第2章 道路平面設(shè)計21-23

1、第二章 平面設(shè)計 教師：陳改霞 第一節(jié) 概述第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬第三節(jié) 緩和段 第四節(jié) 行車視距 第五節(jié) 平面線形的設(shè)計與調(diào)整第六節(jié) 平面設(shè)計成果本章內(nèi)容n公路路線公路路線-指道路中心線的空間線形。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述n路線的平面路線的平面-道路中線在水平面上的投影。 n路線縱斷面路線縱斷面-沿著中線豎直剖切，再行展開。n公路橫斷面公路橫斷面-中線各點的法向切面。 中線中線第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬n（1 1）各級公路和城市道路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)各級公路和城市道路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置設(shè)置平曲線。平曲線。n（

2、2 2）平面線形要素：直線）平面線形要素：直線 、圓曲線圓曲線 、緩和曲線、緩和曲線 n 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬 （3 3）當圓曲線半徑）當圓曲線半徑不設(shè)超高半徑時，應(yīng)在曲線上不設(shè)超高半徑時，應(yīng)在曲線上設(shè)置設(shè)置由路面向內(nèi)側(cè)傾斜的單向坡由路面向內(nèi)側(cè)傾斜的單向坡（超高）（超高） （4 4）當圓曲線半徑）當圓曲線半徑250m，應(yīng)在圓曲線路面內(nèi)側(cè)，應(yīng)在圓曲線路面內(nèi)側(cè)進行全加寬。進行全加寬。2.1 圓曲線半徑圓曲線半徑 2.1.1 汽車在圓曲線上的受力特點汽車在圓曲線上的受力特點 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加

3、寬圖圖 1-0-2-1 1-0-2-1 汽車在彎道內(nèi)側(cè)行駛的受力分析汽車在彎道內(nèi)側(cè)行駛的受力分析X軸Y軸汽車在平曲線上行駛時產(chǎn)生兩種失穩(wěn)傾向：車輛向外滑車輛向外滑移或者傾覆移或者傾覆。2.1.1 汽車在圓曲線上的受力特點汽車在圓曲線上的受力特點 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬（1）橫向力橫向力和和豎向力豎向力是反映汽車是否穩(wěn)定的兩個是反映汽車是否穩(wěn)定的兩個重要因素，其中重要因素，其中橫向力為不穩(wěn)定因素橫向力為不穩(wěn)定因素，豎向力為穩(wěn)，豎向力為穩(wěn)定因素。定因素。（2）橫向力系數(shù)橫向力系數(shù)：橫向力與豎向力的比值。：橫向力與豎向力的比值。GiRgGGiFX2

4、.RgGF2GXYXigR2 2.1.1 汽車在圓曲線上的受力特點汽車在圓曲線上的受力特點 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬2）橫向傾覆分析）橫向傾覆分析 橫向力與汽車重心所產(chǎn)生的不穩(wěn)定橫向力與汽車重心所產(chǎn)生的不穩(wěn)定Xh 豎向力對豎向力對車輪外側(cè)所產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩車輪外側(cè)所產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩Yb/2。2bYXh GXGY,hb2b兩后輪中心距，兩后輪中心距，m；h-汽車重心至路面的高度，汽車重心至路面的高度，m； 2.1.1 汽車在圓曲線上的受力特點汽車在圓曲線上的受力特點 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬3）橫向滑

5、移分析）橫向滑移分析 汽車汽車向外側(cè)滑移的橫向力向外側(cè)滑移的橫向力和和阻止阻止汽車向外側(cè)滑移汽車向外側(cè)滑移的的橫向摩阻力橫向摩阻力。YX XYf 輪胎與路面之間的橫向摩阻系數(shù)輪胎與路面之間的橫向摩阻系數(shù) 2.1.2 計算公式及其影響因素計算公式及其影響因素 圓曲線半徑計算公式：圓曲線半徑計算公式： 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬iRVigRvGX12722)(1272iVR 標準標準規(guī)定圓曲線最小半徑有三類：規(guī)定圓曲線最小半徑有三類：極限最小半極限最小半徑徑（滿足行車安全、適當考慮舒適性）、（滿足行車安全、適當考慮舒適性）、一般最小一般最小半徑半徑（

6、具有（具有 較好的安全性和舒適性）、較好的安全性和舒適性）、不設(shè)超高的不設(shè)超高的最小半徑最小半徑（不設(shè)超高也能滿足安全與舒適）。（不設(shè)超高也能滿足安全與舒適）。 2.1.2 計算公式及其影響因素計算公式及其影響因素 1）行車安全性分析行車安全性分析 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬 2）舒適性分析舒適性分析 橫向力系數(shù)越大，舒適度越差。橫向力系數(shù)越大，舒適度越差。 0.1為宜，最大值為宜，最大值0.15。 3）經(jīng)濟性分析經(jīng)濟性分析 橫向力系數(shù)越大，燃料消耗、輪胎磨損越大。橫向力系數(shù)越大，燃料消耗、輪胎磨損越大。 2.1.3 圓曲線最小半徑確定圓曲線最小

7、半徑確定 1）極限最小半徑極限最小半徑（節(jié)約投資，不考慮線形的整體（節(jié)約投資，不考慮線形的整體協(xié)調(diào)性）協(xié)調(diào)性） 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬 極限最小半徑時路線設(shè)計中各級公路所能允許的極限最小半徑時路線設(shè)計中各級公路所能允許的極限值，因此在非特殊困難的情況下，極限值，因此在非特殊困難的情況下，一般不輕易一般不輕易采用。采用。 )(127maxmax2minbiVR 2.1.3 圓曲線最小半徑確定圓曲線最小半徑確定 2）一般最小半徑一般最小半徑 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬 既既節(jié)約投資節(jié)約投資，又考慮，

8、又考慮線形的整體協(xié)調(diào)性線形的整體協(xié)調(diào)性，使駕，使駕駛著及乘客感覺具有充分的駛著及乘客感覺具有充分的舒適感舒適感。 )(127b2iVR一般 2.1.3 圓曲線最小半徑確定圓曲線最小半徑確定 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬 3）不設(shè)超高的最小半徑）不設(shè)超高的最小半徑 )-(12712iVR免 所對應(yīng)的彎道可以所對應(yīng)的彎道可以不設(shè)超高不設(shè)超高，即路拱為，即路拱為雙向橫坡雙向橫坡度度，橫坡度的大小與，橫坡度的大小與直線相同直線相同。 （1）與設(shè)計速度相適應(yīng)，盡可能選用較大的半徑。）與設(shè)計速度相適應(yīng)，盡可能選用較大的半徑。（2）一般盡量應(yīng)采用）一般盡量應(yīng)采用

9、一般最小半徑一般最小半徑的圓曲線半徑，的圓曲線半徑， 地形條件特別困難不得已時，方可采用地形條件特別困難不得已時，方可采用極限最小半極限最小半徑徑；（3）橋位處兩端設(shè)置圓曲線時，）橋位處兩端設(shè)置圓曲線時，一般最小半徑一般最小半徑。（4）隧道內(nèi)必須設(shè)置圓曲線時，）隧道內(nèi)必須設(shè)置圓曲線時，不設(shè)超高的最小不設(shè)超高的最小半徑。半徑。 標準標準規(guī)定三種圓曲線最小半徑應(yīng)用時，需考慮：規(guī)定三種圓曲線最小半徑應(yīng)用時，需考慮： 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬（5）長直線或陡坡盡頭，長直線或陡坡盡頭，不得采用小半徑圓曲線不得采用小半徑圓曲線（6）不論偏角大小不論偏角大小

10、，均應(yīng)設(shè)置圓曲線。，均應(yīng)設(shè)置圓曲線。 （7）改建公路工程中利用現(xiàn)有公路路段，設(shè)計速度）改建公路工程中利用現(xiàn)有公路路段，設(shè)計速度為為40Km/h的最小圓曲線半徑可采用的最小圓曲線半徑可采用50m，設(shè)計速，設(shè)計速度為度為30Km/h的最小圓曲線半徑可采用的最小圓曲線半徑可采用25m。第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬 例題例題1、 例題例題2、 例題例題32.2 全超高全超高2.2.1 超高及其作用超高及其作用概念：概念：在在平曲線設(shè)計平曲線設(shè)計中，將彎道的路基中，將彎道的路基外側(cè)外側(cè)邊緣抬邊緣抬 高，構(gòu)成與高，構(gòu)成與內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)車道同坡度的單向坡，稱為平曲車道

11、同坡度的單向坡，稱為平曲線超高。線超高。 作用：作用：為了使汽車在圓曲線上行駛時獲得一個指向為了使汽車在圓曲線上行駛時獲得一個指向 內(nèi)側(cè)的橫向分力內(nèi)側(cè)的橫向分力，以，以克服離心力克服離心力，減少橫向力。，減少橫向力。第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬2.2 全超高全超高2.2.2 超高橫坡度的確定超高橫坡度的確定 （1）最大超高橫坡度確定。）最大超高橫坡度確定。（查標準）（查標準） （2）確定）確定R 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬b(max)2127iVR （3）作出圖中）作出圖中OB及及BD的中的中點點A和

12、和C點并連接點并連接AC，作圓弧，作圓弧OE和和ED并使兩弧相切即可。并使兩弧相切即可。ibBDCO1/R1/RAAE標準標準規(guī)定，當圓曲線半徑小于不設(shè)超高的最小規(guī)定，當圓曲線半徑小于不設(shè)超高的最小半徑時，必須設(shè)置超高。半徑時，必須設(shè)置超高。 2.2 全超高全超高2.2.3 設(shè)置超高的一般規(guī)定和要求設(shè)置超高的一般規(guī)定和要求（1）一般地區(qū)的圓曲線最大超高值宜采用）一般地區(qū)的圓曲線最大超高值宜采用8%。（2）超高橫坡度的大?。┏邫M坡度的大?。ň唧w問題具體分析）（具體問題具體分析）（3）圓曲線最小超高與直線的路拱橫坡度一致。）圓曲線最小超高與直線的路拱橫坡度一致。（4）市區(qū)路段全超高橫坡度按表）市

13、區(qū)路段全超高橫坡度按表1-0-2-7。（5）按表）按表1-0-2-6設(shè)置超高值。設(shè)置超高值。（6）合成坡度合成坡度第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬22bkiii縱2.3 全加寬全加寬2.3.1 加寬及其作用加寬及其作用 第二節(jié)第二節(jié) 平面圓曲線半徑、全超高、全加寬平面圓曲線半徑、全超高、全加寬 （1）什么是全加寬？）什么是全加寬？ （2）全加寬的作用是什么？）全加寬的作用是什么？ （3）全加寬提高了造價？為什么還要進行全加寬設(shè)）全加寬提高了造價？為什么還要進行全加寬設(shè)計？計？ 3.1 3.1緩和曲線緩和曲線 n 緩和曲線緩和曲線是指在直線與圓曲線之間或

14、者半徑相差較大的兩個轉(zhuǎn)向相同圓曲線之間設(shè)置的一種曲率連續(xù)變化的曲線。第三節(jié)第三節(jié) 緩和段緩和段 規(guī)范規(guī)定：除四級公路外的其它各級公路都應(yīng)設(shè)置緩和曲線，另外，當圓曲線半徑小于“不設(shè)超高的最小半徑”， 應(yīng)設(shè)緩和曲線。3.1.1 3.1.1 緩和曲線作用緩和曲線作用1 1）便于駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤。（）便于駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤。（線形緩和線形緩和）2 2）離心加速度逐漸變化，旅客感覺舒適（）離心加速度逐漸變化，旅客感覺舒適（行車緩和行車緩和）3 3）超高橫坡度逐漸變化，行車更加平穩(wěn)（超高緩和）超高橫坡度逐漸變化，行車更加平穩(wěn)（超高緩和）4 4）線形美觀。）線形美觀。第三節(jié)第三節(jié) 緩和段緩和段3.1.2 緩和曲線的性質(zhì)緩和曲線的性質(zhì)1 1）該曲線上任一點的曲率半徑與該點至曲線起）該曲線上任一點的曲率半徑與該點至曲線起點距離成反比。點距離成反比。2 2）參數(shù)）參數(shù)A A第三節(jié)第三節(jié) 緩和段緩和段R R 回旋線上回旋線上某點的某點的曲率半徑曲率半徑Ls Ls 回旋線上回旋線上某點到原點的曲線長某點到原點的曲線長3.1.3 回回旋線的基本方程旋線的基本方程 第三節(jié)第三節(jié) 緩和段緩和段3.1.4 緩和曲線最小長度緩和曲線最小長度1 1）控制離心加速度的變化率；）控制離心加速度的變化率；2 2）保證駕駛員