道路勘測(cè)設(shè)計(jì)-平面設(shè)計(jì).ppt

道路勘測(cè)設(shè)計(jì)-平面設(shè)計(jì),一、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(kāi)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。,第一節(jié) 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(guò)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(zhǎng)的過(guò)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(guò)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。,二、平面線形設(shè)計(jì)的基本要求,行駛中汽車(chē)的軌跡的幾何特征： （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；,（一）汽車(chē)行駛軌跡,（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。,（二）平面線形要素,行駛中汽車(chē)的導(dǎo)向輪與車(chē)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(chē)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(chēng)為平面線形三要素。,第二節(jié) 直線,一、直線的特點(diǎn),直線距離短，直捷，通視條件好。 汽車(chē)在直線上行駛受力簡(jiǎn)單，方向明確，駕駛操作簡(jiǎn)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(zhǎng)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(guò)長(zhǎng)的直線易使駕駛?cè)烁械絾握{(diào)、疲倦，難以目測(cè)車(chē)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(kāi)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(zhǎng)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(chē)道公路提供超車(chē)的路段。,（1）在直線上縱坡不宜過(guò)大，因長(zhǎng)直線再加下陡坡更易導(dǎo)致高速度。 （2）長(zhǎng)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(zhǎng)的直線線形時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題：,2. 當(dāng)采用長(zhǎng)的直線線形時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題：,（3）道路兩側(cè)過(guò)于空曠時(shí)，宜采取植不同樹(shù)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(zhǎng)直線或長(zhǎng)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）在直線上縱坡不宜過(guò)大，因長(zhǎng)直線再加下陡坡更易導(dǎo)致高速度。 （2）長(zhǎng)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。,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：直線的最大與最小長(zhǎng)度應(yīng)有所限制。一條公路的直線與曲線的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)應(yīng)合理。 德國(guó)規(guī)定直線的最大長(zhǎng)度（以米計(jì)）為20v（計(jì)算行車(chē)速度，km/h）（適于高速公路v100km/h）。 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(zhǎng)直線。,3. 最大直線長(zhǎng)度問(wèn)題：,1同向曲線間的直線最小長(zhǎng)度 規(guī)范：同向曲線間的最短直線長(zhǎng)度以不小于設(shè)計(jì)速度的6倍為宜（6v）。,三、直線的最小長(zhǎng)度,2反向曲線間的直線最小長(zhǎng)度,規(guī)范規(guī)定：反向曲線間最小直線長(zhǎng)度（以m計(jì)）以不小于設(shè)計(jì)速度（以kmh計(jì)）的2倍為宜。,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。,第三節(jié) 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-t yz=zy+l qz=zy+l/2 jd=qz+j/2,曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)計(jì)算：,（一）計(jì)算公式與因素 根據(jù)汽車(chē)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(chē)行駛在曲線上力的平衡式計(jì)算曲線半徑：,式中：v計(jì)算行車(chē)速度，（km/h）； 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(chē)安全 汽車(chē)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)低于輪胎與路面之間所能提供的橫向摩阻系數(shù)f: f f與車(chē)速、路面種類(lèi)及狀態(tài)、輪胎狀態(tài)等有關(guān)，一般在干燥路面上約為0.40.8，在潮濕的黑色路面上汽車(chē)高速行駛時(shí)，降低到0.250.40。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)對(duì)行車(chē)的影響及其值的確定：,（2）增加駕駛操縱的困難,彎道上行駛的汽車(chē)，在橫向力作用下，彈性的輪胎會(huì)產(chǎn)生橫向變形，使輪胎的中間平面與輪跡前進(jìn)方向形成一個(gè)橫向偏移角。,（3）增加燃料消耗和輪胎磨損,使車(chē)輛的燃油消耗和輪胎磨損增加。 橫向力系數(shù) 燃料消耗（%） 輪胎磨損（%） 0 100 100 0.05 105 160 0.10 110 220 0.15 115 300 0.20 120 390,（4）行旅不舒適,值的增大，乘車(chē)舒適感惡化。 當(dāng)0.10時(shí)，不感到有曲線存在，很平穩(wěn)； 當(dāng)= 0.15時(shí)，稍感到有曲線存在，尚平穩(wěn)； 當(dāng)= 0.20時(shí)，己感到有曲線存在，稍感不穩(wěn)定； 當(dāng)= o.35時(shí)，感到有曲線存在，不穩(wěn)定； 當(dāng)= 0.40時(shí)，非常不穩(wěn)定，有傾車(chē)的危險(xiǎn)感。,的舒適界限，由0.11到0.16隨行車(chē)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(guó)aashto認(rèn)為v 70km/h時(shí)=0.16，v=80 km/h時(shí)， = 0.12是舒適感的界限。,標(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(chē)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(chē)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(guò)輪胎與路面的摩阻力所允許的界限，并使乘車(chē)人感覺(jué)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(chē)輛能保證安全行車(chē)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(chē)輛能保證安全、舒適行車(chē)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，而允許設(shè)置等于直線路段路拱的反超高。 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(zhǎng)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(guò)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(chē)條件與直線無(wú)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(lái)不良后果，同時(shí)也無(wú)謂增加計(jì)算和測(cè)量上的麻煩。 規(guī)范規(guī)定圓曲線的最大半在不宜超過(guò)10000m。,一、緩和曲線的作用與性質(zhì) （一）緩和曲線的作用 1曲率連續(xù)變化，便于車(chē)輛行駛 2離心加速度逐漸變化，旅客感覺(jué)舒適 3超高橫坡度逐漸變化，行車(chē)更加平穩(wěn) 4與圓曲線配合得當(dāng)，增加線形美觀,第四節(jié) 緩和曲線,汽車(chē)等速行駛，司機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，汽車(chē)的行駛軌跡： 當(dāng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度為時(shí)，前輪相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度為，它們之間的關(guān)系為： =k ；,（二）緩和曲線的性質(zhì),其中，是在t時(shí)間后方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度， =t ； 汽車(chē)前輪的轉(zhuǎn)向角為 =kt (rad) 軌跡曲率半徑：,設(shè)汽車(chē)前后輪軸距為d，前輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，汽車(chē)的行駛軌跡曲線半徑為,汽車(chē)以v（ms）等速行駛，經(jīng)時(shí)間t以后，其行駛距離（弧長(zhǎng)）為l： l=vt (m),汽車(chē)勻速?gòu)闹本€進(jìn)入圓曲線（或相反）其行駛軌跡的弧長(zhǎng)與曲線的曲率半徑之乘積為一常數(shù)，這一性質(zhì)與數(shù)學(xué)上的回旋線正好相符。,二、回旋線作為緩和曲線,（一）回旋線的數(shù)學(xué)表達(dá)式 回旋線是公路路線設(shè)計(jì)中最常用的一種緩和曲線。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定緩和曲線采用回旋線。 回旋線的基本公式為： rl=a2 (rl=c) 極坐標(biāo)方程式 式中：r回旋線上某點(diǎn)的曲率半徑（m）； l回旋線上某點(diǎn)到原點(diǎn)的曲線長(zhǎng)（m）； a回旋線的參數(shù)。a表征回旋線曲率變化的緩急程度。,1. 回旋線的參數(shù)值a的確定：,回旋線的應(yīng)用范圍：,緩和曲線起點(diǎn)：回旋線的起點(diǎn)，l=0，r=； 緩和曲線終點(diǎn)：回旋線某一點(diǎn)，lls，rr。 則 rls=a2，即回旋線的參數(shù)值為：,1. 回旋線的參數(shù)值a的確定：,回旋線的應(yīng)用范圍：,緩和曲線起點(diǎn)：回旋線的起點(diǎn)，l=0，r=； 緩和曲線終點(diǎn)：回旋線某一點(diǎn)，lls，rr。 則 rls=a2，即回旋線的參數(shù)值為：,緩和曲線的曲率變化：,由微分方程推導(dǎo)回旋線的直角坐標(biāo)方程： 以rl=a2代入得：,回旋線微分方程為： dl = r d dx = dl cos dy = dl sin,或ldl = a2d,2. 回旋線的數(shù)學(xué)表達(dá)式：,當(dāng)l=0時(shí)，=0。 對(duì)ldl=a2d積分得：,式中：回旋線上任一點(diǎn)的半徑方向與y軸的夾角。 對(duì)回旋線微分方程組中的dx、dy積分時(shí)，可把cos、sin用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，然后用代入表達(dá)式，再進(jìn)行積分。,dx，dy的展開(kāi)：,對(duì)dx、dy分別進(jìn)行積分：,在回旋線終點(diǎn)處，l = ls，r = r，a2 = rls,回旋線終點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算公式：,回旋線終點(diǎn)的半徑方向與y軸夾角0計(jì)算公式 ：,1. 各要素的計(jì)算公式 基本公式：rl=a2，,（二）回旋線的幾何要素,任意點(diǎn)p處的曲率半徑：,p點(diǎn)的回旋線長(zhǎng)度：,p點(diǎn)的半徑方向與y軸的夾角,p = y + rcos -r p點(diǎn)曲率圓圓心m點(diǎn)的坐標(biāo)： xm = x rsin ym = r + p p點(diǎn)的弦長(zhǎng)：,p點(diǎn)曲率圓的內(nèi)移值：,p點(diǎn)弦偏角：,道路平面線形三要素的基本組成是：直線-回旋線-圓曲線-回旋線-直線。 (1)幾何元素的計(jì)算公式：,2有緩和曲線的道路平曲線幾何元素：,回旋線終點(diǎn)處內(nèi)移值：,回旋線終點(diǎn)處曲率圓圓心x坐標(biāo)：,回旋線終點(diǎn)處半徑方向與y軸的夾角 ：,(1)幾何元素的計(jì)算公式：,切線長(zhǎng)：,曲線長(zhǎng)：,外距：,校正值：j = 2t - l,(2)主點(diǎn)里程樁號(hào)計(jì)算方法：,以交點(diǎn)里程樁號(hào)為起算點(diǎn)： zh = jd t hy = zh + ls qz = zh + l/2 yh = hz ls hz = zh + l,用切線支距法敷設(shè)回旋線公式：,l回旋線上任意點(diǎn)m至緩和曲線終點(diǎn)的弧長(zhǎng)（m）。,（3）切線支距法敷設(shè)曲線計(jì)算方法：,切線支距法敷設(shè)帶有回旋線的圓曲線公式：,x=q+rsinm (m) y=p+r(1-cosm) (m) 式中：,lm圓曲線上任意點(diǎn)m至緩和曲線終點(diǎn)的弧長(zhǎng)（m）； mlm所對(duì)應(yīng)的圓心角（rad）。,（三）回旋線的相似性,回旋線的曲率是連續(xù)變化的，而且其曲率的變化與曲線長(zhǎng)度的變化呈線性關(guān)系。 可以認(rèn)為回旋線的形狀只有一種，只需改變參數(shù)a就能得到不同大小的回旋曲線。 a相當(dāng)于回旋線的放大系數(shù)，回旋線的這種相似性對(duì)于簡(jiǎn)化其幾何要素的計(jì)算和編制曲線表很有用處。,例題：,已知平原區(qū)某二級(jí)公路有一彎道，偏角右=152830，半徑r=600m，緩和曲線長(zhǎng)度ls=70m， jd=k2+536.48。 要求：（1）計(jì)算曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)； （2）計(jì)算曲線上每隔25m整樁號(hào)切線支距值。 解：（1）曲線要素計(jì)算：,j=2t-l=2116.565-232.054=1.077,（1）曲線要素計(jì)算：,（2）主點(diǎn)里程樁號(hào)計(jì)算：,以交點(diǎn)里程樁號(hào)為起算點(diǎn)：jd = k2+536.48 zh = jd t =k2+536.48 - 116.565 = k2+419.915 hy = zh + ls = k2+419.915 +70 = k2+489.915 qz = zh + l/2= k2+419.915+232.054/2 =k2+535.942 hz = zh + l = k2+419.915 +232.054 =k2+651.969 yh = hz ls = k2+651.97 70=k2+581.969,（3）計(jì)算曲線上每隔25m整樁號(hào)的切線支距值：,列表計(jì)算曲線25m整樁號(hào)：zh= k2+419.915 k2+425 k2+450 k2+475 k2+500 平曲線切線支距計(jì)算表,計(jì)算切線支距值：,（1）lcz=k2+425（緩和曲線段）， zh=k2+419.915 l=2425-2419.915=5.085,（2）lcz=k2+500 ， hy=k2+489.915 （圓曲線段） lm=2500-2489.915=10.085,x=q+rsinm =34.996+250sin4.3053=80.038(m) y=p+r(1-cosm)=0.34+250（1-cos4.3053）=2.033(m),作業(yè)：,1用級(jí)數(shù)展開(kāi)法計(jì)算p、q的表達(dá)式。 2已知平原區(qū)某一級(jí)公路有一彎道，偏角左=163642，半徑r=1000m，jd=k7+153.63。 要求：（1）計(jì)算曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)； （2）計(jì)算曲線上每隔25m整樁號(hào)的切線支距值（列表計(jì)算）。,三、其它形式的緩和曲線,（一）三次拋物線 三次拋物線的方程式：,三次拋物線上各點(diǎn)的直角坐標(biāo)方程式： x=l,三、其它形式的緩和曲線,（二）雙紐線 雙紐線方程式：,雙紐線的極角為45時(shí)，曲線半徑最小。此后半徑增大至原點(diǎn)，全程轉(zhuǎn)角達(dá)到270。,回旋曲線、三次拋物線和雙紐線線形比較：,回旋曲線、三次拋物線和雙紐線在極角較小（56）時(shí)，幾乎沒(méi)有差別。 隨著極角的增加，三次拋物線的長(zhǎng)度比雙紐線的長(zhǎng)度增加的較快，而雙紐線的長(zhǎng)度又比回旋線的長(zhǎng)度增加得快些。 回旋線的半徑減小得最快，而三次拋物線則減小的最慢。從保證汽車(chē)平順過(guò)渡的角度看，三種曲線都可以作為緩和曲線。 此外，也有使用n次（n3）拋物線、正弦形曲線、多圓弧曲線作為緩和曲線的。但世界各國(guó)使用回旋曲線居多，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)推薦的緩和曲線也是回旋線。,四、緩和曲線的長(zhǎng)度及參數(shù),（一）緩和曲線的最小長(zhǎng)度: 1旅客感覺(jué)舒適: 汽車(chē)行駛在緩和曲線上，其離心加速度將隨著緩和曲線曲率的變化而變化，若變化過(guò)快，將會(huì)使旅客有不舒適的感覺(jué)。 離心加速度的變化率as：,在等速行駛的情況下：,滿(mǎn)足乘車(chē)舒適感的緩和曲線最小長(zhǎng)度 ：,我國(guó)公路計(jì)算規(guī)范一般建議as0.6,2超高漸變率適中,由于緩和曲線上設(shè)有超高緩和段，如果緩和段太短，則會(huì)因路面急劇地由雙坡變?yōu)閱纹露纬梢环N扭曲的面，對(duì)行車(chē)和路容均不利。 規(guī)范規(guī)定了適中的超高漸變率，由此可導(dǎo)出計(jì)算緩和段最小長(zhǎng)度的公式：,式中：b旋轉(zhuǎn)軸至行車(chē)道（設(shè)路緣帶時(shí)為路緣帶）外側(cè)邊緣的寬度； i超高坡度與路拱坡度代數(shù)差（%）； p 超高漸變率，即旋轉(zhuǎn)軸線與行車(chē)道外側(cè)邊緣線之間的相對(duì)坡度。,3行駛時(shí)間不過(guò)短,緩和曲線不管其參數(shù)如何，都不可使車(chē)輛在緩和曲線上的行駛時(shí)間過(guò)短而使司機(jī)駕駛操縱過(guò)于匆忙。一般認(rèn)為汽車(chē)在緩和曲線上的行駛時(shí)間至少應(yīng)有3s,標(biāo)準(zhǔn)按行駛時(shí)間不小于3s的要求制定了各級(jí)公路緩和曲線最小長(zhǎng)度。 城規(guī)制定了城市道路的最小緩和曲線長(zhǎng)度，如表3-7。,（二）回旋曲線參數(shù)的確定,在一般情況下，特別是當(dāng)圓曲線半徑較大時(shí)，車(chē)速較高時(shí)，應(yīng)該使用更長(zhǎng)的緩和曲線。 回旋線參數(shù)表達(dá)式： a2 = rls 從視覺(jué)條件要求確定a： 考察司機(jī)的視覺(jué)，當(dāng)回旋曲線很短，其回旋線切線角（或稱(chēng)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。 回旋線過(guò)長(zhǎng)大于29時(shí)，圓曲線與回旋線不能很好協(xié)調(diào)。 適宜的緩和曲線角是=329。,由0=329推導(dǎo)出合適的a值：,將0=3和0=29分別代入上式，則a的取值范圍為：,回旋線參數(shù)a的確定：,經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)r在100m左右時(shí)，通常取ar；如果r小于100m，則選擇ar。 在圓曲線半徑較大時(shí)， r3000m，ar/3。,（三）緩和曲線的省略,在直線和圓曲線間設(shè)置緩和曲線后，圓曲線產(chǎn)生了內(nèi)移，其位移值為p，,在ls一定的情況下，p與圓曲線半徑成反比，當(dāng)r大到一定程度時(shí)，p值將會(huì)很小。這時(shí)緩和曲線的設(shè)置與否，線形上已經(jīng)沒(méi)有多大差異。 一般認(rèn)為當(dāng)p0.10時(shí)，即可忽略緩和曲線。如按3s行程計(jì)算緩和曲線長(zhǎng)度時(shí)，若取p=0.10，則不設(shè)緩和曲線的臨界半徑為：,（三）緩和曲線的省略,由上表可知，設(shè)緩和曲線的臨界半徑比不設(shè)超高的最小半徑小。考慮到緩和曲線還有完成超高和加寬的作用，應(yīng)按超高控制。,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)公路的平曲線半徑小于不設(shè)超高的最小半徑時(shí)，應(yīng)設(shè)緩和曲線。 四級(jí)公路可不設(shè)緩和曲線。,規(guī)范規(guī)定可不設(shè)緩和曲線的情況：,（1）在直線和圓曲線間，當(dāng)圓曲線半徑大于或等于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“不設(shè)超高的最小半徑”時(shí)； （2）半徑不同的同向圓曲線間，當(dāng)小圓半徑大于或等于“不設(shè)超高的最小半徑”時(shí)； （3）小圓半徑大于表7.4.2中所列半徑，且符合下列條件之一時(shí)：,規(guī)范規(guī)定可不設(shè)緩和曲線的情況：,計(jì)算行車(chē)速度80km/h時(shí)，大圓半徑（r1）與小圓半徑(r2)之比小于1.5。 計(jì)算行車(chē)速度80km/h時(shí)，大圓半徑（r1）與小圓半徑(r2)之比小于2。,（1）在直線和圓曲線間，當(dāng)圓曲線半徑大于或等于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“不設(shè)超高的最小半徑”時(shí)； （2）半徑不同的同向圓曲線間，當(dāng)小圓半徑大于或等于“不設(shè)超高的最小半徑”時(shí)； （3）小圓半徑大于表7.2.4中所列半徑，且符合下列條件之一時(shí)： 小圓曲線按規(guī)定設(shè)置相當(dāng)于最小回旋線長(zhǎng)的回旋線時(shí)，其大圓與小圓的內(nèi)移值之差不超過(guò)0.10m。,作業(yè)題：,已知平原區(qū)某二級(jí)公路有一彎道，偏角右=133842，半徑r=800m，jd=k5+136.53。計(jì)算確定緩和曲線長(zhǎng)度及曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)。,第四節(jié) 新舊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要調(diào)整內(nèi)容,公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) jtg b01-2003 交通部2004-01-29發(fā)布， 2004-03-01實(shí)施 1997年發(fā)布jtj01-97同時(shí)廢止 一、公路分級(jí) 公路根據(jù)功能和適應(yīng)的交通量分為五個(gè)等級(jí) 高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路。,四車(chē)道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量為2500055000輛； 六車(chē)道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量為4500080000輛； 八車(chē)道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量為60000100000輛。 2 一級(jí)公路：為供汽車(chē)分向、分車(chē)道行駛，并可根據(jù)需要控制出入的多車(chē)道公路。 四車(chē)道一級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量為1500030000輛。 六車(chē)道一級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量為2500055000輛。,1 高速公路：為專(zhuān)供汽車(chē)分向、分車(chē)道行駛并應(yīng)全部控制出入的多車(chē)道公路。,雙車(chē)道二級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量為500015000輛。 4 三級(jí)公路：為主要供汽車(chē)行駛的雙車(chē)道公路 雙車(chē)道三級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均日交通量為20006000輛。 5 四級(jí)公路：為主要供汽車(chē)行駛的雙車(chē)道或單車(chē)道公路。 雙車(chē)道四級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均日交通量2000輛以下。 單車(chē)道四級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均日交通量400輛以下。,3 二級(jí)公路：為供汽車(chē)行駛的雙車(chē)道公路,舊標(biāo)準(zhǔn)概念：公路遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年限 高速公路和一級(jí)公路為20年 二級(jí)公路為15年 三級(jí)公路為10年 四級(jí)公路一般為10年。 新標(biāo)準(zhǔn)： 高速公路和具干線功能的一級(jí)公路的設(shè)計(jì)交通量應(yīng)按20年預(yù)測(cè)； 具集散功能的一級(jí)公路，以及二、三級(jí)公路的設(shè)計(jì)交通量應(yīng)按15年預(yù)測(cè)； 四級(jí)公路可根據(jù)實(shí)際情況確定。,二、各級(jí)公路設(shè)計(jì)交通量的預(yù)測(cè),交通量換算采用小客車(chē)為標(biāo)準(zhǔn)車(chē)型。確定公路等級(jí)的各汽車(chē)代表車(chē)型和車(chē)輛折算系數(shù)規(guī)定如下表。,三、交通量折算,1 畜力車(chē)、人力車(chē)、自行車(chē)等非機(jī)動(dòng)車(chē)，在設(shè)計(jì)交通量換算中按路側(cè)干擾因素計(jì)。 2 一、二級(jí)公路上行駛的拖拉機(jī)按路側(cè)干擾因素計(jì)。 三、四級(jí)公路上行駛的拖拉機(jī)每輛折算為4輛小客車(chē)。 3 公路通行能力分析所要求的車(chē)輛折算系數(shù)應(yīng)針對(duì)路段、交叉口等形式，按不同的地形條件和交通需求，采用相應(yīng)的折算系數(shù)。,三、交通量折算,各級(jí)公路設(shè)計(jì)速度規(guī)定如下表 。,四、設(shè)計(jì)速度,1. 高速公路特殊困難的局部路段，且因新建工程可能誘發(fā)工程地質(zhì)病害時(shí)，經(jīng)論證，該局部路段的設(shè)計(jì)速度可采用60kmh，但長(zhǎng)度不宜大于15km。 2. 一級(jí)公路作為干線公路時(shí)，設(shè)計(jì)速度宜采用100kmh或80kmh。 一級(jí)公路作為集散公路時(shí)，根據(jù)混合交通量、平面交叉間距等因素，設(shè)計(jì)速度宜采用60或80kmh。,3. 二級(jí)公路作為干線公路時(shí)，設(shè)計(jì)速度宜采用80kmh。 二級(jí)公路作為集散公路時(shí)，混合交通量較大、平面交叉間距較小的路段，設(shè)計(jì)速度宜采用60kmh。 二級(jí)公路位于地形、地質(zhì)等自然條件復(fù)雜的山區(qū)，經(jīng)論證該路段的設(shè)計(jì)速度可采用40kmh。,一、平曲線線形設(shè)計(jì)一般原則 （一）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?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào) （二）行駛力學(xué)上的要求是基本的，視覺(jué)和心理上的要求對(duì)高速路應(yīng)盡量滿(mǎn)足 高速公路、一級(jí)公路以及設(shè)計(jì)速度60km/h的公路，應(yīng)注重立體線形設(shè)計(jì)，盡量做到線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺(jué)良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適。 設(shè)計(jì)速度40kmh的公路，首先應(yīng)在保證行車(chē)安全的前提下，正確地運(yùn)用平面線形要素最小值。,第五節(jié) 平面線形設(shè)計(jì),1長(zhǎng)直線盡頭不能接以小半徑曲線。特別是在下坡方向的盡頭更要注意。 若由于地形所限小半徑曲線難免時(shí)，中間應(yīng)插入中等曲率的過(guò)渡性曲線，并使縱坡不要過(guò)大。,（三）保持平面線形的均衡與連貫（技術(shù)指標(biāo)的均衡與連續(xù)性）,（四）應(yīng)避免連續(xù)急彎的線形 這種線形給駕駛者造成不便，給乘客的舒適也帶來(lái)不良影響。設(shè)計(jì)時(shí)可在曲線間插入足夠長(zhǎng)的直線或回旋線。,（三）保持平面線形的均衡與連貫（技術(shù)指標(biāo)的均衡與連續(xù)性）,1長(zhǎng)直線盡頭不能接以小半徑曲線。特別是在下坡方向的盡頭更要注意。 若由于地形所限小半徑曲線難免時(shí)，中間應(yīng)插入中等曲率的過(guò)渡性曲線，并使縱坡不要過(guò)大。 2高、低標(biāo)準(zhǔn)之間要有過(guò)渡。,（五）平曲線應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度,汽車(chē)在公路的任何線形是行駛的時(shí)間均不宜短于3s，以使駕駛操作不顯的過(guò)分緊張。 (1)平曲線一般最小長(zhǎng)度為9s行程； (2)平曲線極限最小長(zhǎng)度為6s行程。 (3)偏角小于7時(shí)的平曲線最小長(zhǎng)度 ：,式中：公路偏角，當(dāng)2時(shí)，按=2計(jì)算。,二、平面線形要素的組合類(lèi)型,（一）基本型 按直線-回旋線-圓曲線-回旋線-直線的順序組合的線形。 適用場(chǎng)合：交點(diǎn)間距不受限。,二、平面線形要素的組合類(lèi)型,計(jì)算方法： 由平曲線長(zhǎng)度l=r+ls 按1：1：1設(shè)計(jì)時(shí)，l=3ls，則3ls=r+ls 故,（一）基本型 按直線-回旋線-圓曲線-回旋線-直線的順序組合的線形。 適用場(chǎng)合：交點(diǎn)間距不受限。 從線形的協(xié)調(diào)性出發(fā)，宜將回旋線、圓曲線、回旋線之長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)成1：1：1。,（二）s型,兩個(gè)反向圓曲線用兩段回旋線連接的組合。 適用場(chǎng)合：交點(diǎn)間距受限（交點(diǎn)間距較小）。,（二）s型,兩個(gè)反向圓曲線用兩段回旋線連接的組合 適用場(chǎng)合：交點(diǎn)間距受限（交點(diǎn)間距較?。?適用條件：,（二）s型,（2）在s型曲線上，兩個(gè)反向回旋線之間不設(shè)直線，是行駛力學(xué)上所希望的。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：,式中：l反向回旋線間短直線或重合段的長(zhǎng)度。,兩個(gè)反向圓曲線用兩段回旋線連接的組合 適用場(chǎng)合：交點(diǎn)間距受限（交點(diǎn)間距較小）。 適用條件： （1）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。,（3）s型兩圓曲線半徑之比不宜過(guò)大，宜為：,式中：r1大圓半徑（m）； r2小圓半徑（m）。,用一個(gè)回旋線連接兩個(gè)同向圓曲線的組合。 適用場(chǎng)合：交點(diǎn)間距受限（交點(diǎn)間距較?。?。,（三）卵型,式中：a回旋線參數(shù)； r2小圓半徑（m）。 （2）兩圓曲線半徑之比宜在下列界限之內(nèi)：,（1）卵型上的回旋線參數(shù)a不應(yīng)小于該級(jí)公路關(guān)于回旋線最小參數(shù)的規(guī)定，同時(shí)宜在下列界限之內(nèi)：,（三）卵型,用一個(gè)回旋線連接兩個(gè)同向圓曲線的組合。 適用場(chǎng)合：交點(diǎn)間距受限（交點(diǎn)間距較小）。 適用條件：,（3）兩圓曲線的間距，宜在下列界限之內(nèi)：,式中：d兩圓曲線最小間距（m）。,凸型的回旋線的參數(shù)及其連接點(diǎn)的曲率半徑，應(yīng)分別符合容許最小回旋線參數(shù)和圓曲線一般最小半徑的規(guī)定。,（四）凸型,在兩個(gè)同向回旋線間不插入圓曲線而徑相銜接的組合。,兩個(gè)回旋線參數(shù)之比宜為：a2：a1=1：1.5 復(fù)臺(tái)型回旋線除了受地形和其它特殊限制的地方外一般很少使用，多出現(xiàn)在互通式立體交叉的匝道線形設(shè)計(jì)中。,（五）復(fù)合型,兩個(gè)以上同向回旋線間在曲率相等處相互連接的線形。,（六）c型,其連接處的曲率為0，也就是r=，相當(dāng)于兩基本型的同向曲線中間直線長(zhǎng)度為0。 適用場(chǎng)合：交點(diǎn)間距受限（交點(diǎn)間距較小）。c型曲線只有在特殊地形條件下方可采用。 適用條件：同卵形曲線。,同向曲線的兩回旋線在曲率為零處徑相銜接的線形。,例：平原區(qū)某公路有兩個(gè)交點(diǎn)間距為407.54m，jd1=k7+231.38，偏角1=122420（左偏），半徑r1=1200m；jd2為右偏，2=153250，r2=1000m。 要求：按s型曲線計(jì)算ls1、ls2長(zhǎng)度，并計(jì)算兩曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)。,t1,t2,l1,l2,例：平原區(qū)某公路有兩個(gè)交點(diǎn)間距為407.54m，jd1=k7+231.38，偏角1=122420（左偏），半徑r1=1200m；jd2為右偏，2=153250，r2=1000m。 要求：按s型曲線計(jì)算ls1、ls2長(zhǎng)度，并計(jì)算兩曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)。,解：（1）計(jì)算確定緩和曲線長(zhǎng)度ls1、ls2： 令兩曲線的切線長(zhǎng)相當(dāng)，則取t1=407.54/2=203.77m 按各線形要素長(zhǎng)度1：1：1計(jì)算ls1： ls1=r/2=12.2420/1801200/2=129.91 取ls1=130m 則經(jīng)計(jì)算得，t1=195.48m, 407.54/2=203.77m,切線長(zhǎng)度與緩和曲線長(zhǎng)度的增減有近似1/2的關(guān)系， ls1=130+28.29=146.58，取ls1=140m。 則計(jì)算得，t1= 200.49m t2=407.54-t1=407.54-200.49=207.05 按1：1：1計(jì)算ls2： ls2=r/2=15.3250pi/1801000/2=135.68 計(jì)算切線長(zhǎng)t2得，t2=204.45m 207.05-204.45=2.60 取ls2=135.68+22.60=140.88 計(jì)算得， t2=207.055m 207.05-207.055=-0.005 取ls2=140.88-20.005=140.87,203.77-195.48=8.29，即t1計(jì)算值偏短。,jd1曲線要素及主點(diǎn)里程樁號(hào)計(jì)算,r1=1200 ls1=140 1=12.2420 t1=200.49 l1=399.82 e1=7.75 j1=1.15 jd1= k7+231.38 zh1=k7+030.89 hy1=k7+170.89 qz1=k7+230.80 yh1=k7+290.71 hz1=k7+430.71,jd2里程樁號(hào)計(jì)算：,jd2 = jd1+ 407.54 - j1= 7231.38 + 407.54 -1.15 = k7 + 637.77,jd2 = jd1+ 交點(diǎn)間距 - j1 = hz1 + 曲線間直線長(zhǎng)度 + t2,jd2里程樁號(hào)計(jì)算：,jd2曲線要素及主點(diǎn)里程樁號(hào)計(jì)算 t2=207.05 l2=412.22 e2=10.11 j2=1.88 jd2=k7+637.77 zh2=k7+430.72 hy2=k7+571.59 qz2=k7+636.83 yh2=k7+702.07 hz2=k7+842.94,jd2 = k7 + 637.77 r2=1000 ls1=140.87 2=15.3250,作業(yè)：,平原區(qū)某公路有兩個(gè)交點(diǎn)間距為371.82m，jd1=k15+385.63，偏角1=201952（右偏），半徑r1=700m，jd2為右偏，2=170532，r2=850m，試按s型曲線計(jì)算ls1、ls2長(zhǎng)度，并計(jì)算兩曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)。,附：非對(duì)稱(chēng)緩和曲線計(jì)算方法,公路平面線形基本要素是由直線、圓曲線和緩和曲線三個(gè)要素構(gòu)成的。 規(guī)范規(guī)定，基本型也可使用非對(duì)稱(chēng)的緩和曲線，以適應(yīng)周?chē)匦蔚匚铩?（一）計(jì)算原理 緩和曲線采用的線型一般為回旋線，其性質(zhì)滿(mǎn)足rl=c（常量）。公路設(shè)計(jì)中定義該常量c為回旋線參數(shù)a，且a2=rls。這樣當(dāng)圓曲線半徑r和緩和曲線長(zhǎng)度ls確定時(shí)，參數(shù)a就是定值，圓曲線的內(nèi)移值p，也就是定值。,非對(duì)稱(chēng)緩和曲線計(jì)算原理,2,2,r,o,（二）采用的測(cè)設(shè)方法,平移圓心 法：平移圓心使圓曲線到兩條切線的距離分別等于兩個(gè)內(nèi)移值，這樣設(shè)計(jì)的平曲線位置相對(duì)于切線是不對(duì)稱(chēng)的。 調(diào)整緩和曲線參數(shù)法：保持圓心位置不變而通過(guò)調(diào)整緩和曲線參數(shù)a值來(lái)實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱(chēng)緩和曲線設(shè)計(jì)。,（二）采用的測(cè)設(shè)方法,1.平移圓心 法,o,2. 調(diào)整緩和曲線參數(shù)法,按緩和曲線平均插入圓曲線原則設(shè)計(jì)：,2,2,-2,-22,r,o,（1）計(jì)算原理 設(shè)第一緩和曲線長(zhǎng)度為ls1，第二緩和曲線長(zhǎng)度為ls2，且ls1 ls2，則 緩和曲線參數(shù)：a12 = rls1，a22 = rls2,緩和曲線參數(shù)：a12 = rls1，a22 = rls2 因?yàn)閘s1ls2，所以a1a2， p1p2， 方法令p2 = p1，由p2反推緩和曲線參數(shù)a2，再進(jìn)行緩和曲線計(jì)算。,因?yàn)?所以,（2）幾何要素計(jì)算： 上、下半支曲線分別按ls1和ls2單獨(dú)計(jì)算。,切線長(zhǎng)：上半支 下半支,曲線總長(zhǎng),曲線長(zhǎng)：上半支 下半支,外 距：,校正值： j=t1+t2-l,習(xí)題：,已知某二級(jí)公路有一彎道，偏角=123842，半徑r=800m，ls1=120，ls2=150，jd=k5+136.53。計(jì)算曲線主點(diǎn)里程樁號(hào)。,1.行車(chē)視距定義：汽車(chē)在行駛中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)障礙物后，能及時(shí)采取措施，防止發(fā)生交通事故所需要的必須的最小距離。 2.存在視距問(wèn)題的情況： 夜間行車(chē):設(shè)計(jì)不考慮 平面上：平曲線（暗彎）,第六節(jié) 行車(chē)視距,平面交叉處 縱斷面：凸豎曲線 凹豎曲線： (下穿式立體交叉),(1)停車(chē)視距：汽車(chē)行駛時(shí)，自駕駛?cè)藛T看到前方障礙物時(shí)起，至到達(dá)障礙物前安全停止，所需的最短距離。 (2)會(huì)車(chē)視距：在同一車(chē)道上兩對(duì)向汽車(chē)相遇，從相互發(fā)現(xiàn)時(shí)起，至同時(shí)采取制動(dòng)措施使兩車(chē)安全停止，所需的最短距離。 (3)超車(chē)視距：在雙車(chē)道公路上，后車(chē)超越前車(chē)時(shí)，從開(kāi)始駛離原車(chē)道之處起，至可見(jiàn)逆行車(chē)并能超車(chē)后安全駛回原車(chē)道所需的最短距離。,3.行車(chē)視距分類(lèi)：,4.目高（視線高）與物高：,目高（視線高）：是指駕駛?cè)藛T眼睛距地面的高度，規(guī)定以車(chē)體較低的小客車(chē)為標(biāo)準(zhǔn)，采用1.2m。 物高：路面上障礙物的高度，0.10m,一、停車(chē)視距,1定義：停車(chē)視距是指駕駛?cè)藛T發(fā)現(xiàn)前方有障礙物后，采取制定措施使汽車(chē)在障礙物前停下來(lái)所需要的最短距離。 2停車(chē)視距構(gòu)成：,一、停車(chē)視距,感覺(jué)時(shí)間為1.5s； 制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間（制定生效時(shí)間）取1.0s。 感覺(jué)和制動(dòng)反應(yīng)的總時(shí)間t=2.5s， 在這個(gè)時(shí)間內(nèi)汽車(chē)行駛的距離為,1定義：停車(chē)視距是指駕駛?cè)藛T發(fā)現(xiàn)前方有障礙物后，采取制定措施使汽車(chē)在障礙物前停下來(lái)所需要的最短距離。 2停車(chē)視距構(gòu)成： （1）反應(yīng)距離：是當(dāng)駕駛?cè)藛T發(fā)現(xiàn)前方的阻礙物，經(jīng)過(guò)判斷決定采取制動(dòng)措施的那一瞬間到制動(dòng)器真正開(kāi)始起作用的那一瞬間汽車(chē)所行駛的距離。,（2）制動(dòng)距離：是指汽車(chē)從制動(dòng)生效到汽車(chē)完全停住，這段時(shí)間內(nèi)所走的距離。,3. 停車(chē)視距st：（考慮一定的安全距離）,會(huì)車(chē)視距：,定義：會(huì)車(chē)視距是在同一車(chē)道上兩對(duì)向汽車(chē)相遇，從相互發(fā)現(xiàn)時(shí)起，