第2章 道路平面設(shè)計(jì)21-23

1、第二章 平面設(shè)計(jì) 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(chē)視距 第五節(jié) 平面線形的設(shè)計(jì)與調(diào)整第六節(jié) 平面設(shè)計(jì)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(kāi)。n公路橫斷面公路橫斷面-中線各點(diǎn)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(jí)公路和城市道路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)各級(jí)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(dāng)圓曲線半徑）當(dāng)圓曲線半徑不設(shè)超高半徑時(shí)，應(yīng)在曲線上不設(shè)超高半徑時(shí)，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(dāng)圓曲線半徑）當(dāng)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(jìn)行全加寬。進(jìn)行全加寬。2.1 圓曲線半徑圓曲線半徑 2.1.1 汽車(chē)在圓曲線上的受力特點(diǎn)汽車(chē)在圓曲線上的受力特點(diǎn) 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(chē)在彎道內(nèi)側(cè)行駛的受力分析汽車(chē)在彎道內(nèi)側(cè)行駛的受力分析X軸Y軸汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)產(chǎn)生兩種失穩(wěn)傾向：車(chē)輛向外滑車(chē)輛向外滑移或者傾覆移或者傾覆。2.1.1 汽車(chē)在圓曲線上的受力特點(diǎn)汽車(chē)在圓曲線上的受力特點(diǎn) 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(chē)是否穩(wěn)定的兩個(gè)是反映汽車(chē)是否穩(wěn)定的兩個(gè)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(chē)在圓曲線上的受力特點(diǎn)汽車(chē)在圓曲線上的受力特點(diǎn) 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(chē)重心所產(chǎn)生的不穩(wěn)定橫向力與汽車(chē)重心所產(chǎn)生的不穩(wěn)定Xh 豎向力對(duì)豎向力對(duì)車(chē)輪外側(cè)所產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩車(chē)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(chē)重心至路面的高度，汽車(chē)重心至路面的高度，m； 2.1.1 汽車(chē)在圓曲線上的受力特點(diǎn)汽車(chē)在圓曲線上的受力特點(diǎn) 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(chē)汽車(chē)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(chē)向外側(cè)滑移汽車(chē)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(jì)算公式及其影響因素計(jì)算公式及其影響因素 圓曲線半徑計(jì)算公式：圓曲線半徑計(jì)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(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定圓曲線最小半徑有三類(lèi)：規(guī)定圓曲線最小半徑有三類(lèi)：極限最小半極限最小半徑徑（滿足行車(chē)安全、適當(dāng)考慮舒適性）、（滿足行車(chē)安全、適當(dāng)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(jì)算公式及其影響因素計(jì)算公式及其影響因素 1）行車(chē)安全性分析行車(chē)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(jì)性分析經(jīng)濟(jì)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(shí)路線設(shè)計(jì)中各級(jí)公路所能允許的極限最小半徑時(shí)路線設(shè)計(jì)中各級(jí)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(jué)具有充分的駛著及乘客感覺(jué)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(duì)應(yīng)的彎道可以所對(duì)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(jì)速度相適應(yīng)，盡可能選用較大的半徑。）與設(shè)計(jì)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(shí)，方可采用地形條件特別困難不得已時(shí)，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(shí)，）橋位處兩端設(shè)置圓曲線時(shí)，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(shí)，）隧道內(nèi)必須設(shè)置圓曲線時(shí)，不設(shè)超高的最小不設(shè)超高的最小半徑。半徑。 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定三種圓曲線最小半徑應(yīng)用時(shí)，需考慮：規(guī)定三種圓曲線最小半徑應(yīng)用時(shí)，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(zhǎng)直線或陡坡盡頭，長(zhǎng)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(jì)速度）改建公路工程中利用現(xiàn)有公路路段，設(shè)計(jì)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(jì)速，設(shè)計(jì)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(jì)平曲線設(shè)計(jì)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(chē)道同坡度的單向坡，稱(chēng)為平曲車(chē)道

11、同坡度的單向坡，稱(chēng)為平曲線超高。線超高。 作用：作用：為了使汽車(chē)在圓曲線上行駛時(shí)獲得一個(gè)指向?yàn)榱耸蛊?chē)在圓曲線上行駛時(shí)獲得一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)）（查標(biāo)準(zhǔn)） （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(diǎn)點(diǎn)A和

12、和C點(diǎn)并連接點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)圓曲線半徑小于不設(shè)超高的最小規(guī)定，當(dāng)圓曲線半徑小于不設(shè)超高的最小半徑時(shí)，必須設(shè)置超高。半徑時(shí)，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(wèn)題具體分析）（具體問(wèn)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(jià)？為什么還要進(jìn)行全加寬設(shè)）全加寬提高了造價(jià)？為什么還要進(jìn)行全加寬設(shè)計(jì)？計(jì)？ 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(gè)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(jí)公路外的其它各級(jí)公路都應(yīng)設(shè)置緩和曲線，另外，當(dāng)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(pán)。（）便于駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)。（線形緩和線形緩和）2 2）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）3 3）超高橫坡度逐漸變化，行車(chē)更加平穩(wěn)（超高緩和）超高橫坡度逐漸變化，行車(chē)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(diǎn)的曲率半徑與該點(diǎn)至曲線起）該曲線上任一點(diǎn)的曲率半徑與該點(diǎn)至曲線起點(diǎn)距離成反比。點(diǎn)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(diǎn)的某點(diǎn)的曲率半徑曲率半徑Ls Ls 回旋線上回旋線上某點(diǎn)到原點(diǎn)的曲線長(zhǎng)某點(diǎn)到原點(diǎn)的曲線長(zhǎng)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(zhǎng)度緩和曲線最小長(zhǎng)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