平縱線形之組合設計

平縱線形之組合設計平縱線形之組合設計/NUMPAGES20平縱線形之組合設計平縱線形之組合設計公路平、縱線形組合設計教學目的：掌握平、縱線形組合設計的原則、一般要求和組合方式等重點難點：1、平曲線和豎曲線結合的一般要求2、平面直線和縱斷面結合的一般要求教學方法：講授+多媒體播放圖片教學課時：2課時教學過程：Ⅰ復習提問：什么是爬坡車道？爬坡車道設置的條件豎曲線的兩種形式？縱斷面設計線是由什么組成的？Ⅱ導入新課公路的空間線形是指由公路的平面線形和縱斷面線形及橫斷面所組成的空間帶狀結構物；公路設計是從路線規(guī)劃開始的，然后經選線、平面線形設計、縱斷面設計和平縱線形組合設計，最終以平、縱、橫組合的立體線形展現出來。汽車行駛過程中，駕駛員所選擇的實際行車速度是他對立體線形的判斷作出的，這樣，立體線形組合的優(yōu)劣最后集中反映在汽車的車速上。因此，設計中不僅僅滿足平面、縱斷面線形標準，還必須滿足公路空間線形視覺的連續(xù)性，并有足夠的舒適感和安全感。Ⅲ講解新課一、視覺分析(一)視覺分析的意義公路設計除應考慮自然條件、汽車行駛力學的要求外，還要把駕駛員在心理和視覺上的反應作為重要因素考慮。汽車在公路上行駛時，駕駛員是通過視覺、運動感覺和時間的變化來判斷線形。公路的線形、周圍景觀、標志及其他有關信息，駕駛員幾乎都是通過的視覺感受到的。從視覺心理出發(fā)，對公路的空間線形及其與周圍自然景觀和沿線建筑的協調，保持視覺的連續(xù)性，使行車具有足夠的舒適感和安全感的綜合設計稱為視覺分析。(二)視覺與車速的動態(tài)規(guī)律(1)駕駛員的注意力集中和心理緊張的程度隨著車速的增加而增加。（2)駕駛員的注意力集中點隨著車速增加而向遠方移動。當車速增加97km／h時，他的注意力集中點在前方600m以外的某一點。（3)當車速超過97km／h時，對前景細節(jié)的視覺開始模糊起來。(4)駕駛者的周界感隨車速的增加而減少。當車速達到72km/h時，駕駛者可以看到公路兩側視角30～40°的范圍，而當車速增加到97km/h時，視角減至20°以下。當車速再增加，駕駛者的注意力隨之引向景象中心而置兩側于不顧。(三)視覺評價方法所謂線形狀況是指公路平面和縱斷面線形所組成的立體形狀，在汽車快速行駛中給駕駛員提供的連續(xù)不斷的視覺印象。設計者通過公路透視圖評價線形組合是否順勢流暢，對易產生判斷失誤和茫然的地方，必須在設計階段進行修改。二、公路平、縱線形組合設計(一)組合原則平面與縱斷面的線形組合是指在滿足汽車運動學和力學要求的前提下，研究如何滿足視覺和心理方面的連續(xù)性、舒適感，研究與周圍環(huán)境的協調和良好的排水條件。公路平、縱線形組合的基本原則是：1.應能在視覺上自然地誘導駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性；任何使駕駛員感到茫然、迷惑或者判斷失誤的線形，必須盡力避免。在視覺上能否自然的誘導視線是衡量平、縱線形組合的最基本問題。2.平面與縱斷面線形的技術指標應大小均衡，不要懸殊太大，使線形在視覺上和心理上保持協調；它不僅影響線形的平順，而且與工程費用相關。對縱斷面線形反復起伏，在平面上卻采用高標準的線形是無意義的。反之亦然。3.選擇組合得當的合成坡度，以利于路面排水和安全行車。（≥0.5%）4.注意與道路周圍環(huán)境的配合。這樣可以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，并可起到引導視線的作用。高速公路、一級公路以及設計速度≥60Km/h的公路，應注重立體線形設計，盡量做到線形連續(xù)、指標平衡、視覺良好、景觀協調、安全舒適。設計速度愈高，線形設計所考慮的因素愈周全。設計速度≤40Km/h的公路，首先應在保證行車安全的前提下，正確運用線形要素最小值，在條件許可，不過多增加工程量的情況下，力求做到各種線形要素合理組合，并盡量避免和減輕不利的組合，以期充分發(fā)揮投資效益。(二)組合方式1.平曲線和豎曲線組合一般要求：（1）平曲線與豎曲線應相互重合，且平曲線應稍長于豎曲線。這種組合最好使豎曲線的起終點分別放在平曲線的兩個緩和曲線內，即“平包豎”。若平豎錯位，只要錯開位置不大于平曲線上，則認為是可以的，半徑大時可不受此限制。這種立體線形不僅能起到誘導視線的作用，而且可取得平順而流暢的效果。對于等級較高的道路應盡量做到這種組合，并且使平、豎曲線半徑都大一些才顯得協調，特別是凹形豎曲線處車速較高，二者半徑更應該大一些。（2）平曲線與豎曲線大小應保持均衡。根據德國研究結果，若平曲線半徑小于1000米時，豎曲線半徑大約為平曲線半徑的10~20倍時，便可達到均衡的目的。平曲線半徑（m）豎曲線半徑（m）平曲線半徑（m）豎曲線半徑（m）500100001100300007001200012004000080016000150060000900200002000100000100025000

平曲線和豎曲線中其中一方大而平緩，那么另一方就不要形成多而小。一個長的平曲線內有兩個以上豎曲線，或一個大的豎曲線含有兩個以上平曲線，看上去非常別扭。（3）暗彎與凸形豎曲線及明彎與凹形豎曲線的組合是合理悅目的。對暗與凹、明與凸的組合，當坡差較大時，會給人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬坡、繞彎的感覺。此種組合在山區(qū)難以避免，只要坡差不大，矛盾也不很突出。（4）平、豎曲線應避免的組合平、豎曲線重合是一種理想的組合，但由于地形等條件的限制，這種組合往往不是總能爭取到的。如果平曲線的中點與豎曲線的頂（底）點位置錯開不超過平曲線長度的四分之一，仍然可以獲得比較滿意的外觀。設計時應注意以下幾點：1）要避免凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部與反向平曲線的拐點重合。二者都存在不同程度的扭曲外觀；前者會使駕駛員操作失誤，引起交通事故；后者會使路面排水困難，產生積水。2）小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相重疊。對凸形豎曲線誘導性差，事故率高；對凹形豎曲線路面排水不良。3）計算行車速度≥40km/h的道路，應避免在凸形豎曲線頂部或凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線。前者是去引導視線的作用，駕駛員必須接近坡頂才能發(fā)現平曲線，導致不必要的減速或交通事故；后者會出現汽車高速行駛時急轉彎，行車不安全。為了便于實際應用，把平曲線與豎曲線的組合形象的表示為下圖所示。豎曲線的起終點最好分別放在平曲線的兩個緩和曲線內，其中任一點都不要放在緩和曲線以外的直線上，也不要放在圓弧段之內。若平、豎曲線半徑都很大，則平、豎位置可不受上述限制；若做不到平、豎曲線較好的組合，寧可把二者拉開相當距離，使平曲線位于直坡段或豎曲線位于直線上。4）避免在長直線或一個平曲內設置多個豎曲線。浪形5）避免平面轉角小于7°的平曲線與坡度較大的凹形豎曲線的組合。6）從總體安全角度出發(fā)，盡量避免縱斷面暗凹情況。7）交叉口不應隱藏在凸曲線之后。8）小的平曲線和小的豎曲線避免組合9）在完全通視的條件下，應極力避免長上（下）坡路段的平面線形多次轉向形成蛇形的組合線形。蛇形2.平面直線與縱斷面的組合平面的長直線與縱斷面直坡段相配合，對雙車道公路能提供超車方便，在平坦地區(qū)易與地形相適應，行車單調，駕駛員易疲勞。直線上一次變坡是很好的平、縱組合，從美學的觀點上，平面的直線與一個大半徑的凸形豎曲線配合為好，與一個凹形豎曲線相配和次之；在直線中較短距離內兩次以上的變坡會形成反復凹凸的“駝峰”和“凹陷”，使線形視覺效果既不美觀也不連續(xù)，使駕駛員的視線中斷。因此，只要路線有起有伏，就不要采用長直線，最好使平面路線隨縱坡的變化而略加轉折，并把平、豎曲線很好的組合。但要避免教師元一眼就能看到路線方向轉折兩次以上或起伏三次以上。平面直線與縱斷面組合時應注意1）平面長直線配縱面長坡時，線形單調、枯燥，容易使司機疲勞和超速行駛。2）平面直線上短距離內縱面多次變坡，有隱蔽路段，同時影響夜間行車前燈照射。3）在平面直線段內不能插入短的豎曲線。4）在平面長直線上不能設置陡坡及豎曲線長度短、半徑小的凹形豎曲線。5）在平面直線上的縱斷面線形應避免出現駝峰、凹暗、跳躍等使駕駛員視覺中斷的線形。長坡配長直線長直線內多次邊坡鋸齒形路段暗凹路段3．平、縱線形與景觀的協調（1)應在道路的規(guī)劃、選線、設計、施工全過程中重視景觀要求。尤其在規(guī)劃和選線階段。（2)在選定路線時，應充分地利用自然風景，盡量作到路線與大自然融為一體，不產生生硬感和隔斷大自然。特別是在長直線路段上，應使駕駛者能看到前方顯著的景物。（3）對道路本身不能僅把它當作技術對象，還應把它作為景觀來看待，修建時要少破壞沿線自然景觀，盡量避免高填深挖。（4)橫面設計要使邊坡造型和綠化與現有景觀相適應，彌補填挖對自然景觀的破壞。（5)應進行綜合綠化處理，避免形式和內容上的單一化，應將綠化作為誘導視線、點綴風景以及改造環(huán)境的一種措施而進行專門設計。（6)應根據技術和景觀要求合理選定構造物的造型、色彩，使道路構造物成為對自然景觀的補充。三、平、縱線形組合形式、特征和注意問題(1)-(3)是垂直平面內的線形類。（1）平面上為直線，總面上也是直線構成具有恒等坡度的直線A、線形單調、枯燥，在行車過程景觀無變化，容易使司機產生疲勞；B、駕駛易超速行駛，超車頻繁；C、但在交通比較錯綜復雜的路段（如交叉口），采用這種線形要素是有利的。（2）平面上為直線，縱面上是凹形豎曲線構成凹下去的直線A、具有較好的視距條件；B、線形不再生硬、呆板；C、給予駕駛員以動的視覺印象，提高了行車的舒適性。（3）平面上為直線，縱面上是凸形豎曲線構成凸起的直線A、線形視距條件差，B、線形單調，應盡量避免。無法避免時應采用較大的豎曲線半徑；若與（2）型組合時，應注意克服“駝峰”“暗凹”和“浪形”等不良現象出現。94)-(6)是立體曲線。（4）平面上為曲線，縱面上為直線構成具有恒等坡度的平曲線A只要平曲線半徑選擇適當、平面的圓曲線與縱面直坡段組合其視覺效果是良好的。B若平面的直線與圓曲線組合不當（如斷背曲線）、或平曲線半徑較小時與縱面直坡