《高速公路設(shè)計中的線性設(shè)計案例》5000字

高速公路設(shè)計中的線性設(shè)計案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u1308高速公路設(shè)計中的線性設(shè)計案例綜述 126099一、線性設(shè)計 114828二、設(shè)計過程 1211121.選線定線 19114三、平面線性設(shè)計 359671、平面線性設(shè)計的基本要求： 383362、平面線形設(shè)計一般原則? 4191033、平面線形三要素 4251374、圓曲線 5257725、緩和曲線 687941、 730691與整體圓形曲線設(shè)計相互配合得當,增加了整體線形的美觀性。 7291151.2豎曲線的設(shè)計 12一、線性設(shè)計學(xué)習了我們在平面線型設(shè)計基礎(chǔ),解決了汽車行駛軌道特點,直線、圓曲線、緩和曲線及其作用都是平面設(shè)計的重要因素，并且利用了平面上線形設(shè)計的三個基本要素來進行整體的平面設(shè)計。通過參考規(guī)范、教科書等與道路設(shè)計相關(guān)的內(nèi)容,布置工作小組成員共同進行道路的平面設(shè)計,完成道路路徑的平面規(guī)劃,制作一條直線、曲線線路角度表、逐樁坐標表，并為縱斷面設(shè)計和橫斷面設(shè)計提供數(shù)據(jù)和圖紙。二、設(shè)計過程1.選線定線(1)選線選擇一條路線在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟上是合理的，并且符合所要求的道路中心的運作。這是一種極其復(fù)雜的自然和社會經(jīng)濟環(huán)境狀況，需要綜合考慮各種因素。為了做到這一點，我們需要更廣泛、更準確地選擇路線，我們需要更精確地確定路線的輪廓，我們需要逐步進行分析比較，以便確定最合理的路線。道路選線的一般原則：=1\*GB3①在道路設(shè)計的所有階段，應(yīng)使用各種先進的手段，在多面示范和具體選擇的基礎(chǔ)上，深入和詳細地研究最佳路線的選擇。=2\*GB3②應(yīng)該以這樣一種方式設(shè)計,確保道路交通安全、舒適和速度,只要工作進行的建造和維修是在少量低成本、使用成本較低,有良好的性能，有利于的施工和維護。路線設(shè)計必須考慮到舒適和合理地與三維設(shè)計兼容的特性。如果工作量沒有顯著增加，則盡可能適用較高的技術(shù)指標。如果不考慮到生產(chǎn)量的大幅度增加，就不容易采取最低或最高的目標，也不應(yīng)該單方面追求高的目標。?=3\*GB3③選擇線應(yīng)與農(nóng)業(yè)用地的基礎(chǔ)建設(shè)相適應(yīng)，以減少土地占用，盡量減少高產(chǎn)土地、經(jīng)濟作物田或經(jīng)濟林地等。?=4\*GB3④穿越名勝古跡、有景觀，歷史遺跡的道路，必須注意保持自然界的原始狀態(tài)，人工道路，必須與周圍的環(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)，我們建設(shè)的道路應(yīng)該處理重要的歷史遺跡。=5\*GB3⑤選擇路線的時候，要對地質(zhì)和水文進行調(diào)查，確定其對工程的影響。=6\*GB3⑥線路應(yīng)注意保護環(huán)境，注意道路建設(shè)和車輛運行造成的影響和污染，如線路有影響自然景觀和資源的可能；占用土地和破壞房屋的影響；城市的布局和行政區(qū)域的規(guī)劃、農(nóng)業(yè)、灌溉系統(tǒng)、排灌系統(tǒng)和線路影響現(xiàn)有設(shè)施的分區(qū)；噪聲污染、車輛向大氣、水、農(nóng)業(yè)排放的影響。2，對路線方案選擇有影響的主要因素：=1\*GB3①路線在政治、經(jīng)濟、國防等領(lǐng)域的作用非常重要,路線對于國家或其他地方的建設(shè)過程中的目標和使用屬性的要求,體現(xiàn)了我們在改革開放與綜合利用中的重大政策意義。=2\*GB3②路線對于交通運輸網(wǎng)絡(luò)(鐵路、公路、內(nèi)河航道、航空運輸?shù)?、與工業(yè)、采礦、城市規(guī)劃等的關(guān)系中的作用非常重要。沿路上在與土地使用的關(guān)系。=3\*GB3③沿途自然環(huán)境因素的影響;技術(shù)類型分類和在現(xiàn)實中可能達到的技術(shù)標準,線路使用的任務(wù)和特性的影響;道路長度,筑路所用材料的數(shù)量,施工環(huán)境條件及建設(shè)項目數(shù)量,三種材料(包括鋼材,木材,水泥)使用量,費用,施工時間,勞動力以及它們對于運營,施工與養(yǎng)護有著重要的影響。=4\*GB3④其他，例如與旅游景點、歷史文物、沿途的景觀景點等的聯(lián)系。丘陵地區(qū)的地貌特征是連綿不斷的山丘、縱橫交錯的山脊、蜿蜒的曲線、寬闊的山脊、平坦的山坡和山谷的相對高度略有差異。在多山的地區(qū)，路線有三種形式:平坦的地區(qū)——直線，橫傾角更大的地區(qū)——和起伏的地區(qū)——直線和斜線之間。（2）定線道路的中線位置的確定,地形和地質(zhì)條件都被考慮進來,考慮到布局合理,縱向和橫向的計劃。在定線方面，不同的地面形狀有不同的問題。像平坦的平原、微山和丘陵地區(qū)，地面平坦容易，路線不受高度限制，路線要注意避開平面上的障礙物，各點之間的路線要直而短。三、平面線性設(shè)計1、平面線性設(shè)計的基本要求：1.1、汽車行駛軌跡的幾何性質(zhì)特征：軌跡是連續(xù)的、平滑的，即在軌跡上的任何一點都沒有錯頭或斷頭;曲率是連續(xù)不斷地，意思是說軌跡的任何點上找不到兩個曲率值。曲率的連續(xù)變化也就是連續(xù)的,其基本意思就是在一個軌跡系統(tǒng)中的任何一個小節(jié)點上都沒有兩個同樣的節(jié)點曲率及其變化頻次所占相對應(yīng)的軌跡數(shù)量,1.2、平面線性要素：曲率為零的線性：直線；曲率為常數(shù)的線性：圓曲線；曲率為變數(shù)的線性：緩和曲線。2、平面線形設(shè)計一般原則?（一）平面線必須是直的、連續(xù)的、柔和的，并適應(yīng)地形特征，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。（二）使車輛平穩(wěn)速度行駛，要保持各個要素的連續(xù)性，避免有技術(shù)指標的急速變化。在設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點：?2.1.長直線要避免用半徑小的曲線收尾。較長的直線和較大半徑的彎道會導(dǎo)致高速行駛，而小半徑彎道會因來不及減速而引起交通事故的發(fā)生。?2.2.要有過渡的區(qū)域。?2.3.平曲線應(yīng)有足夠的長度。要是平曲線過短，再加上駕駛員操作頻繁，高速駕駛時會帶來危險，同時旅客心理不舒服。當轉(zhuǎn)角小于7度，曲線顯得比實際短，易造成錯覺。3、平面線形三要素3.1、直線對于一條直線的水平道路,這條水平曲線在我國高速公路的設(shè)計中被認為是使用最為廣泛,因為這樣兩點之間的水平直線長度是最短的,因為這樣一條水平線形,要求地勢平坦,沒有大量的障礙物,在水平直線的基礎(chǔ)上,在添加這條筆直道路能夠給人留下簡短、直達的印象,有其特殊之處。便且機動車可以在一條直線上的受力簡單,前進的方向清晰,駕駛時操作相對簡單;然而由于較長直線很難以和地面的狀態(tài)協(xié)調(diào),也就會容易讓駕駛員很難準確地檢查和觀察車距,產(chǎn)生垂直線的緊張情緒;如果進一步改善速度就會很容易造成事故。直線線形的不應(yīng)該過長，也不應(yīng)該太短?！兑?guī)范》明確規(guī)定了當符合設(shè)計實際運行曲線速度≥60km/h時,相同方向運行的曲線中間最小同方向直線的運行距離(以km計)要求不能小于適合設(shè)計的實際運行曲線速度(以km/h計)的6倍是最好的,反向運行曲線間最小反向直線的運行長度(以km計)長度要求以不大于超過符合設(shè)計實際運行曲線速度(以km/h計)的2倍為宜。可以選擇在一條直線上的路段情況:在一個地勢平坦的土壤地區(qū)或者是山脈之間的開放式谷地,沒有任何地理的限制;以一條直線為主要規(guī)劃點的地方,如城市及其附近的地區(qū),或者是農(nóng)業(yè)區(qū)域的規(guī)劃為正方形;已建成的路段，如長橋和隧道；道路的交叉點及其前后；雙軌制道路的交叉點。此外,線路的最高運行長度也要受到一定的限制。采用長線方式時,為了彌補其景觀簡單和失控的缺點,應(yīng)該充分地結(jié)合沿線的特點和具體條件,采取一些相應(yīng)的技術(shù)和管理措施,并特別注意以下的問題:3.1、長的直線縱向斜坡不可能太大,長的直線增加下一個陡坡較容易造成車輛移動速度太快。3.2、最好是將長直線與大直徑的凹形垂直曲線結(jié)合起來，可以在直線上稍稍緩慢地增加一些。3.3、當?shù)缆穬蓚?cè)的土地太空曠時，應(yīng)采取諸如種植不同類型的樹木或放置某些建筑、雕塑、標志等措施，以改善單調(diào)的周圍環(huán)境。3.4、對于低坡平曲線或中低坡路段,除應(yīng)當符合曲線的半徑、超高、觀測距離等要求外,還應(yīng)當采取固定標線、強化路面耐水性和防滑能力等安全保護措施。4、圓曲線在各級高速公路和大型城市道路上,無論其轉(zhuǎn)角度的大小,都相對于建立一個平坦的曲線,圓弧式的曲線就是平坦型曲線的一個組成部分。根據(jù)汽車的地形可以選擇不同尺寸和大小的橢圓型曲線,以滿足汽車的適合地形及駕駛員視覺上的心理。圓曲線半徑選用的原則:如果半徑足夠,必須充分地保證駕駛者在一定的速度下能夠安全地行駛。應(yīng)充實水件質(zhì)量,使得弧形線不但能夠較好地成形,減少工作過程,而且還能充分滿足橋梁及隧道、路基等各種建筑設(shè)備的要求。（2）在確定圓弧線的半徑時，應(yīng)注意根據(jù)形狀和沿線其他棋子的情況，盡量選擇較大的半徑，以便安全、舒適地行駛，避免突然變化。（3）當選擇曲線的半徑最大時,其中半徑數(shù)值一般不宜超過10000m緩和曲線緩和曲線的線形是一種指將直線與圓曲線之間,或者可說是直線半徑上長度相差較大的同向圓曲線之間的同向曲率逐步發(fā)生變化的一條曲線,是一條道路運行平面上的線形整體構(gòu)成基本要素之一。除四級以上高速公路外,每級以上高速公路均線上應(yīng)當同時設(shè)置舒適緩和的通行曲線。（一）緩和曲線作用1、逐變的離心加速度會給駕駛員及乘客以舒適的感覺，提高駕車安全性與整體圓形曲線設(shè)計相互配合得當,增加了整體線形的美觀性。規(guī)范規(guī)定，下列情況可不設(shè)緩和曲線：1、在一條低的直線和一個高的圓形長度曲線之間,當一條直線圓形長度曲線的最小半徑或者長度最小大于或者長度等于"不設(shè)超高的最小半徑"時（見表3-8）。2、半徑不同的同方向圓曲線，小圓的半徑超過或剛好等于“不設(shè)超高的最小半徑”的時侯3、反向圓曲線:小反向圓的半徑長度應(yīng)該必須大于或幾乎等于"不設(shè)超高的最小半徑",且必須同時符合以下三個條件之一（1）小圓曲線按有關(guān)規(guī)定在設(shè)置最小回旋線長的其中一條最大回旋小圓曲線時,其中內(nèi)位移長度數(shù)值之差不能超過0.1米;（2）（3）具體計算根據(jù)上述情況,應(yīng)盡量使圓形曲線的半徑能夠接近于不設(shè)超高的最低半徑,一般圓形曲線的半徑取1000m,但是不應(yīng)該超過10000m,圓形曲線的最低長度一般需要3s的行程;當設(shè)計的速度限制在120k/h,圓曲線的半徑限制在小于不設(shè)超高的最低半徑(r〈5500m)時,應(yīng)該考慮設(shè)置回轉(zhuǎn)式曲線,圓的曲線總長一般限制在120m,但不能限制在小于85m。本路段設(shè)計范圍為K171+700-K172+900，路線長1.2Km,JD6位于此路線上，已知JD6的坐標為（638940.491，517199.674），轉(zhuǎn)角=28o56ˊ18.6〞(右)。在設(shè)計時，，l=350m。平曲線要素的計算P==，p=切線T1的計算公式及結(jié)果：切線T2的計算公式及結(jié)果：曲線長外距切曲差。各主點樁號的計算已知:JD6樁號為:K172+076.584；計算：直緩點樁號為ZH=JD6-=K172+076.584-689.446=K171+387.138緩圓點樁號為HY=ZH+=K171+387.138+400=K171+787.138；圓緩點樁號為YH=HY+=K171+787.138+1372.697-750=K172+409.835緩直點樁號為HZ=YH+=K172+409.835+350=K172+759.835曲中點樁號為QZ=HZ-=K172+759.835-=K172+073.487交點樁號為JD6=QZ+=K172+073.487+=K172+082.868逐樁坐標表計算已知JD6的坐標為（638940.491，517199.674），JD7的坐標為（636789.737，516947.914），轉(zhuǎn)角=28o56ˊ18.6〞(右)。計算：表1SEQ表\*ARABIC\s11逐樁坐標表樁號坐標樁號坐標N(X)E(Y)N(X)E(Y)K171+380639483.434517517.264K172+160638750.414517164.440K171+387.138639464.128517506.829K172+180638731.089517159.287K171+400639448.588517496.484K172+200638711.708517154.350K171+420639431.740517486.706K172+220638692.273517149.629K171+440639413.886517477.939K172+240638672.788517145.123K171+460639396.017517466.194K172+260638653.253517140.835K171+480639378.128517457.482K172+280638633.672517136.764K171+500639361.212517445.812K172+300638614.047517132.908K171+520639343.262517436.197K172+320638594.384517129.255K171+540639326.271517426.647K172+340638574.686517125.791K171+560639309.233517416.173K172+360638554.958517122.501K171+580639292.142517406.786K172+380638535.205517119.372K171+600639274.991517397.497K172+400638515.429517116.389K171+620639255.776517387.317K172+409.835638504.415517114.786K171+640639238.489517377.258K172+420638495.633517113.537K171+660639220.127517367.332K172+440638475.821517110.802K171+680639202.682517358.550K172+460638455.995517108.170K171+700639184.152517347.923K172+480638436.158517105.624K171+720639166.530517336.464K172+500638416.311517103.152K171+740639149.813517327.185K172+520638396.457517100.738K171+760639131.669517317.459K172+540638376.598517098.368K171+780639113.356517307.456K172+560638356.736517096.026K171+787.138639095.488517297.908K172+580638336.872517093.699K172+800639085.996517293.098K172+600638317.007517091.373K171+820639068.080517284.209K172+620638297.143517089.048K171+840639050.066517275.520K172+640638277.278517086.723K171+860639031.957517267.032K172+660638257.414517084.398K171+880639013.755517258.745K172+680638237.550517082.072K171+900638995.462517250.661K172+700638217.685517079.747K171+920638977.080517242.781K172+720638197.821517077.422K171+940638958.611517235.105K172+740638177.957517075.097K171+960638940.059517227.636K172+759.835638167.625517073.787K171+980638921.424517220.372K172+760638158.092517072.771K172+000638902.710517213.317K172+780638138.228517070.446K172+020638883.919517206.469K172+800638118.363517068.121K172+040638865.053517199.831K172+820638098.499517065.796K172+060638846.114517193.403K172+840638078.635517063.470K172+080638827.105517187.186K172+860638058.770517061.145K172+100638808.028517181.180K172+880638078.635517063.470K172+120638788.886517175.387K172+900638058.770517061.145K172+140638769.680517169.806豎曲線的設(shè)計縱斷面設(shè)計中,速度值設(shè)計范圍為120km/h,最大縱坡以平均值為3%,最小縱坡以平均值考慮到排水不可能小于0.3%,最小橫向坡長不可能超過300m,當平均縱坡以平均值為4%時,最大橫向坡長不可能超過800m,縱坡以平均值為3%時,同時各條路線平均橫向坡以接近5.0%~5.5%之間為宜,凸行橫向豎曲線半徑一般應(yīng)大于10000m,不應(yīng)小于6500m，最小長度為85m。凹行豎曲線半徑不小于3000m，一般大于4500m。本設(shè)計路段K171+700~K172+900有兩個變坡點，各變坡點的樁號，高程，坡率為：第1變坡點樁號為K171+370，高程：207.31m，i=-2.134%,i=-1.082%；第2變坡點樁號為K172+990，高程：189.78m，i=-1.082%,i=-1.719%。此次縱斷面設(shè)計采用的豎曲線半徑為R=16000m，R=56000m。豎曲線要素的計算豎曲線一：,為凸形曲線，曲線長；切線長；外距。豎曲線二：同理求得：曲線長L=356.72m；切線長T=178.36m,外距E=0.28m。豎曲線上各個重要樁號及高程的計算過程豎曲線一：起點樁號=K171+370-T=K171+370-84.16=K171+285.84終點樁號=K171+370+T=K171+370+84.16=K172+454.16變坡點1對應(yīng)樁號設(shè)計高程=207.31+E=207.31+0.22=207.53m豎曲線1起點設(shè)計高程=207.31+T×i=207.31+84.16×2.134%=209.11m豎曲線1終點設(shè)計高程=207.31-T×i=207.31-1.082%×84.16=206.39m豎曲線二：起點樁號=K172+990—T=K172+990-178.36=K172+811.64終點樁號=K172+990+T=K172+990+178.36=K173+168.36變坡點2對應(yīng)樁號設(shè)計高程=189.78-E=189.78-0.28=189.5m豎曲線2起點設(shè)計高程=189.78+T×i=189.78+178.36×1.082%=191.72m豎曲線2終點設(shè)計高程=207.31-T×i=189.78-1.719%×178.36=186.71m豎曲線上各樁號高程計算表：豎曲線1、2各樁設(shè)計高程分別見REF_Ref226298690\h表12與REF_Ref226298748\h表13。表1SEQ表\*ARABIC\s12豎曲線1設(shè)計高程樁號橫距x(m)豎距h1(m