第二章第一節(jié)圓曲線半徑

1、第二章 平 面 設 計,第一節(jié) 圓曲線半徑,第二節(jié) 圓曲線上的全超高,第三節(jié) 圓曲線上的全加寬,第四節(jié) 緩和段,第五節(jié) 緩和曲線,第六節(jié) 平曲線最小長度,第七節(jié) 行車視距,第八節(jié) 平面線形設計要點,第九節(jié) 平面設計成果,第一節(jié) 圓曲線半徑,汽車在平曲線上行駛時會產(chǎn)生離心力，其作用點在汽車的重心，方向水平背離圓心。,一、汽車轉彎時力的平衡,受力分析： 橫向力X失穩(wěn) 豎向力Y穩(wěn)定,（一）離心力計算,離心力,（二）橫向力系數(shù) 將離心力F與重力G分解為平行于汽車路面的橫向力X和垂直于路面的豎向力Y，,由于路面橫向傾角一般很小，則sintg=ih，cos1，其中ih稱為橫向超高坡度，,將離心力F與汽車重

2、力G分解為平行于路面的橫向力X和垂直于路面的豎向力Y，,采用橫向力系數(shù)來衡量穩(wěn)定性程度，其意義為單位車重的橫向力，即,橫向傾覆：汽車在平曲線上行駛時，由于橫向力的作用，使汽車繞外側車輪觸地點產(chǎn)生向外橫向傾覆。 汽車內側車輪支反力N1為0。 傾覆力矩等于或大于穩(wěn)定力矩。,（三）汽車轉彎時橫向穩(wěn)定性分析,傾覆力矩：Xhg,1、橫向傾覆平衡條件分析：,穩(wěn)定力矩：,傾覆力矩：Xhg,橫向傾覆平衡條件分析：,穩(wěn)定力矩：,穩(wěn)定、平衡條件：,汽車在平曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向傾覆的最小平曲線半徑R min：,2.橫向滑移條件分析,橫向滑移：汽車在平曲線上行駛時，因橫向力的存在，可能使汽車沿橫向力的方向產(chǎn)生橫向

3、滑移。 橫向力大于輪胎和路面之間的橫向附著力。,極限平衡條件：,橫向滑移穩(wěn)定條件：,3橫向穩(wěn)定性的保證,汽車在平曲線上行駛時的橫向穩(wěn)定性主要取決于橫向力系數(shù)值的大小。 現(xiàn)代汽車在設計制造時重心較低，一般b2hg，而 h0.5,即,汽車在平曲線上行駛時，在發(fā)生橫向傾覆之前先產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象。 在道路設計中只要保證不產(chǎn)生橫向滑移現(xiàn)象發(fā)生，即可保證橫向穩(wěn)定性。 保證橫向穩(wěn)定性的條件：,二、圓曲線半徑 （一）圓曲線半徑的計算公式 根據(jù)汽車行駛在曲線上的力的平衡式得到 （式） 式中 ： R圓曲線半徑，m； V行車速度，km/h； 橫向力系數(shù)； b超高橫坡度，%。,第二節(jié) 圓曲線,決定于容許的最大,在指定

4、車速V下，最小,和該曲線的最大超高,對這些因素討論如下：,橫向力系數(shù),。,橫向力系數(shù),超高橫坡度,第二節(jié) 圓曲線, 橫向力系數(shù)可近似為單位車重上受到的橫向力。 橫向力的存在對行車產(chǎn)生不利影響，而且越大越不利，主要表現(xiàn)在以下幾方面：,考慮汽車行駛的橫向穩(wěn)定性,考慮駕駛員操作,考慮燃料消耗和輪胎磨損,考慮乘車的舒適性,第二節(jié) 圓曲線半徑,1關于橫向力系數(shù),（1）考慮汽車行駛的橫向穩(wěn)定性 汽車在圓曲線上行駛的穩(wěn)定性包括橫向傾覆穩(wěn)定性和橫向滑移穩(wěn)定性。 汽車在設計和制造時，已充分考慮橫向傾覆穩(wěn)定性，在正常裝載和行駛情況下，不會在橫向上產(chǎn)生傾覆。 在平曲線設計過程中，主要考慮橫向滑移穩(wěn)定性，即保證輪胎不

5、在路面上產(chǎn)生滑移：,（f輪胎與路面間的摩阻系數(shù)）,第二節(jié) 圓曲線,（2）考慮駕駛員操作 彎道上行駛的汽車，在橫向力作用下，輪胎會產(chǎn)生橫向變形，使輪胎的中間平面與輪跡前進方向形成一個橫向偏移角，致使增加了汽車在方向操縱上的困難，尤其是車速較高時，就更不容易保持駕駛方向上的穩(wěn)定。 汽車輪胎的橫向偏移角見圖2-3,第二節(jié) 圓曲線,輪胎橫向變形,輪跡的偏移角,圖2-3 汽車輪胎的橫向偏移角,第二節(jié) 圓曲線,（3）考慮燃料消耗和輪胎磨損 由于橫向力的影響，行駛在曲線上的汽車比在直線上的汽車的燃料消耗和輪胎磨損都要大。 （4）考慮乘車的舒適性 汽車行駛在彎道上，隨橫向力系數(shù)值的大小不同，乘客將有不同的感受

6、。 研究表明：的舒適界限，由0.10到0.16隨行車速度而變化，設計中對高、低速路可取不同的數(shù)值。,第二節(jié) 圓曲線,2超高橫坡度,（1）最大超高橫坡度,考慮汽車在公路上的各種狀況特別是兼顧快、慢車的行駛安全等必須滿足：,(fw 一年中氣候惡劣季節(jié)路面的橫向摩阻系數(shù) ）,規(guī)范對各級公路最大超橫坡度的規(guī)定見,表2-3,（2）最小超高橫坡度,公路的超高橫坡度不應該小于公路直線段的路拱橫坡度，否則不利于公路的排水，因此有,（il 路拱橫坡度）,第二節(jié) 圓曲線,各級公路圓曲線最大超高值,表2-3,第二節(jié) 圓曲線,圓曲線是公路平面設計中最常用的線形之一。, 切線長：T=Rtan 曲線長：L=R 外 距：

7、E=R（sec1） 切曲差：J=2TL,式中： T切線長，m； L曲線長，m； E 外距，m； J切曲差（或校正值），m; R圓曲線半徑，m； 轉角，（）,第一節(jié) 圓曲線半徑,一、圓曲線的幾何要素及計算式,圓曲線極限最小半徑,表 2-4,第二節(jié) 圓曲線,2.一般最小半徑 一般最小半徑介于極限最小半徑和不設超高最小半徑之間。一方面要考慮汽車以設計速度在這種小半徑的曲線上行駛時的安全性、穩(wěn)定性和旅客有充分的舒適性，另一方面也要注意到在地形比較復雜的情況不會過多的增加工程數(shù)量。 確定一般最小半徑時，橫向力系數(shù)和超高橫坡度ib沒有取到極限最大值，都留有一定的余地。通常在路線設計時，圓曲線半徑應盡量采用

8、大于或等于一般最小半徑。, 標準規(guī)定了“一般最小半徑”，,表。,第二節(jié) 圓曲線,圓曲線一般最小半徑,表 2-5,第二節(jié) 圓曲線,3.不設超高的最小半徑 在設計速度一定時，當圓曲線半徑較大時，離心力就比較小，此時彎道即使采用與直線相同的雙向路拱斷面時，離心力對外側車道上行駛的汽車的影響也很??；因此我國標準制,力系數(shù)=0.035 和橫坡度 i = 0.015。,制定了“不設超高的最小半徑”，如,表26,所示。此時橫向,第二節(jié) 圓曲線, 不設超高最小半徑是判斷圓曲線設不設超高的一個界限，當圓曲線半徑大于或等于該公路等級對應的不設超高的最小半徑時，圓曲線橫斷面采用與直線相同的雙向路拱橫斷面，不必設計超高；反之則采用向內傾斜單向超高橫斷面形式。,第二節(jié) 圓曲線,不設超高的圓曲線最小半徑,表 2-6,第二節(jié) 圓曲線,（三）圓曲線最大半徑 圓曲線最大半徑不宜超過100008米。,四、圓曲線半徑的選用 選用圓曲線半徑時，應注意以下幾點： 1在地形、地物等條件許可時，優(yōu)先選用大于或等于不設超高的最小半徑。 2一般情況下宜采用極限最小曲