第五章：城市道路平面

第五章城市道路平面設(shè)計(jì)本章主要介紹城市道路平面設(shè)計(jì)的一般原則和線形設(shè)計(jì)中的直線、圓曲線、緩和曲線，并對(duì)其線形組合進(jìn)行分析，了解平面設(shè)計(jì)的方法。第五章城市道路平面設(shè)計(jì)第一節(jié)基本概述第二節(jié)直線第三節(jié)圓曲線第四節(jié)緩和曲線第五節(jié)平面線形組合設(shè)計(jì)第六節(jié)行車視距本章教學(xué)基本內(nèi)容

重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.圓曲線、緩和曲線要素計(jì)算2.行車視距的驗(yàn)算3.平面線形組合設(shè)計(jì)

道路設(shè)計(jì)車速，也稱計(jì)算行車速度，是指道路幾何設(shè)計(jì)所依據(jù)的車速。設(shè)計(jì)車速的大小對(duì)道路彎道半徑、彎道超高、行車視距等線形要素的取值及設(shè)計(jì)起著決定作用。表5-1城市道路設(shè)計(jì)車速

道路類別快速路主干路次干路支路道路級(jí)別——ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ設(shè)計(jì)車速km/h80，6060，5050，4040，3050，4040，3030，2040，3030，2020注：條件許可時(shí)，宜采用大值5.1基本概述一、設(shè)計(jì)車速二、平面設(shè)計(jì)原則及主要內(nèi)容5.1基本概述（一）平面設(shè)計(jì)的原則1．道路平面位置應(yīng)按城市總體規(guī)劃道路網(wǎng)布設(shè)，即平面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循城市道路網(wǎng)規(guī)劃。2．道路平面線形設(shè)計(jì)應(yīng)與地形、地質(zhì)、水文等結(jié)合起來(lái)，并應(yīng)符合各類各級(jí)道路的技術(shù)指標(biāo)。3．道路平面設(shè)計(jì)應(yīng)處理好直線與平曲線的銜接,合理地設(shè)置緩和曲線、超高、加寬等，合理地確定行車視距并予以適當(dāng)?shù)谋ＷC措施。4．應(yīng)根據(jù)道路類別、等級(jí)，合理地設(shè)置交叉口、沿線建筑物出入口、停車場(chǎng)出入口、分隔帶斷口、公共交通?？空疚恢玫取?．平面線形標(biāo)準(zhǔn)需分期實(shí)施時(shí)，應(yīng)滿足近期使用要求，兼顧遠(yuǎn)期發(fā)展，使遠(yuǎn)期工程盡可以減少對(duì)前期工程的廢棄。1．平面線形設(shè)計(jì)，包括直線、圓曲線、緩和曲線各自的設(shè)計(jì)及其組合設(shè)計(jì)，同時(shí)要考慮行車視距問(wèn)題。2．彎道部分的特別設(shè)計(jì)，如彎道加寬、彎道超高等。3．沿線橋梁、隧道、道口、平面交叉口、廣場(chǎng)和停車場(chǎng)等的平面布設(shè)，還有分隔帶以及其斷口的平面布置、路側(cè)帶緣石斷口的平面布置。4．道路照明及道路綠化的平面布置。5.1基本概述（二）平面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

⑴受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的開(kāi)闊谷地；⑵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)；⑶長(zhǎng)大橋梁、隧道等構(gòu)造物路段；⑷路線交叉點(diǎn)及其前后；⑸雙車道公路提供超車的路段。一、直線的運(yùn)用

5.2平面直線（1）一次直線長(zhǎng)度不能太短（在兩個(gè)鄰近圓曲線之間的直線，就存在這樣的問(wèn)題）（2）一次直線不能太長(zhǎng)（車速較高的快速路上，因?yàn)殚L(zhǎng)直線容易引起駕駛員的疲勞）二、直線在城市道路中應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題四、當(dāng)設(shè)計(jì)車速V≥60km/h時(shí)，直線長(zhǎng)度宜滿足下列要求：

1．同向曲線間的最小直線長(zhǎng)度（m）宜大于或等于設(shè)計(jì)車速(km/h)數(shù)值的6倍；2．反向曲線間的最小直線長(zhǎng)度（m）宜大于或等于設(shè)計(jì)車速(km/h)數(shù)值的2倍；五、關(guān)于一次直線最大長(zhǎng)度還沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)

國(guó)外有資料表明，直線最大長(zhǎng)度以小于180秒（即3分鐘）行程為限比較理想。另外，在長(zhǎng)直線段還應(yīng)通過(guò)變化周圍環(huán)境，設(shè)置縱坡和豎曲線等措施來(lái)改善行車視覺(jué)效果，使駕駛?cè)藛T不致很快疲勞。5.2平面直線

圓曲線具有易與地形相適應(yīng)、可循性好、線形美觀、易于測(cè)設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，使用十分普遍。圓曲線的幾何元素為：一．圓曲線的幾何元素(geometryelement)

T5.3平面圓曲線1．確定半徑的理論依據(jù)

⑴．橫向力系數(shù)μ的確定①．行車安全要求橫向力系數(shù)μ低于輪胎與路面之間所能提供的橫向摩阻系數(shù)f：μ≤f②．增加駕駛操縱的困難輪胎產(chǎn)生橫向變形，增加了汽車在方向操縱上的困難。③．增加燃料消耗和輪胎磨損μ的存在使車輛的燃油消耗和輪胎磨損增加。

④．行旅不舒適5.3平面圓曲線二．圓曲線的半徑（curveradius）

μ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)，μ值的增大，同樣感到不舒適，乘客隨μ的變化其心理反應(yīng)如下。當(dāng)μ<0.10時(shí)，不感到有曲線存在，很平穩(wěn)；當(dāng)μ=0.15時(shí)，稍感到有曲線存在，尚平穩(wěn)；當(dāng)μ=0.20時(shí)，已感到有曲線存在，稍感不穩(wěn)定；當(dāng)μ=0.35時(shí)，感到有曲線存在，不穩(wěn)定；當(dāng)μ≥0.40時(shí)，非常不穩(wěn)定，有傾車的危險(xiǎn)感。綜上所述，μ值的采用關(guān)系到行車的安全、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μ值。研究指出：μ值的舒適界限，由0.11到0.16隨行車速度而變化。

1．確定半徑的理論依據(jù)⑵關(guān)于最大超高

考慮慢車甚至因故停在彎道上的車輛,其離心力接近0,或者等于0。因此

(3—3)fw——一年中氣候惡劣季節(jié)路面的橫向摩阻力系數(shù)。各級(jí)公路圓曲線部分最大超高值表3—1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3—2計(jì)算行車速度（km/h）8060，5040，30，20最大超高橫坡度（%）6425.3平面圓曲線⑴．極限最小半徑橫向力系數(shù)μ視設(shè)計(jì)車速采用用0.10~0.16,最大超高視道路路的不同環(huán)境，，公路用0.10、0.08、0.06，城市市道路用0.06、0.04、0.022．最小半徑的的計(jì)算⑵．一般最小小半徑①．考慮慮汽車以以設(shè)計(jì)速速度或以以接近設(shè)設(shè)計(jì)速度度行駛時(shí)時(shí)，旅客客有充分分的舒適適感②．注意意到以在在地形比比較復(fù)雜雜的情況況下不會(huì)會(huì)過(guò)多地地增加工工程量。。③．這種種半徑是是全線絕絕大多數(shù)數(shù)情況下下可采用用的半徑徑，約為為極限最最小半徑徑的1.5—2.0倍倍?！耙话阕钭钚“霃綇健?，其其μ值和ih(max).的取值見(jiàn)見(jiàn)表3——3。車速（km/h）120100806050403020μ0.050.050.060.060.060.060.050.05ih(max).0.060.060.070.080.070..070.060.06一般最小半徑”，其μ值和ih(max).的取值表3—3。⑶．不不設(shè)超超高的最最小半徑徑我國(guó)《標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》所所制定的的“不設(shè)設(shè)超高的的最小半半徑”是是取μ=0.035，ih(max=0.015按式（3—1））計(jì)算取取整得來(lái)來(lái)的。5.3平面圓曲曲線選用圓曲曲線半徑徑時(shí)，在在與地形形等條件件相適應(yīng)應(yīng)的前提提下應(yīng)盡盡量采用用大半徑徑，但半半徑大到到一定程程度時(shí)，，其幾何何性質(zhì)和和行車條條件與直直線無(wú)太太大區(qū)別別，容易易給駕駛駛員造成成判斷上上的錯(cuò)誤誤而帶來(lái)來(lái)不良后后果，同同時(shí)也無(wú)無(wú)謂增加加計(jì)算和和測(cè)量上上的麻煩煩。所以《規(guī)規(guī)范》規(guī)規(guī)定圓曲曲線的最最大半徑徑不宜超超過(guò)10000m。3．圓曲曲線最大大半徑5.3平面圓曲曲線1．確定定半徑的的理論依依據(jù)2．最小小半徑的的計(jì)算3．圓曲曲線最大大半徑1．確定定半徑的的理論依依據(jù)2．最小小半徑的的計(jì)算3．圓曲曲線最大大半徑1．確定定半徑的的理論依依據(jù)2．最小小半徑的的計(jì)算3．圓曲曲線最大大半徑⑴．極限限最小半半徑⑵．一般般最小半半徑⑶．不設(shè)設(shè)超高的的最小半半徑10000米小結(jié)5.3平面圓曲曲線路線轉(zhuǎn)角角的大小小反應(yīng)了了路線的的舒順程程度，小小一些好好。但轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角過(guò)小小，即使使設(shè)置了了較大的的半徑也也容易把把曲線長(zhǎng)長(zhǎng)看成比比實(shí)際的的要短，，造成急急轉(zhuǎn)彎的的錯(cuò)覺(jué)。。這種傾傾向轉(zhuǎn)角角越小越越顯著，，以致造造成駕駛駛員枉作作轉(zhuǎn)彎的的操作。。一般認(rèn)為為，θ≤7°°應(yīng)屬小轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角彎道道。對(duì)于小小轉(zhuǎn)角彎彎道應(yīng)設(shè)設(shè)置較長(zhǎng)長(zhǎng)的平曲曲線，其其長(zhǎng)度應(yīng)應(yīng)大于表表5.1.4-2中規(guī)定的的“一般般值”。。但受地地形及其其它特殊殊情況限限制時(shí)，，可減短短至表中中的“低低限值””。三、小轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角路線線問(wèn)題5.3平面圓曲曲線1．緩和和曲線的的作用⑴曲率率連續(xù)變變化，視視覺(jué)效果果好。（（線形緩緩和）⑵離心心加速度度逐漸變變化，旅旅客感覺(jué)覺(jué)舒適。。（行車緩和和）⑶超高高橫坡度度逐漸變變化，行行車更加加平穩(wěn)。。（超高緩和和）一．緩和和曲線的的作用與與性質(zhì)5.4緩和曲線線（rad））(5—1)k為小于1的系數(shù)數(shù)。（rad））(5—2)——方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的的角速度（rad/s））；——行駛時(shí)間(s)。假定汽車是等等速行駛，司司機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)方向盤(pán)。當(dāng)當(dāng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)角度為時(shí)時(shí)，前前輪相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)角度為，，它它們之間的關(guān)關(guān)系為：此時(shí)汽車前輪輪的轉(zhuǎn)向角為為（rad）(5—3)設(shè)汽車前后輪輪軸距為，，前輪轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)后后，汽車行駛駛軌跡曲線半半徑r為：2．緩和曲線線的性質(zhì)5.4緩和曲線由于很小，可以近似地(m)(5-4)由5—4：代入3—8得得：(5-6)均為常數(shù)，令令則或(5-7)汽車以（（m/s）等速行駛，經(jīng)經(jīng)時(shí)間t(s)以后，其行駛駛距離為為：(m)(5-5)5.4緩和曲線二、緩和曲線線的幾何要素計(jì)計(jì)算在緩和曲線的的的終點(diǎn)處，，，，則上式可寫(xiě)作：（（5-9）⑴回旋線的的基本公式為為：（5-8）5.4緩和曲線⑵帶緩和曲線的的道路平曲線線幾何要素5.4緩和曲線三、緩和曲線線的長(zhǎng)度及參參數(shù)（parameter）1．影響緩和和曲線最小長(zhǎng)長(zhǎng)度的因素⑴乘客感覺(jué)覺(jué)舒適⑵超高漸變變率適中⑶行駛時(shí)間不過(guò)過(guò)短5.4緩和曲線⑴乘客感覺(jué)覺(jué)舒適（控制制離心加速度度的變化率））在等速行駛的的情況下：于是：則可以得出緩緩和曲線最小小長(zhǎng)度公式：：為“緩和系數(shù)數(shù)”，采用值值各國(guó)不一致致。我國(guó)公路路上建議。。于是緩和曲曲線的最小長(zhǎng)長(zhǎng)度：5.4緩和曲線⑵超高漸變率適適中由于在緩和曲曲線上設(shè)置有有超高緩和段段，如果緩和和段太短則會(huì)會(huì)因路面急劇劇地由雙坡變變?yōu)閱纹露涡纬梢环N扭曲曲的面，對(duì)行行車和路容均均不利?！兑?guī)范》規(guī)定定了適中的超超高漸變率，，由此可導(dǎo)出出計(jì)算緩和段段最小長(zhǎng)度的的公式：（m）(3—49)⑶行駛時(shí)間不過(guò)過(guò)短一般認(rèn)為汽車車在緩和曲線線上的行駛時(shí)時(shí)間至少應(yīng)有有3s，于是（m）(3—50)5.4緩和曲線5.42．曲線參數(shù)數(shù)A的確定⑴．按離心加速度的變化率來(lái)確定回旋線的最小參數(shù)，由式（3—46）：（3—51）因此（3—52）⑴．按離心加加速度的變化化率來(lái)確定⑵．按行駛時(shí)時(shí)間不過(guò)短來(lái)確定⑶．按滿足視覺(jué)條件件來(lái)確定⑵．按車輛在緩和曲線上的行駛時(shí)間不過(guò)短、超高變化率適中等條件下，同樣可以得出回旋線的最小參數(shù)。⑶．滿足視覺(jué)條件的A。當(dāng)回旋曲線很短，其回旋線的切線角（或稱緩和曲線角）在3°左右時(shí)，曲線極不明顯，在視覺(jué)上容易被忽略。但回旋線過(guò)大大于29°，圓曲線與回旋線不能很好協(xié)調(diào)。因此，從適宜的緩和曲線角=3°~29°這一區(qū)間可以推導(dǎo)出合適的A值。

一、平面線形形要素的組合合2.S型3.卵型4.凸形5.C形5復(fù)合型1.基本型1.基本型按直線—回旋線—圓曲線—回旋線—直線的順序組合，如圖3—17。兩回旋線參數(shù)可以相等，也可以根據(jù)地形條件設(shè)計(jì)成不相等的非對(duì)稱型曲線。從線形的協(xié)調(diào)性看，宜將回旋線、圓曲線、回旋線之長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)成1：1：1。2.S型S型相鄰兩個(gè)回旋線參數(shù)A1與A2宜相等。當(dāng)采用不同的參數(shù)時(shí)，A1與A2之比應(yīng)小于2.0，有條件時(shí)以小于1.5為宜。不得已插入直線時(shí)，必須盡量地短，其短直線的長(zhǎng)度或重合段的長(zhǎng)度應(yīng)符合下式：S型兩圓曲線半徑之比不宜過(guò)大，宜為：

⑶．兩圓曲線的間距，宜在下列界限之內(nèi)：

3.卵型用一個(gè)回旋線連接兩個(gè)同向圓曲線的組合，如圖3—19。⑴．⑵．兩圓曲線半徑之比定在下列界限之內(nèi)：2.S型3.卵型4.凸形5.C形5復(fù)合型1.基本型5.5平面線形組合合設(shè)計(jì)5.6行車視距為了行車安全全，駕駛員應(yīng)應(yīng)能隨看到汽汽車前面相當(dāng)當(dāng)遠(yuǎn)的一段路路程，一旦發(fā)發(fā)現(xiàn)前方路面面上有障礙物物或迎面來(lái)車車，能及時(shí)采采取措施，避避免相撞，這這一必須的最短距離稱為行車視距距。在道路平面上上的暗彎（處處于挖方路段段彎道和內(nèi)側(cè)側(cè)有障礙物的的彎道）、縱縱斷面上的凸凸形豎曲線以以及下穿式立立體交叉的凹凹形豎曲線上上都有可能存存在視距不足足的問(wèn)題。一．基本概概念二．停車視視距1、停車視距距：汽車行行駛時(shí)，當(dāng)當(dāng)視高為1.2m，物高為0.1m時(shí)，駕駛?cè)巳藛T自看到到前方障礙礙物時(shí)起，，至障礙物物前能安全全停車所需需的最短行行車距離