第五章 線形設(shè)計

道路勘測設(shè)計

（第五章線形設(shè)計）

2014.2

三要素比例適當，與地形緊密結(jié)合，經(jīng)濟且保護環(huán)境1.平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適，并與地形、地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。平面線形設(shè)計§5.1平面線形設(shè)計

在寬闊的平原微丘區(qū)，路線應(yīng)直捷順暢。

§5.1平面線形設(shè)計

在起伏的山嶺和丘陵地區(qū)，線形以曲線為主。

§5.1平面線形設(shè)計

在沒有任何障礙物的戈壁、草原等開闊地區(qū)，應(yīng)以直線為主。

§5.1平面線形設(shè)計

2.保持平面線形的均衡與連貫。

§5.1平面線形設(shè)計

我國2002年各種道路線形的事故分析我國2002年各種地形的事故分析

2.保持平面線形的均衡與連貫。①直線與平曲線的組合長直線的盡頭避免接小半徑曲線§5.1平面線形設(shè)計

長大下坡小半徑平曲線之害線形指標900直線接125的平曲線山區(qū)高速公路設(shè)計速度60km/h3年事故統(tǒng)計：占平曲線上事故數(shù)的21%;事故形態(tài):撞擊外側(cè)的橋梁護攔速度觀測：彎道前的實際行駛速96km/h事故責任:駕駛員負全責

長直線的盡頭避免接小半徑曲線§5.1平面線形設(shè)計

短直線接大半徑的平曲線

②平曲線與平曲線的組合③高低標準之間要有過渡

同一等級道路上大、小指標間的均衡過渡長直線與小半徑曲線之間。相鄰的大小半徑曲線之間。同一條道路上采用不同計算行車速度設(shè)計的路段之間的過渡。

注意與縱斷面設(shè)計相協(xié)調(diào)

平原區(qū)道路鐵路主要道路河流交叉§5.1平面線形設(shè)計

4.平曲線應(yīng)有足夠的長度①平曲線的最小長度基本型曲線：9s行程凸型曲線：6s的行程

平曲線最小長度不得小于下表規(guī)定。設(shè)計速度(km/h)1201008060403020一般值（m）600500400300200150100最小值（m）200170140100705040§5.1平面線形設(shè)計

②小偏角的平曲線長度：

小偏角曲線的問題：設(shè)置了較大的半徑也容易把曲線長看成比實際的要短，造成急轉(zhuǎn)彎的錯覺。

§5.1平面線形設(shè)計

小偏角曲線要求的平曲線長度設(shè)計速度(km/h)1201008060403020平曲線最小長度(m)1400/α1200/α1000/α700/α500/α350/α250/α表中的為公路轉(zhuǎn)角值（度），當＜2°時，按=2°計?！?.1平面線形設(shè)計

§3.6平面線形的組合與銜接

3.平面組合線形

（1）簡單形曲線當一個彎道由直線與圓曲線組合時叫簡單型曲線（simplecurve單圓曲線）用于①

4級公路

②

其它各級，當R≥RP(不設(shè)超高最小半徑)

可用于高速公路？平面線形要素的組合類型簡單形

（1）定義：當一個彎道由直線與圓曲線組合時叫簡單型曲線（simplecurve單圓曲線）

用于①

4級公路

②

其它各級，當R≥RP(不設(shè)超高最小半徑)

可用于高速公路？平面線形要素的組合類型基本形

（1）定義：當按直線—回旋線（A1）—圓曲線—回旋線（A2）—直線的順序組合而成線形。當A1=A2時，叫對稱基本型；當A1≠A2時，叫非對稱基本型，A1:A2應(yīng)不大于2.0。

lＳ：LＹ：lＳ＝１：１：１左右

A的取值符合有關(guān)要求（R/3）≤A≤R

平面線形要素的組合類型

（2）組合要求基本形設(shè)計時，為使線形協(xié)調(diào)，A值的選擇最好使回旋線、圓曲線、回旋線的長度以大致接近為宜（但在許多情況下是無法做到的）。

S形

（1）S形定義：

兩個反向圓曲線用兩段反向回旋線連接的組合形式。

平面線形要素的組合類型要求：

①

S形相鄰兩個回旋線參數(shù)A1與A2宜相等。

②（A1/A2）應(yīng)＜2，有條件（A1/A2）宜＜1.5，當A2≤200時，A1與A2之比應(yīng)小于1.5。

③（R1/R2）≤

2為宜

平面線形要素的組合類型計算步驟：（1）先根據(jù)α1、R1、Ls1，計算T1;

（2）T2=D-T2根據(jù)S形的組合要求，假定Ls2

（3）用T2、LS2、α2計算R2。（4）檢查R2是否符合S形的組合要求，如不能，重新調(diào)整計算。平面線形要素的組合類型

卵形

（1）定義：兩同向的平曲線，按直線—緩和曲線（A1）—圓曲線（R1）—緩和曲線（AF）—圓曲線（R2）—緩和曲線（A2）—直線的順序組合而成的線形。卵形曲線平面線形要素的組合類型§3.6平面線形的組合與銜接

3.平面組合線形

（2）卵形曲線組合要求：大圓能完全包住小圓而且不是同心圓。卵型曲線用一個回旋線連接兩個圓曲線

R2/2≤A≤R2（R2為小圓半徑）；平面線形要素的組合類型

凸形

（1）定義：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（圓曲線長度為零）平面線形要素的組合類型

（2）組合要求：①必須滿足的幾何條件：2β0=α②凸形的回旋線的參數(shù)及其連接點的曲率半徑，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。③連接點附近最小0.3V的長度范圍內(nèi)，應(yīng)保持以連接點的曲率半徑確定的橫坡度。（3）適用條件

只有在路線嚴格受地形、地物限制處方可采用凸形。

平面線形要素的組合類型

復(fù)合形曲線（1）定義：將兩個以上的同向回旋線在曲率相等處相互連接的線形。

（2）組合要求：

復(fù)合形的相鄰兩個回旋線參數(shù)之比以小于1：1.5為宜。（3）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)計中可采用。平面線形要素的組合類型

C形曲線（1）定義：兩同向回旋線在曲率為零處徑相連接（即連接處曲率為0，半徑為）的組合線形。（2）適用條件C形曲線僅限于地形條件特殊困難，路線嚴格受限制時方可采用。平面線形要素的組合類型平面線形要素的組合類型回頭曲線

定義：轉(zhuǎn)角接近、等于或大于180o的曲線稱為回頭曲線。回頭曲線一般由主曲線和兩個副曲線組成。適用場合：三、四級公路越嶺線路段，因地形、地質(zhì)條件等的限制，采用自然展線難以達到要求時，可設(shè)置回頭曲線。湖南天門山通天大道——張家界天門山盤山公路,全長不到11公里,海拔從200米急劇提升至1200多米,多達九十九彎,彎彎緊連,層層疊起,宛若飛龍盤旋,直通天際,使人驚奇震撼,堪稱天下第一公路奇觀。

3.回頭曲線的設(shè)置?；仡^曲線是在山區(qū)越嶺線的特別困難地段，以延長展線方式克服高差而采用的一種特殊曲線類型。

回頭曲線一般是由一個主曲線、兩個輔助曲線和主、輔曲線所夾的直線段組合而成的復(fù)雜曲線。斷臂曲線之害

C型曲線

例：平原區(qū)某公路有兩個交點間距為4797.54m，JD1=K7+231.38，偏角α1=12°24′20″（左偏），半徑R1=1200m；JD2為右偏，α2=15°32′50″，R2=1000m。要求：按S型曲線計算Ls1、Ls2長度，并計算兩曲線主點里程樁號。α2α1JD1JD2T1T2L1L2例：平原區(qū)某公路有兩個交點間距為407.54m，JD1=K7+231.38，偏角α1=12°24′20″（左偏），半徑R1=1200m；JD2為右偏，α2=15°32′50″，R2=1000m。要求：按S型曲線計算Ls1、Ls2長度，并計算兩曲線主點里程樁號。解：（1）計算確定緩和曲線長度Ls1、Ls2：令兩曲線的切線長相當，則取T1=407.54/2=203.77m

按各線形要素長度1：1：1計算Ls1：

Ls1=αR/2=12.2420×π/180×1200/2=129.91

取Ls1=130m

則經(jīng)計算得，T1=195.48m<203.77mT2=407.54-T1=407.54-195.48=212.06m

按1：1：1計算Ls2：

Ls2=αR/2=15.3250×PI/180×1000/2=135.68

計算切線長T2得，T2=204.45m

212.06-204.45=7.61，即T2計算值偏短。

LS2=135.68+2×7.61=150.90，則計算得，T2=212.08m>212.06

取Ls2=150.90-2×0.02=150.86

計算得，

T2=212.06mJD1曲線要素及主點里程樁號計算R1=1200Ls1=130α1=12.2420T1=195.48L1=389.82E1=7.66J1=1.14JD1=K7+231.38ZH1=K7+035.90HY1=K7+165.90QZ1=K7+230.81YH1=K7+295.72HZ1=K7+425.72JD2里程樁號計算：JD2=JD1+407.54-J1=7231.38+407.54-1.14=K7+637.78α2α1JD1JD2T1T2L1L2HZ1ZH2JD2=JD1+交點間距-J1=HZ1+曲線間直線長度+T2LZXJD2曲線要素及主點里程樁號計算

T2=207.06L2=422.21E2=10.23J2=1.91JD2=K7+637.78ZH2=K7+425.72HY2=K7+576.58QZ2=K7+636.83YH2=K7+697.07HZ2=K7+847.93JD2=K7+637.78R2=1000Ls1=150.86α2=15.3250JD2里程樁號計算：縱斷面線形設(shè)計要點縱坡均勻平順起伏和緩坡長和豎曲線長短適當平面與縱斷面組合設(shè)計協(xié)調(diào)填挖經(jīng)濟、平衡§5.2縱斷面線形設(shè)計

工程與環(huán)境道路通行能力車輛行駛速度§5.2縱斷面線形設(shè)計

縱坡極限值的運用

坡長不宜過短，以不小于設(shè)計速度9秒的行程為宜。對連續(xù)起伏的路段，坡度應(yīng)盡量小，一般應(yīng)爭取到規(guī)定值的1～2倍。

避免鋸齒形縱斷面§5.2縱斷面線形設(shè)計

最短坡長應(yīng)選用較大的半徑暗凹路段§5.2縱斷面線形設(shè)計

豎曲線半徑選用

斷背曲線的改善

斷背曲線

直線中短距離內(nèi)二次以上變坡會形成反復(fù)凸凹的“駝峰”和“凹陷”。短直線相鄰豎曲線的銜接§5.2縱斷面線形設(shè)計

縱斷面上：避免能看到縱坡起伏三次以上。浪形長直線內(nèi)多次變坡鋸齒形路段長坡配長直線§5.2縱斷面線形設(shè)計

平原、微丘山區(qū)沿河線越嶺線山脊線山腰線各種地形縱坡設(shè)計縱斷面線形設(shè)計一般原則縱坡和豎曲線各項規(guī)定，控制點要求根據(jù)設(shè)計速度、適應(yīng)地形環(huán)境，反復(fù)調(diào)整凹凸豎曲線的設(shè)計合理連續(xù)上坡下坡要符合平均縱坡的影響長下坡不應(yīng)接小半徑凹形豎曲線或平曲線縱斷面設(shè)計考慮排水要求回頭曲線內(nèi)不宜設(shè)豎曲線爭取填挖平衡，移挖作填§5.2縱斷面線形設(shè)計

縱斷面設(shè)計中的高程控制條件（一）路基對縱斷面的控制

1、洪水位和地下水位對路基填土高度的要求沿河及受水浸淹的路線，路基設(shè)計高程

路槽底距地下水或地表積水的高度§5.2縱斷面線形設(shè)計

（一）路基對縱斷面的控制

2、特殊地區(qū)和不良地質(zhì)地區(qū)路基對縱斷面的控制軟土和泥沼地區(qū)多年凍土地區(qū)鹽漬土地區(qū)風沙地區(qū)雪害地區(qū)§5.2縱斷面線形設(shè)計

（二）橋涵和通道對路線縱斷面的控制1、橋涵和通道要求的最低路基設(shè)計高程2、橋上及橋頭路線的縱坡（三）隧道對路線縱斷面的控制（四）平面交叉對路線縱斷面的控制§5.2縱斷面線形設(shè)計

§5.3平、縱線形組合設(shè)計是否可以得出結(jié)論，認為道路條件在交通事故中的作用啥微不足道的？會使道路設(shè)計者忽略自己的責任，在道路設(shè)計時只強調(diào)降低工程造價，而不注重為道路交通提供足夠的安全保障。在事故成因中的“人為失誤和錯誤”，除少量事故是真正由于駕駛員粗心引起的以外，相當部分還與復(fù)雜困難的行駛條件有關(guān)，而困難的行駛條件則與道路設(shè)計以及養(yǎng)護有關(guān)。國外學者在詳細研究了1000多起事故后得到結(jié)論，那些通常被視為駕駛員的錯誤和失誤導(dǎo)致的事故背后，隱含著40%左右的道路因素§5.3平、縱線形組合設(shè)計一、視覺分析1.視覺分析的概念和意義視覺分析:視覺心理出發(fā)研究

保持視覺的連續(xù)性，舒適感安全感視覺是連接道路與汽車的重要媒介。視覺分析是道路線形設(shè)計的有效手段。對道路的空間線形周圍自然景觀沿線建筑的協(xié)調(diào)等，2.視覺規(guī)律

駕駛員視覺隨車速變化規(guī)律：注意力集中和心理緊張程度隨車速的增加而增加。注意力集中點和視野距離隨車速增加而增加。視角隨車速的增加而小。

3.視覺分析方法

①道路透視圖:線形.全景.復(fù)合.動態(tài)等；

②三維動畫；③虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。1)應(yīng)在視覺上能自然地誘導(dǎo)駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性。2)平、縱面線形的技術(shù)指標應(yīng)大小均衡，使線形在視覺上