其作用點(diǎn)在汽車(chē)的重心，方向水平背離圓心。點(diǎn)在汽車(chē)的

10、重心，方向水平背離圓心。 gRGvF2n受力分析：受力分析：n 橫向力橫向力X失穩(wěn)失穩(wěn)n 豎向力豎向力Y穩(wěn)定穩(wěn)定1 1汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)力的平衡汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)力的平衡n 離心力離心力n將離心力將離心力F與汽車(chē)重力與汽車(chē)重力G分解為平行于路面的橫分解為平行于路面的橫向力向力X和垂直于路面的豎向力和垂直于路面的豎向力Y， GcosFsinYGsinFcosX 由于路面橫向傾角由于路面橫向傾角一般很小，則一般很小，則sintg=isintg=ih h，cos1cos1，其中，其中i ih h稱(chēng)為橫向稱(chēng)為橫向超高坡度，超高坡度，n將離心力將離心力F與汽車(chē)重力與汽車(chē)重力G分解為平行于路面的橫分解

11、為平行于路面的橫向力向力X和垂直于路面的豎向力和垂直于路面的豎向力Y， 采用橫向力系數(shù)來(lái)衡量穩(wěn)定性程度，其意義為單位車(chē)采用橫向力系數(shù)來(lái)衡量穩(wěn)定性程度，其意義為單位車(chē)重的橫向力，即重的橫向力，即GcosFsinYGsinFcosX)igRv(GGigRGvGiFXh2h2hh2igRvGXh2iR127V橫向傾覆：汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，由于橫向力的作用，橫向傾覆：汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，由于橫向力的作用，使汽車(chē)?yán)@外側(cè)車(chē)輪觸地點(diǎn)產(chǎn)生向外橫向傾覆。使汽車(chē)?yán)@外側(cè)車(chē)輪觸地點(diǎn)產(chǎn)生向外橫向傾覆。 汽車(chē)內(nèi)側(cè)車(chē)輪支反力汽車(chē)內(nèi)側(cè)車(chē)輪支反力N N1 1為為0 0。 傾覆力矩等于或大于穩(wěn)定力矩。傾覆力矩等于或大于穩(wěn)定力

12、矩。2.2.橫向傾覆條件分析橫向傾覆條件分析傾覆力矩：傾覆力矩：XhXhg g橫向傾覆平衡條件分析：橫向傾覆平衡條件分析：2bG2bG)(Fi2bYhn 穩(wěn)定力矩：穩(wěn)定力矩：傾覆力矩：傾覆力矩：XhXhg g橫向傾覆平衡條件分析：橫向傾覆平衡條件分析：2bGXhggh2bGX2bG2bG)(Fi2bYhn 穩(wěn)定力矩：穩(wěn)定力矩：n 不產(chǎn)生橫向傾覆的條件：不產(chǎn)生橫向傾覆的條件：)i2hb127(VRhg2minh2iR127Vn 汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，不產(chǎn)生橫向傾覆的最小平汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，不產(chǎn)生橫向傾覆的最小平曲線半徑曲線半徑R min：3.3.橫向滑移條件分析橫向滑移條件分析n 橫向滑移：

13、汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，因橫向力的存橫向滑移：汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，因橫向力的存在，可能使汽車(chē)沿橫向力的方向產(chǎn)生橫向滑移。在，可能使汽車(chē)沿橫向力的方向產(chǎn)生橫向滑移。n 橫向力大于輪胎和路面之間的橫向附著力。橫向力大于輪胎和路面之間的橫向附著力。n 極限平衡條件：極限平衡條件：hhGYXhGX不產(chǎn)生橫向滑移穩(wěn)定條件：不產(chǎn)生橫向滑移穩(wěn)定條件：h)i127(VRhh2或4 4橫向穩(wěn)定性的保證橫向穩(wěn)定性的保證n 汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)的橫向穩(wěn)定性主要取決于汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)的橫向穩(wěn)定性主要取決于橫向力系數(shù)橫向力系數(shù)值的大小。值的大小。n 現(xiàn)代汽車(chē)在設(shè)計(jì)制造時(shí)重心較低，一般現(xiàn)代汽車(chē)在設(shè)計(jì)制造時(shí)重心較低，一

14、般b2hb2hg g，而而 h h0.5,0.5,即即n 汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，在發(fā)生橫向傾覆之前先產(chǎn)汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)，在發(fā)生橫向傾覆之前先產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象。生橫向滑移現(xiàn)象。n 在道路設(shè)計(jì)中只要保證不產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象發(fā)生，在道路設(shè)計(jì)中只要保證不產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象發(fā)生，即可保證橫向穩(wěn)定性。即可保證橫向穩(wěn)定性。 n保證橫向穩(wěn)定性的條件：保證橫向穩(wěn)定性的條件：h)i127(VRhh2或ghh2b1 1確定半徑的理論依據(jù)確定半徑的理論依據(jù))(1272hiVR二、曲線半徑curve radius 1 1確定半徑的理論依據(jù)確定半徑的理論依據(jù)2最小半徑的計(jì)算最小半徑的計(jì)算3圓曲線最大半徑圓曲線最大半徑 橫

15、向力系數(shù)橫向力系數(shù)的確定的確定行車(chē)安全行車(chē)安全 要求橫向力系數(shù)低于輪胎與路面之間所能提供的橫向摩阻系數(shù)f： f (32)增加駕駛操縱的困難 輪胎產(chǎn)生橫向變形，增加了汽車(chē)在方向操縱上的困難。增加燃料消耗和輪胎磨損 的存在使車(chē)輛的燃油消耗和輪胎磨損增加。行旅不舒適值過(guò)大，增加了駕駛者在彎道行駛中的緊張。對(duì)于乘客來(lái)說(shuō)，值過(guò)大，增加了駕駛者在彎道行駛中的緊張。對(duì)于乘客來(lái)說(shuō)，值的增大值的增大，同樣感到不舒適，乘客隨，同樣感到不舒適，乘客隨的變化其心理反應(yīng)如下。的變化其心理反應(yīng)如下。當(dāng)當(dāng)0.10時(shí)，不感到有曲線存在，很平穩(wěn)；時(shí)，不感到有曲線存在，很平穩(wěn)；當(dāng)當(dāng)=0.15時(shí)，稍感到有曲線存在，尚平穩(wěn)；時(shí)，稍感

16、到有曲線存在，尚平穩(wěn)；當(dāng)當(dāng)=0.20時(shí)，已感到有曲線存在，稍感不穩(wěn)定；時(shí)，已感到有曲線存在，稍感不穩(wěn)定；當(dāng)當(dāng)=0.35時(shí)，感到有曲線存在，不穩(wěn)定；時(shí)，感到有曲線存在，不穩(wěn)定；當(dāng)當(dāng)0.40時(shí)，非常不穩(wěn)定，有傾車(chē)的危險(xiǎn)感。時(shí)，非常不穩(wěn)定，有傾車(chē)的危險(xiǎn)感。綜上所述，綜上所述，值的采用關(guān)系到行車(chē)的安全、經(jīng)濟(jì)與舒適。為計(jì)算最小平曲線值的采用關(guān)系到行車(chē)的安全、經(jīng)濟(jì)與舒適。為計(jì)算最小平曲線半徑，應(yīng)考慮各方面因素采用一個(gè)舒適的半徑，應(yīng)考慮各方面因素采用一個(gè)舒適的值。研究指出：值。研究指出：值的舒適界限，由值的舒適界限，由0.11到到0.16隨行車(chē)速度而變化，隨行車(chē)速度而變化，設(shè)計(jì)中對(duì)高、低速路可取不同的數(shù)值。

17、設(shè)計(jì)中對(duì)高、低速路可取不同的數(shù)值。1 1確定半徑的理論依據(jù)確定半徑的理論依據(jù)1 1確定半徑的理論依據(jù)確定半徑的理論依據(jù))(1272hiVR二、曲線半徑1 1確定半徑的理論依據(jù)確定半徑的理論依據(jù)2最小半徑的計(jì)算最小半徑的計(jì)算3圓曲線最大半徑圓曲線最大半徑.關(guān)于最大超高關(guān)于最大超高 考慮慢車(chē)甚至因故停在彎道上的車(chē)輛,其離心力接近0,或者等于0。因此 (33)fw 一年中氣候惡劣季節(jié)路面的橫向摩阻力系數(shù)。whfi(max)各級(jí)公路圓曲線部分最大超高值 表31公路等級(jí)高速公路一二二三四一般地區(qū)（%）108積雪冰凍地區(qū)（%）6城市道路最大超高值 表32計(jì)算行車(chē)速度（km/h）8060，5040，30，2

18、0最大超高橫坡度（%）6421 1確定半徑的理論依據(jù)確定半徑的理論依據(jù)二、曲線半徑1 1確定半徑的理論依據(jù)確定半徑的理論依據(jù)2最小半徑的計(jì)算最小半徑的計(jì)算3圓曲線最大半徑圓曲線最大半徑1 1確定半徑的理論依據(jù)確定半徑的理論依據(jù)2最小半徑的計(jì)算最小半徑的計(jì)算 極限最小半徑極限最小半徑橫向力系數(shù)視設(shè)計(jì)車(chē)速采用0.100.16,最大超高視道路的不同環(huán)境，公路用0.10、0.08、 0.06，城市道路用0.06、0.04、0.02)(127maxmax2hiVR2最小半徑的計(jì)最小半徑的計(jì)算算 一般最小半徑一般最小半徑 考慮汽車(chē)以設(shè)計(jì)速度或以接近設(shè)計(jì)速度行駛時(shí)，旅客有充分的舒適感 注意到以在地形比較復(fù)雜

19、的情況下不會(huì)過(guò)多地增加工程量。 這種半徑是全線絕大多數(shù)情況下可采用的半徑，約為極限最小半徑的1.52.0倍。 “一般最小半徑”，其值和ih(max).的取值見(jiàn)表33。車(chē)速（km/h）1201008060504030200.050.050.060.060.060.060.050.05ih(max).0.060.060.070.080.070.070.060.06一般最小半徑”，其值和ih(max).的取值 表33。 不設(shè)超高的最小半徑不設(shè)超高的最小半徑我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)所制定的“不設(shè)超高的最小半徑”是取=0.035，ih(max =0.015按式（31）計(jì)算取整得來(lái)的。表3-4各級(jí)公路最小平曲線半徑公路等

20、級(jí)高速公路一二三四計(jì)算行車(chē)速度（km/h）120100806010060804060304020極限最小半徑（m）65040025012540012525060125306015一般最小半徑（m）10007004002007002004001002006510030不設(shè)超高最小半徑（m）550040002500150040001500250060015003506001503圓曲線最大半徑圓曲線最大半徑選用圓曲線半徑時(shí)，在與地形等條件相適應(yīng)的前提下應(yīng)盡量采用大半徑選用圓曲線半徑時(shí)，在與地形等條件相適應(yīng)的前提下應(yīng)盡量采用大半徑，但半徑大到一定程度時(shí)，其幾何性質(zhì)和行車(chē)條件與直線無(wú)太大區(qū)別，容，但半

21、徑大到一定程度時(shí)，其幾何性質(zhì)和行車(chē)條件與直線無(wú)太大區(qū)別，容易給駕駛員造成判斷上的錯(cuò)誤而帶來(lái)不良后果，同時(shí)也無(wú)謂增加計(jì)算和測(cè)易給駕駛員造成判斷上的錯(cuò)誤而帶來(lái)不良后果，同時(shí)也無(wú)謂增加計(jì)算和測(cè)量上的麻煩。量上的麻煩。所以規(guī)范規(guī)定圓曲線的最大半徑不宜超過(guò)所以規(guī)范規(guī)定圓曲線的最大半徑不宜超過(guò)1000010000m m。3圓曲線最大半徑圓曲線最大半徑圓曲線半徑的確定圓曲線半徑的確定 公路：公路： 一般情況下采用極限半徑的一般情況下采用極限半徑的48倍為宜；倍為宜； 當(dāng)?shù)匦螚l件受到限制時(shí)，應(yīng)盡量采用大于或接當(dāng)?shù)匦螚l件受到限制時(shí)，應(yīng)盡量采用大于或接近于一般最小半徑；近于一般最小半徑； 在自然條件特別困難而不得

22、已時(shí)，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)在自然條件特別困難而不得已時(shí)，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證方可采用極限最小半徑；濟(jì)論證方可采用極限最小半徑； 應(yīng)結(jié)合前后線形綜合考慮。應(yīng)結(jié)合前后線形綜合考慮。圓曲線半徑的確定圓曲線半徑的確定 城市道路：城市道路： 一般情況下采用大于或等于不設(shè)超高最小半徑一般情況下采用大于或等于不設(shè)超高最小半徑值；值； 當(dāng)?shù)匦螚l件受到限制時(shí)，可采用設(shè)超高推薦半當(dāng)?shù)匦螚l件受到限制時(shí)，可采用設(shè)超高推薦半徑值；徑值； 地形條件特別困難時(shí)，可采用設(shè)超高最小半徑地形條件特別困難時(shí)，可采用設(shè)超高最小半徑值。值。 三圓曲線的幾何元素(geometry element) 2aRtgT aRaRL01745. 0180) 1

23、2(secaRELTJ 2T單圓曲線的主要特點(diǎn)單圓曲線的主要特點(diǎn) 曲線上任意一點(diǎn)的曲率半徑曲線上任意一點(diǎn)的曲率半徑R為常數(shù)，曲率亦為常數(shù)，曲率亦為常數(shù)，故測(cè)設(shè)比緩和曲線簡(jiǎn)便；為常數(shù)，故測(cè)設(shè)比緩和曲線簡(jiǎn)便； 小半徑圓曲線視距條件差，汽車(chē)在圓曲線內(nèi)側(cè)小半徑圓曲線視距條件差，汽車(chē)在圓曲線內(nèi)側(cè)行駛時(shí)，視線受到路塹邊坡或其他障礙物影響行駛時(shí)，視線受到路塹邊坡或其他障礙物影響，容易發(fā)生事故；，容易發(fā)生事故； 大半徑長(zhǎng)緩圓曲線線形美觀，順適，行車(chē)舒適大半徑長(zhǎng)緩圓曲線線形美觀，順適，行車(chē)舒適，是公路上常采用的線形。，是公路上常采用的線形。第四節(jié) 緩和曲線(transitioncurve) 1緩和曲線的作用緩和

24、曲線的作用曲率連續(xù)變化，視覺(jué)效果好。（線形緩和）（曲率連續(xù)變化，視覺(jué)效果好。（線形緩和）（圖圖3 39 9）。）。 離心加速度逐漸變化，旅客感覺(jué)舒適。（離心加速度逐漸變化，旅客感覺(jué)舒適。（行車(chē)緩和行車(chē)緩和）超高橫坡度逐漸變化，行車(chē)更加平穩(wěn)。（超高橫坡度逐漸變化，行車(chē)更加平穩(wěn)。（超高緩和超高緩和）一緩和曲線的作用與性質(zhì)22402RLLqss342238424RLRLpssRLs6479.280qatgpRT2)(sLRaL2180)2(0RapRE2sec)(LTJ 2有緩和曲線的道路平曲線幾何元素：其他形式的緩和曲線其他形式的緩和曲線結(jié)論：三種曲線在極角較?。?6）時(shí)，幾乎沒(méi)有差別；都可以作為

25、緩和曲線；標(biāo)準(zhǔn)推薦使用回旋線。緩和曲線的最小長(zhǎng)度緩和曲線的最小長(zhǎng)度 從控制離心加速度變化率考慮（使旅客感覺(jué)舒適）； 從控制超高附加坡度不宜過(guò)陡考慮（避免行車(chē)左右劇烈搖擺）； 從控制方向盤(pán)操作的最短時(shí)間考慮。ssRVL3(min)0214. 0超高后的外側(cè)路面邊緣縱坡比原設(shè)計(jì)縱坡增加的坡度piBLs(min)2 . 1(min)VLs回旋線參數(shù)回旋線參數(shù)A值的確定值的確定 從視覺(jué)要求出發(fā)，當(dāng)緩和曲線角29時(shí)，緩和曲線過(guò)長(zhǎng)，使得圓曲線與緩和曲線不能很好協(xié)調(diào)。（三）緩和曲線的省略（三）緩和曲線的省略 規(guī)范規(guī)定，在下列情況下可不設(shè)回旋線： 1.在直線與圓曲線間，當(dāng)圓曲線半徑大于或等于在直線與圓曲線間，

26、當(dāng)圓曲線半徑大于或等于“不設(shè)超高的最小半徑不設(shè)超高的最小半徑”時(shí)時(shí)； 2.半徑不同的同向圓曲線半徑不同的同向圓曲線 (1)半徑不同的同向圓曲線間，當(dāng)小圓半徑大于或等于半徑不同的同向圓曲線間，當(dāng)小圓半徑大于或等于“不設(shè)超高的最小半不設(shè)超高的最小半徑徑”時(shí)，直線與圓曲線間和大圓與小圓間均不設(shè)緩和曲線；時(shí)，直線與圓曲線間和大圓與小圓間均不設(shè)緩和曲線； （2）小圓半徑大于表中所列臨界曲線半徑，且符合下列條件之一時(shí)，大圓）小圓半徑大于表中所列臨界曲線半徑，且符合下列條件之一時(shí)，大圓與小圓間不設(shè)緩和曲線：與小圓間不設(shè)緩和曲線： 小圓曲線按規(guī)定設(shè)置相當(dāng)于最小緩和曲線長(zhǎng)的回旋線時(shí)，其大圓與小圓的小圓曲線按規(guī)定

27、設(shè)置相當(dāng)于最小緩和曲線長(zhǎng)的回旋線時(shí)，其大圓與小圓的內(nèi)移值之差不超過(guò)內(nèi)移值之差不超過(guò)0.10m。 設(shè)計(jì)速度設(shè)計(jì)速度80km/h時(shí)，大圓半徑（時(shí)，大圓半徑（R1）與小圓半徑（）與小圓半徑（R2）之比小于）之比小于1.5。 設(shè)計(jì)速度設(shè)計(jì)速度80km/h時(shí)，大圓半徑（時(shí)，大圓半徑（R1）與小圓半徑（）與小圓半徑（R2）之比小于）之比小于2。3.公路等級(jí)為四級(jí)公路等級(jí)為四級(jí)內(nèi)移值p足夠小時(shí)，可省略。即：2 . 0242RLps第五節(jié) 平面線形設(shè)計(jì) 一平面線形設(shè)計(jì)一般原則 1.1.平面線平面線形應(yīng)便捷形應(yīng)便捷、連續(xù)、連續(xù)、順適，與順適，與周?chē)h(huán)境周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)。相協(xié)調(diào)。2.2.安全要安全要求是基本求是基本

28、的，視覺(jué)的，視覺(jué)和心理上和心理上的要求應(yīng)的要求應(yīng)盡量滿足盡量滿足3.3.保持平保持平面線形的面線形的均衡與連均衡與連貫貫4.4.應(yīng)避免應(yīng)避免連續(xù)急彎連續(xù)急彎的線形的線形 5.5.平曲線平曲線應(yīng)有足夠應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度 1.1.平面線平面線形應(yīng)便捷形應(yīng)便捷、連續(xù)、連續(xù)、順適，與順適，與周?chē)h(huán)境周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)。相協(xié)調(diào)。2.2.安全要安全要求是基本求是基本的，視覺(jué)的，視覺(jué)和心理上和心理上的要求應(yīng)的要求應(yīng)盡量滿足盡量滿足3.3.保持平保持平面線形的面線形的均衡與連均衡與連貫貫4.4.應(yīng)避免應(yīng)避免連續(xù)急彎連續(xù)急彎的線形的線形 5.5.平曲線平曲線應(yīng)有足夠應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度 路線要與地形相適應(yīng)，這既是

29、美學(xué)問(wèn)題，也是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和保護(hù)環(huán)境的問(wèn)題 高速公路、一級(jí)公路以及計(jì)算行車(chē)速度60km/h的公路，應(yīng)注重立體線形設(shè)計(jì)。計(jì)算行車(chē)速度40km/h的公路，首先應(yīng)在保證行車(chē)安全的前提下，正確地運(yùn)用平面線形要素最小值。 直線盡頭避免接小半徑曲線。 高、低標(biāo)準(zhǔn)之間要有過(guò)渡。 這種線形給駕駛員造成不便，給乘客的舒適也帶來(lái)不良影響。設(shè)計(jì)時(shí)可在曲線間插入足夠長(zhǎng)的直線或回旋線。 設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020一般值（m）600500400300200150100最小值（m）200170140100705040 在寬闊的平原微丘區(qū)，路線應(yīng)直捷順暢。在寬闊的平原微丘區(qū)，路線應(yīng)直捷順暢。 在起伏的山

30、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(méi)有任何障礙物的戈壁、草原等開(kāi)闊地區(qū)，應(yīng)以在沒(méi)有任何障礙物的戈壁、草原等開(kāi)闊地區(qū)，應(yīng)以直線為主。直線為主。 長(zhǎng)直線的盡頭避免接小半徑曲線長(zhǎng)直線的盡頭避免接小半徑曲線 長(zhǎng)直線上汽車(chē)行駛速度較高，如果突然遇到小半徑曲線，長(zhǎng)直線上汽車(chē)行駛速度較高，如果突然遇到小半徑曲線，易產(chǎn)生減速不及造成的事故。易產(chǎn)生減速不及造成的事故。 事故形態(tài)：事故形態(tài)：車(chē)輛側(cè)翻到曲線外側(cè)路基或與對(duì)向車(chē)輛相撞或碰車(chē)輛側(cè)翻到曲線外側(cè)路基或與對(duì)向車(chē)輛相撞或碰撞路側(cè)護(hù)欄。撞路側(cè)護(hù)欄。 若由于地形所限小半徑曲線若由于地形所限小半徑曲線難免時(shí)，中間應(yīng)插入中等曲率的

31、難免時(shí)，中間應(yīng)插入中等曲率的過(guò)渡性曲線，并使縱坡不要過(guò)大。過(guò)渡性曲線，并使縱坡不要過(guò)大。高低標(biāo)準(zhǔn)之間要有過(guò)渡高低標(biāo)準(zhǔn)之間要有過(guò)渡u 同一等級(jí)道路上大、小指標(biāo)間的均衡過(guò)渡同一等級(jí)道路上大、小指標(biāo)間的均衡過(guò)渡l 長(zhǎng)直線與小半徑曲線之間。長(zhǎng)直線與小半徑曲線之間。l 相鄰的大小半徑曲線之間。相鄰的大小半徑曲線之間。u同一條道路上采用不同計(jì)算行車(chē)速度設(shè)計(jì)的路段之間的過(guò)渡。同一條道路上采用不同計(jì)算行車(chē)速度設(shè)計(jì)的路段之間的過(guò)渡。 在標(biāo)準(zhǔn)變更的相互銜接處前、后一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)變更的相互銜接處前、后一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)逐漸過(guò)渡，避免產(chǎn)生突變，設(shè)計(jì)速度高的一端應(yīng)采用較低的平、縱技逐漸過(guò)渡

32、，避免產(chǎn)生突變，設(shè)計(jì)速度高的一端應(yīng)采用較低的平、縱技術(shù)指標(biāo)，反之則應(yīng)采用較高的平、縱技術(shù)指標(biāo)，以使平、縱線形技術(shù)術(shù)指標(biāo)，反之則應(yīng)采用較高的平、縱技術(shù)指標(biāo)，以使平、縱線形技術(shù)指標(biāo)較為均衡。指標(biāo)較為均衡。 路線轉(zhuǎn)角的大小反應(yīng)了路線的舒順程度，小一些好。但轉(zhuǎn)角過(guò)小，即使設(shè)置了較大的半徑也容易把曲線長(zhǎng)看成比實(shí)際的要短，造成急轉(zhuǎn)彎的錯(cuò)覺(jué)。這種傾向轉(zhuǎn)角越小越顯著，以致造成駕駛員枉作轉(zhuǎn)彎的操作。 一般認(rèn)為，7應(yīng)屬小轉(zhuǎn)角彎道。對(duì)于小轉(zhuǎn)角彎道應(yīng)設(shè)置較長(zhǎng)的平曲線，其長(zhǎng)度應(yīng)大于規(guī)范規(guī)定。小轉(zhuǎn)角路線問(wèn)題設(shè)計(jì)速度設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020平曲線最小平曲線最小長(zhǎng)度長(zhǎng)度(m)1400/ 1200/

33、 1000/ 700/ 500/ 350/ 250/ 表中的表中的為公路轉(zhuǎn)角值（度），當(dāng)為公路轉(zhuǎn)角值（度），當(dāng)2 2時(shí)，按時(shí)，按=2=2計(jì)。計(jì)。二、平面線形要素的組合類(lèi)型當(dāng)當(dāng)A1=A2時(shí)，叫對(duì)稱(chēng)基本型；時(shí)，叫對(duì)稱(chēng)基本型；當(dāng)當(dāng)A1A2時(shí)，叫非對(duì)稱(chēng)基本型。時(shí)，叫非對(duì)稱(chēng)基本型。 組合要求組合要求 基本形設(shè)計(jì)時(shí)，為使線形協(xié)調(diào)，基本形設(shè)計(jì)時(shí)，為使線形協(xié)調(diào)，A值的選擇最好使回旋線、值的選擇最好使回旋線、圓曲線、回旋線的長(zhǎng)度以大致接近為宜。圓曲線、回旋線的長(zhǎng)度以大致接近為宜。組合要求組合要求A1A1與與A2A2宜相等。達(dá)不到時(shí)，宜相等。達(dá)不到時(shí)，A1A1與與A2A2之比應(yīng)小于之比應(yīng)小于2.02.0，有條件時(shí)

34、以小于有條件時(shí)以小于1.51.5為宜。當(dāng)為宜。當(dāng)A2A2200200時(shí)，時(shí)， A1A1與與A2A2之比之比應(yīng)小于應(yīng)小于1.51.5短直線的長(zhǎng)度應(yīng)滿足：短直線的長(zhǎng)度應(yīng)滿足：LL（A1A1A2A2）/40/40兩圓曲線半徑之比不宜過(guò)大，以?xún)蓤A曲線半徑之比不宜過(guò)大，以R1/R2=11/3為宜為宜 S形曲線的計(jì)算形曲線的計(jì)算 已知某公路有兩個(gè)交點(diǎn)間距為已知某公路有兩個(gè)交點(diǎn)間距為D=328.912m，JD1=K5+250.14，偏角，偏角1=491517（右偏），半徑（右偏），半徑R1=200m ；Ls1 =70m ；JD2為左偏，為左偏，2=853930 。要求：按。要求：按S型曲線計(jì)算確定型曲線計(jì)算

35、確定Ls2、R2，并計(jì)算兩曲線主點(diǎn)，并計(jì)算兩曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)。里程樁號(hào)。 計(jì)算步驟計(jì)算步驟：（：（1）先根據(jù)）先根據(jù)1、R1、 Ls1，計(jì)算，計(jì)算T1; （2）T2=D-T2 根據(jù)根據(jù)S形的組合要求，假定形的組合要求，假定Ls2 （3）用）用T2、LS2、 2計(jì)算計(jì)算R2。 （4）檢查）檢查R2是否符合是否符合S形的組合要求，如不能，重新調(diào)整計(jì)算。形的組合要求，如不能，重新調(diào)整計(jì)算。卵型卵型（1）定義：）定義：兩同向的平曲線，按直線兩同向的平曲線，按直線緩和曲線緩和曲線 （A1）圓曲圓曲線（線（R1）緩和曲線（緩和曲線（AF）圓曲線（圓曲線（R2）緩和曲線緩和曲線（ A2）直線的順序組合而成的

36、線形。直線的順序組合而成的線形。（2）組合要求：）組合要求：大圓能完全包住小圓而且不是同心圓。大圓能完全包住小圓而且不是同心圓。卵型曲線用一個(gè)回旋線連接兩個(gè)圓曲卵型曲線用一個(gè)回旋線連接兩個(gè)圓曲線，其公用緩和曲線的參數(shù)線，其公用緩和曲線的參數(shù)AF最好最好在在R2 /2A R2范圍內(nèi)（范圍內(nèi)（ R2為小圓為小圓半徑）；半徑）； （2）組合要求：）組合要求：圓曲線半徑之比以滿足圓曲線半徑之比以滿足R2/R1 =0.20.8為宜；為宜；兩圓曲線的間距，以?xún)蓤A曲線的間距，以D/R2=0.0030.03為宜，（為宜，（D為兩圓曲為兩圓曲線間的最小間距）。線間的最小間距）。 5.凸形凸形 （1）定義：）定義

37、：兩段同向緩和曲線之間不插入圓曲線而徑相銜接的組兩段同向緩和曲線之間不插入圓曲線而徑相銜接的組合形式（圓曲線長(zhǎng)度為零）合形式（圓曲線長(zhǎng)度為零） （2）組合要求：）組合要求：凸形的回旋線的參數(shù)及其連接點(diǎn)的曲率半徑，應(yīng)分別符合容許最小回凸形的回旋線的參數(shù)及其連接點(diǎn)的曲率半徑，應(yīng)分別符合容許最小回旋線參數(shù)和圓曲線最小半徑的規(guī)定。旋線參數(shù)和圓曲線最小半徑的規(guī)定。 （3）適用條件）適用條件 只有在路線嚴(yán)格受地形、地物限制處只有在路線嚴(yán)格受地形、地物限制處方可采用凸形。方可采用凸形。 6.復(fù)合形復(fù)合形 （1）定義：）定義：將兩個(gè)以上的同向回旋線在曲率相等處相互連接的線形。將兩個(gè)以上的同向回旋線在曲率相等處

38、相互連接的線形。 （2）組合要求：）組合要求：復(fù)合形的相鄰兩個(gè)回旋線參數(shù)之比以小于復(fù)合形的相鄰兩個(gè)回旋線參數(shù)之比以小于1：1.5為宜。為宜。（3）適用條件）適用條件復(fù)合曲線在受地形條件限制，或互通式立體交叉的匝道設(shè)計(jì)中可采用。復(fù)合曲線在受地形條件限制，或互通式立體交叉的匝道設(shè)計(jì)中可采用。 7.C形形 （1）定義：）定義：兩同向回旋線在曲率為零處徑相連接（即連接處曲率兩同向回旋線在曲率為零處徑相連接（即連接處曲率為為0，半徑為）的組合線形。，半徑為）的組合線形。 （2）適用條件）適用條件C形曲線僅限于地形條件特殊困難，路線嚴(yán)格受限制時(shí)方可采用。形曲線僅限于地形條件特殊困難，路線嚴(yán)格受限制時(shí)方可采

39、用。 第六節(jié) 道路平面設(shè)計(jì)成果 一.直線、曲線及轉(zhuǎn)角表 本表全面地反映了路線的平面位置和路線平面線形的各項(xiàng)指標(biāo)，它是道路設(shè)計(jì)的主要成果之一。 二.逐樁坐標(biāo)表高等級(jí)公路的線形指標(biāo)高，表現(xiàn)在平面上是圓曲線半徑大，緩和曲線較長(zhǎng)，在測(cè)設(shè)和放樣時(shí)須采用坐標(biāo)法，方能保證其測(cè)量精度。所以計(jì)算一份“逐樁坐標(biāo)表”是十分必要的。例1單交點(diǎn)基本形曲線計(jì)算)(99.293002406026023mq)(50. 03002384603002460342mp)(74.12499.29235tan)50. 0300(mTs 已知：某彎道，JD5的樁號(hào)為K4650.56，R300m；ls60m，3500，試計(jì)算曲線要素及主點(diǎn)

40、樁號(hào)。解：曲線要素為：解：曲線要素為：)(26.12360226.234mLy)(08.15300235sec)50. 0300(mEs)(22. 626.24374.1242mJ）（m26.2346030035180sL曲線主點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算如下：曲線主點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算如下：JDJD5 5K4+650.56K4+650.56-T-Ts s124.74124.74ZHZHK4+525.82K4+525.82+ +l ls s60.0060.00HYHYK4+585.82K4+585.82+L+Ly y123.26123.26YHYHK4+709.08K4+709.08HZHZ-L-Ls s/2/2121.

41、63121.63QZQZ3.113.11JDJD5 5+ +l ls s60.0060.00K4+769.08K4+769.08K4+647.45K4+647.45+J+Js s/2/2K4+650.56K4+650.56（校核無(wú)誤）（校核無(wú)誤）雙交點(diǎn)曲線計(jì)算多用解虛交三角形的方法 如圖，A、B為輔助交點(diǎn)，AB為基線長(zhǎng)，V為虛交點(diǎn)，AVB為為虛交三角形，求出邊長(zhǎng)a、b后即可求出TA、TB。由正弦定理：ABaAsinsinABbBsinsinbTTAaTTB式中：a、b虛交三角形邊長(zhǎng)，cm； AB輔助交點(diǎn)間距，及輔助基線長(zhǎng)，實(shí)測(cè)求得，m； A、B輔助交點(diǎn)轉(zhuǎn)角，實(shí)測(cè)求得； TA、TB輔助交點(diǎn)至曲線

42、起、終點(diǎn)距離，m； 路線轉(zhuǎn)角， A+B。則三.路線平面設(shè)計(jì)圖 1平面圖的比例尺和測(cè)繪范圍平面圖的比例尺和測(cè)繪范圍 比例尺：.工程可行性研究、初步設(shè)計(jì)階段的方案研究與比選，采用1：50000或1：10000的比例尺.初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)一般常用的是1：2000，在平原微丘區(qū)可用1：5000。在地形特別復(fù)雜地段的路線初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)可用1：500或1：1000。測(cè)繪范圍路線帶狀地形圖的測(cè)繪寬度，一般為中線兩側(cè)各100200m。對(duì)1：5000的地形圖，測(cè)繪寬度每側(cè)應(yīng)不小于250m。若有比較線，應(yīng)將比較線包括進(jìn)去。 2 2路線平面圖的內(nèi)容路線平面圖的內(nèi)容交點(diǎn)，各曲線主要點(diǎn)以及公里樁、百米樁、斷鏈樁

43、位置。對(duì)交點(diǎn)逐個(gè)編號(hào)，注明路線在本張圖中的起點(diǎn)和終點(diǎn)里程等。 路線一律按前進(jìn)方向從左至右畫(huà)，在每張圖的拼接處畫(huà)出接圖線。在圖的右上角注明共張、第張。在圖紙的空白處注明曲線元素及主要點(diǎn)里程。3 3公路路線平面設(shè)計(jì)圖示例公路路線平面設(shè)計(jì)圖示例城市道路平面圖設(shè)計(jì)城市道路平面圖設(shè)計(jì) 1.繪圖比例尺和測(cè)繪范圍城市道路相對(duì)于公路，長(zhǎng)度較長(zhǎng)而寬度較寬，在繪圖比例尺的選用上一般比公路大。一般為1：5001：1000。測(cè)繪范圍：通常在道路兩側(cè)紅線以外各2050m，或中線兩側(cè)各50150m。 2.平面圖內(nèi)容規(guī)劃紅線，坡口、坡腳線，車(chē)道線，人行道、人行橫道線、交通島，地上、地下管線和排水設(shè)施，交叉口。城市道路平面圖設(shè)計(jì)城市道路平面圖設(shè)計(jì)n例例2：平原區(qū)某公路，設(shè)計(jì)車(chē)速：平原區(qū)某公路，設(shè)計(jì)車(chē)速V=80km/h，有兩個(gè)交，有兩個(gè)交點(diǎn)間距為點(diǎn)間距為407.54m，JD1=K7+231.38，轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角1右右=122420，半徑，半徑R1=1200m；JD2轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角2 左左=153250，R2=1000m。n要求：按要求：按S型曲線設(shè)計(jì)，并計(jì)算兩曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)。型曲線設(shè)計(jì)，并計(jì)算兩曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)。21JD1JD2T1T2L1L2n解：因?yàn)榻猓阂驗(yàn)镽1，R2