道路平面線形設(shè)計(jì)1

第5講本講重點(diǎn)內(nèi)容：1、道路平面線形三要素2、圓曲線最小半徑的設(shè)計(jì)選用設(shè)計(jì)任務(wù)：1.確定中心線，2.曲線要素計(jì)算

3.平面布置設(shè)計(jì)成果：1.平直曲線表，2.平面設(shè)計(jì)圖，1、路線道路是一條三維空間的實(shí)體。它是由路基、路面、橋梁、涵洞、隧道和沿線設(shè)施所組成的線形構(gòu)造物。

路線：是指道路中線的空間位置。

路線平面圖：路線在水平面上的投影。

路線縱斷面圖：沿道路中線的豎向剖面圖，再行展開即是路線的縱斷面。

路線橫斷面圖：道路中線上任意一點(diǎn)的法向切面是道路在該點(diǎn)橫斷面。3.1道路平面線形概述

路線平面設(shè)計(jì)：在路線平面圖上研究道路的基本走向及線形的過程。路線縱斷面設(shè)計(jì)：在路線縱斷面圖上研究道路縱坡及坡長的過程。

路線橫斷面設(shè)計(jì)：在路線橫斷面圖上研究路基斷面形狀的過程。路線設(shè)計(jì)：指確定路線空間位置和各部分幾何尺寸的工作。2、平面線形設(shè)計(jì)的基本要求（1）軌跡連續(xù)。這個(gè)軌跡是連續(xù)的和圓滑的，即在任何一點(diǎn)上下出現(xiàn)錯(cuò)頭和破折；（2）曲率連續(xù)。其曲率是連續(xù)的，即軌跡上任一點(diǎn)不出現(xiàn)兩個(gè)曲率的值。（3）曲率變化連續(xù)。其曲率的變化率是連續(xù)的，即軌跡上任一點(diǎn)不出現(xiàn)兩個(gè)曲率變化率的值。3、路線平面線形基本要素行駛中汽車的導(dǎo)向輪與車身縱軸之間的關(guān)系：

1．角度為零：

2．角度為常數(shù)：

3．角度為變數(shù)：汽車行駛軌跡線曲率為0——直線曲率為常數(shù)——圓曲線曲率為變數(shù)——緩和曲線現(xiàn)代道路平面線形正是由上述三種基本線形構(gòu)成的，稱為平面線形三要素。路線平面線形基本要素3.2直線一、直線的特點(diǎn)

直線距離短，直捷，通視條件好。汽車在直線上行駛受力簡單，方向明確，駕駛操作簡易。便于測(cè)設(shè)。直線線形大多難于與地形相協(xié)調(diào)，若長度運(yùn)用不當(dāng)，不僅破壞了線形的連續(xù)性，也不便達(dá)到線形設(shè)計(jì)自身的協(xié)調(diào)。過長的直線易使駕駛?cè)烁械絾握{(diào)、疲倦，難以目測(cè)車間距離。二、直線的運(yùn)用(1).宜采用直線線形的路段：（1）不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的開闊谷地；（2）市鎮(zhèn)及其近郊，或規(guī)劃方正的農(nóng)耕區(qū)等以直線條為主的地區(qū)；（3）長的橋梁、隧道等構(gòu)造物路段；（4）路線交叉點(diǎn)及其前后；（5）雙車道公路提供超車的路段。（1）在直線上縱坡不宜過大，因長直線再加下陡坡更易導(dǎo)致高速度。（2）長直線與大半徑凹豎曲線組合為宜，這樣可以使生硬呆板的直線得到一些緩和。2.當(dāng)采用長的直線線形時(shí)，應(yīng)注意的問題：2.當(dāng)采用長的直線線形時(shí)，應(yīng)注意的問題：（3）道路兩側(cè)過于空曠時(shí)，宜采取植不同樹種或設(shè)置一定建筑物、雕塑、廣告牌等措施，以改善單調(diào)的景觀。（4）長直線或長下坡的盡頭的平曲線，除曲線半徑、超高、視距等必須符合規(guī)定外，還必須采取設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能力等安全措施。①最大直線長度：目前最大直線長度的量化還是一個(gè)需要研究的課題，目前各國有不同的處理方法，德國和日本規(guī)定20V(單位為米，V為計(jì)算行車速度，用公里/小時(shí)為單位)，美國為180s的行程，我國對(duì)于設(shè)計(jì)速度大于或等于60km/h的公路最大直線長度為以汽車按設(shè)計(jì)速度行駛70s左右的距離控制，一般直線路段的最大長度(以m計(jì))應(yīng)控制在設(shè)計(jì)速度(以km/h計(jì))的20倍為宜。3.最大直線長度問題：《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：直線的最大與最小長度應(yīng)有所限制。一條公路的直線與曲線的長度設(shè)計(jì)應(yīng)合理。公路線形首先考慮的不是在平面線形上盡量多采用直線，或者是必須由連續(xù)的曲線所構(gòu)成，而是必須采用與自然地形相協(xié)調(diào)的線形。合理利用地形和避免采用長直線。3.最大直線長度問題：3.最大直線長度問題：同向曲線間最小長度：若在同向曲線間插入短直線容易產(chǎn)生把直線和兩端的曲線看成為反向曲線的錯(cuò)覺,當(dāng)直線過短時(shí)甚至可能把兩個(gè)曲線看成一個(gè)曲線，容易造成司機(jī)的判斷錯(cuò)誤。對(duì)于設(shè)計(jì)速度大于或等于60km/h的公路，同向曲線之間直線的最小長度(以m計(jì))以不小于設(shè)計(jì)速度(以km/h計(jì))的6倍為宜。4、直線的最小長度反向曲線間最小長度：在轉(zhuǎn)向相反的兩個(gè)圓曲線之間，如果沒有設(shè)置緩和曲線，考慮到設(shè)置超高、加寬緩和段以及駕駛?cè)藛T轉(zhuǎn)向操作的需要，宜設(shè)置一定長度的直線。對(duì)于設(shè)計(jì)速度大于或等于60km/h的公路，反向曲線之間的最小直線長度(以m計(jì))以不小于設(shè)計(jì)速度(以km/h計(jì))的2倍為宜。4、直線的最小長度

一、圓曲線的幾何元素各級(jí)公路和城市道路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置平曲線，而圓曲線是平曲線中的主要組成部分。路線平面線形中常用的單曲線、復(fù)曲線、雙交點(diǎn)或多交點(diǎn)曲線、虛交點(diǎn)曲線、回頭曲線等中一般均包含了圓曲線。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。3.3圓曲線圓曲線幾何元素為：

計(jì)算基點(diǎn)為交點(diǎn)里程樁號(hào)，記為JD，

ZY=JD-TYZ=ZY+LQZ=ZY+L/2JD=QZ+J/2曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)計(jì)算：XY（一）計(jì)算公式與因素根據(jù)汽車行駛在曲線上力的平衡式計(jì)算曲線半徑：二、圓曲線半徑（一）計(jì)算公式與因素根據(jù)汽車行駛在曲線上力的平衡式計(jì)算曲線半徑：式中：V——設(shè)計(jì)速度，（km/h）；

μ——橫向力系數(shù)；

ih——超高橫坡度；

i1——路面橫坡度。當(dāng)設(shè)超高時(shí)：不設(shè)超高時(shí)：（1）危及行車安全汽車能在彎道上行駛的基本前提是輪胎不在路面上滑移，這就要求橫向力系數(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≤ff與車速、路面種類及狀態(tài)、輪胎狀態(tài)等有關(guān)，一般在干燥路面上約為0.4～0.8，在潮濕的黑色路面上汽車高速行駛時(shí)，降低到0.25～0.40。路面結(jié)冰和積雪時(shí)，降到0.2以下，在光滑的冰面上可降到0.06（不加防滑鏈）。1．橫向力系數(shù)μ對(duì)行車的影響及其值的確定：（2）增加燃料消耗和輪胎磨損μ使車輛的燃油消耗和輪胎磨損增加。橫向力系數(shù)μ燃料消耗（%）輪胎磨損（%）

01001000.051051600.101102200.151153000.20120390（3）行旅不舒適μ值的增大，乘車舒適感惡化。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)，己感到有曲線存在，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。μ的舒適界限，由0.11到0.16隨行車速度而變化，設(shè)計(jì)中對(duì)高、低速路可取不同的數(shù)值。美國AASHTO認(rèn)為V≤70km/h時(shí)μ=0.16，V=80km/h時(shí)，μ=0.12是舒適感的界限?！稑?biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：

高速公路、一級(jí)公路的超高橫坡度不應(yīng)大于10%，其它各級(jí)公路不應(yīng)大于8%。

在積雪冰凍地區(qū)，最大超高橫坡度不宜大于6%。2．關(guān)于最大超高：ih《標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的最小平曲線半徑是汽車在曲線部分能安全而又順適的行駛的條件而確定的。最小平曲線半徑的實(shí)質(zhì)是汽車行駛在公路曲線部分時(shí)，所產(chǎn)生的離心力等橫向力不超過輪胎與路面的摩阻力所允許的界限，并使乘車人感覺良好的曲線半徑值。（二）最小半徑的計(jì)算是各級(jí)公路按設(shè)計(jì)速度行駛的車輛能保證安全行車的最小允許半徑。1．極限最小半徑一般最小半徑是指各級(jí)公路按設(shè)計(jì)速度行駛的車輛能保證安全、舒適行車的最小允許半徑。2．一般最小半徑圓曲線半徑大于一定數(shù)值時(shí)，可以不設(shè)置超高。指道路曲線半徑較大，離心力較小時(shí)，汽車沿雙向路拱外側(cè)行駛的路面摩擦力足以保證汽車行車安全穩(wěn)定所采用的最小半徑。從行駛的舒適性考慮，必須把橫向力系數(shù)控制到最小值。3．不設(shè)超高的最小半徑4.最小半徑指標(biāo)的應(yīng)用4.最小半徑指標(biāo)的應(yīng)用（1）公路線形設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)沿線地形等情況，盡量選用較大半徑。在不得已情況下方可使用極限最小半徑；（2）當(dāng)?shù)匦螚l件許可時(shí)，應(yīng)盡量采用大于一般最小半徑的值；（3）有條件時(shí)，最好采用不設(shè)超高的最小半徑。（4）選用曲線半徑時(shí)，應(yīng)注意前后線形的協(xié)調(diào)，不應(yīng)突然采用小半徑曲線；（5）長直線或線形較好路段，不能采用極限最小半徑。（6）從地形條件好的區(qū)段進(jìn)入地形條件較差區(qū)段時(shí)，線形技術(shù)指標(biāo)應(yīng)逐漸過渡，防止突變。（三）圓曲線最大半徑選用圓曲線半徑時(shí)，在與地形等條件相適應(yīng)的前提下應(yīng)盡量采用大半徑。但半徑大到一定程度時(shí)，其幾何性質(zhì)和行車條件與直線無太大區(qū)別，容易給駕駛?cè)藛T造成判斷上的錯(cuò)誤反而帶來不良后果，同時(shí)也無謂增加計(jì)算和測(cè)量上的麻煩?！兑?guī)范》規(guī)定圓曲線的最大半在不宜超過10000m。（四）關(guān)于城市道路

與公路不同，《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》提供了設(shè)超高最小半徑，設(shè)超高推薦半徑，不設(shè)超高最小