道路勘測設(shè)計之 平面設(shè)計PPT課件

1、第1頁/共115頁第2頁/共115頁第3頁/共115頁 第4頁/共115頁道路設(shè)計的順序取決于道路設(shè)計要解決的主要矛盾公路:平面縱斷面橫斷面城市道路：橫斷面平面縱斷面第5頁/共115頁二、汽車行駛軌跡與道路平面線形二、汽車行駛軌跡與道路平面線形（一）汽車行駛軌跡 1、基本假定 汽車為一剛體 左右輪的差別不計 2、汽車行駛軌跡的特性 軌跡是連續(xù)的、圓滑的，任一點不出現(xiàn)錯頭和尖端 曲率是連續(xù)的，任一點不出現(xiàn)兩個曲率值 曲率變化是連續(xù)的，任一點不出現(xiàn)兩個曲率變化率值第6頁/共115頁第7頁/共115頁 直線圓直線不滿足第二、三條性質(zhì)，但滿足第一條要求，滿足了車輛的直行和轉(zhuǎn)向要求，可在低等級山區(qū)道路采

2、用。 道路線形與行駛軌跡的符合性第8頁/共115頁直緩圓緩直線形符合汽車行駛軌跡特性的第一條和二條，但不滿足第三條要求，不是最理想的，但與汽車行駛軌跡接近?，F(xiàn)代道路線形均采用這種線形組合。為什么？第9頁/共115頁1、平面線形三要素直線、圓曲線和緩和曲線2、平面設(shè)計的主要內(nèi)容（任務(wù)）根據(jù)汽車行駛的力學(xué)性質(zhì)和行駛軌跡要求，合理地確定各線形要素的幾何參數(shù)各線形要素的幾何參數(shù)（單一要素的設(shè)計）（單一要素的設(shè)計）以及各個要素間的組合設(shè)計各個要素間的組合設(shè)計（結(jié)合自然地理狀況、考慮安全、環(huán)保等方面的要求）（二）平面線形要素第10頁/共115頁l平面線形與交通事故相關(guān)研究表明：丹麥 20%的傷亡事故，13

3、% 的死亡事故發(fā)生在平曲線路段法國超過 20%的死亡事故發(fā)生在危險的平曲線上發(fā)展中國家情況：第11頁/共115頁l平曲線上事故形態(tài)兩種主要事故形態(tài)沖出路邊撞固定物（Running off the road and hitting an object）失控翻車（Lost control and Rolled over）都與平面設(shè)計不當(dāng)有關(guān)第12頁/共115頁第二節(jié)第二節(jié) 直線直線一、直線的特點 優(yōu)點u具有明確的方向性。u短捷、直達。u行駛受力簡單，方向明確，駕駛操作簡易。u測設(shè)簡單方便（用簡單設(shè)備就可以精確量 距、放樣等）。u具有挺拔的美感。u在直線上設(shè)構(gòu)造物更具經(jīng)濟性。第13頁/共115頁第1

4、4頁/共115頁第15頁/共115頁第16頁/共115頁 缺點u直線單一無變化，與地形及線形自身難以協(xié)調(diào)。u過長的直線在交通量不大且景觀缺乏變化時，易使駕駛?cè)藛T感到單調(diào)、疲倦。 u在直線縱坡路段，易錯誤估計車間距離、行車速度等。u易產(chǎn)生急躁情緒，易超速。第17頁/共115頁第18頁/共115頁采用直線線形時必須采用直線線形時必須注意線形與地形注意線形與地形的關(guān)系，在運用直線線形的關(guān)系，在運用直線線形并決定其長度時，必須慎重考慮，一般不宜采用長直線并決定其長度時，必須慎重考慮，一般不宜采用長直線。u路線完全不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的寬闊河谷路線完全不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的寬

5、闊河谷 地帶；地帶； u城鎮(zhèn)及其近郊道路，或以直線為主體進行規(guī)劃的地區(qū)；城鎮(zhèn)及其近郊道路，或以直線為主體進行規(guī)劃的地區(qū)； u長大橋梁、隧道等構(gòu)造物路段；長大橋梁、隧道等構(gòu)造物路段； u路線交叉點及其附近；路線交叉點及其附近； u雙車道公路提供超車的路段。雙車道公路提供超車的路段。二、直線的運用二、直線的運用第19頁/共115頁三、直線的最大長度和最小長度三、直線的最大長度和最小長度1直線的最大長度 我國我國標準標準和和規(guī)范規(guī)范對直線的最大長度沒有嚴格的對直線的最大長度沒有嚴格的規(guī)定，但原則規(guī)定直線的最大長度應(yīng)有所限制，盡量避規(guī)定，但原則規(guī)定直線的最大長度應(yīng)有所限制，盡量避免長直線。免長直線。

6、最大長度主要應(yīng)根據(jù)駕駛員的視覺反應(yīng)及心理上的承受最大長度主要應(yīng)根據(jù)駕駛員的視覺反應(yīng)及心理上的承受能力來確定。能力來確定。 直線的最大長度在城鎮(zhèn)附近或其他景色有變化的地點大直線的最大長度在城鎮(zhèn)附近或其他景色有變化的地點大于于20V20V是可以接受的；是可以接受的；在景色單調(diào)的地點最好控制在在景色單調(diào)的地點最好控制在20V20V以內(nèi)；在特殊的地理以內(nèi)；在特殊的地理條件下應(yīng)特殊處理。條件下應(yīng)特殊處理。第20頁/共115頁第21頁/共115頁 當(dāng)直線長度過長時，可采用下列技術(shù)措施予以彌補：當(dāng)直線長度過長時，可采用下列技術(shù)措施予以彌補：u縱坡不應(yīng)過大，一般應(yīng)小于縱坡不應(yīng)過大，一般應(yīng)小于3%3%。u同大半

7、徑凹型豎曲線結(jié)合為宜。同大半徑凹型豎曲線結(jié)合為宜。u兩側(cè)地形過于空曠時，宜采取栽植不同樹種或設(shè)置兩側(cè)地形過于空曠時，宜采取栽植不同樹種或設(shè)置 一定建筑物等措施。一定建筑物等措施。u長直線或長下坡盡頭的平曲線，應(yīng)對路面超高、停長直線或長下坡盡頭的平曲線，應(yīng)對路面超高、停 車視距等進行檢驗，必要時須采用設(shè)置標志、增加車視距等進行檢驗，必要時須采用設(shè)置標志、增加 路面抗滑能力等安全措施。路面抗滑能力等安全措施。第22頁/共115頁豎曲線半徑小，縱坡大豎曲線半徑小，縱坡大大半徑凹型豎曲線大半徑凹型豎曲線改善兩邊景觀改善兩邊景觀第23頁/共115頁相鄰兩曲線之間應(yīng)有一定長度的直線（前一曲線的相鄰兩曲線之

8、間應(yīng)有一定長度的直線（前一曲線的終點（終點（HZHZ或或YZYZ）到后一曲線的到后一曲線的起點（起點（ZHZH或或ZYZY）之間的長度）之間的長度）（1 1）同向曲線間的直線最小長度）同向曲線間的直線最小長度同向曲線：同向曲線：兩個轉(zhuǎn)向相同的相鄰曲線之間連以直線而形成的平面兩個轉(zhuǎn)向相同的相鄰曲線之間連以直線而形成的平面線形。線形。斷背曲線：斷背曲線：同向曲線間連以短的直線形成的線形。同向曲線間連以短的直線形成的線形。2直線的最小長度直線的最小長度第24頁/共115頁第25頁/共115頁斷背曲線的錯覺斷背曲線的錯覺當(dāng)直線較短時，在視覺上容易形成直線與兩端曲線構(gòu)成反彎的錯覺； 當(dāng)直線過短甚至把兩個

9、曲線看成是一個曲線。危害：危害：破壞了線形的連續(xù)性，造成駕駛操作失誤，應(yīng)盡量避免。解決辦法：解決辦法：在兩同向曲線間插入較長的直線段去掉中間短直線，做成一個大半徑曲線去除曲線間的短直線去除曲線間的短直線第26頁/共115頁規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定：當(dāng)當(dāng)設(shè)計速度設(shè)計速度60km/h60km/h時，同向曲線間的直線最小長度（以時，同向曲線間的直線最小長度（以m m計）以計）以不小于設(shè)計速度（以不小于設(shè)計速度（以km/hkm/h計）的計）的6 6倍為宜；當(dāng)?shù)匦螚l件及其它特殊倍為宜；當(dāng)?shù)匦螚l件及其它特殊情況限制時，最小直線長度不情況限制時，最小直線長度不小于設(shè)計速度小于設(shè)計速度( (以以km/hkm/h計計

10、) )的的3 3倍。倍。對于對于設(shè)計速度設(shè)計速度40km/h40km/h時，參考執(zhí)行即可。時，參考執(zhí)行即可。在受到條件限制時，宜將同向曲線改為大半徑曲線或?qū)汕€作成在受到條件限制時，宜將同向曲線改為大半徑曲線或?qū)汕€作成復(fù)曲線、卵形曲線或復(fù)曲線、卵形曲線或C C形曲線。形曲線。 第27頁/共115頁（2 2）反向曲線間直線的最小長度）反向曲線間直線的最小長度反向曲線：反向曲線：兩個轉(zhuǎn)向相反的相鄰曲線之間連以直線所形成的平面兩個轉(zhuǎn)向相反的相鄰曲線之間連以直線所形成的平面線形。線形。對反向曲線間直線最小長度的規(guī)定，主要考慮考慮到其超高和加對反向曲線間直線最小長度的規(guī)定，主要考慮考慮到其超高和加

11、寬緩和的需要，以及駕駛?cè)藛T操作的方便。寬緩和的需要，以及駕駛?cè)藛T操作的方便。 第28頁/共115頁規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 當(dāng)設(shè)計速度當(dāng)設(shè)計速度60km/h60km/h時，反向曲線間直線最小長度（以時，反向曲線間直線最小長度（以m m計）以計）以不小于設(shè)計速度（以不小于設(shè)計速度（以km/hkm/h計）的計）的2 2倍為宜。倍為宜。 當(dāng)設(shè)計速度當(dāng)設(shè)計速度40km/h40km/h時，可參照上述規(guī)定執(zhí)行。時，可參照上述規(guī)定執(zhí)行。當(dāng)直線兩端設(shè)置有緩和曲線時，也可以直接相連，構(gòu)成當(dāng)直線兩端設(shè)置有緩和曲線時，也可以直接相連，構(gòu)成S S型曲線。型曲線。 2Vl第29頁/共115頁 直線段第30頁/共115頁 第

12、三節(jié)第三節(jié) 圓曲線圓曲線 一、圓曲線的特點一、圓曲線的特點 圓曲線作為公路平面線形具有以下主要特點： 優(yōu)點：u容易與地形、地物相適應(yīng)；u線形美觀u可循性好u測設(shè)和計算簡單；第31頁/共115頁缺點：缺點：u汽車行駛受到離心力的作用，操縱較直線上復(fù)雜汽車行駛受到離心力的作用，操縱較直線上復(fù)雜u曲線內(nèi)側(cè)視線易受影響（易存在視距不良）曲線內(nèi)側(cè)視線易受影響（易存在視距不良） 各級公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置圓曲線各級公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置圓曲線 第32頁/共115頁第33頁/共115頁第34頁/共115頁第35頁/共115頁 二汽車行駛時的橫向穩(wěn)定性二汽車行駛時的橫向穩(wěn)定性YXih 1.1.汽車在彎道上

13、行駛所受的離心力第36頁/共115頁假定：汽車在圓曲線上作勻速圓周運動。作用點：汽車重心 方向：水平背離圓心大?。?gRGvF2離心力的影響：對汽車在平曲線上行駛的穩(wěn)定性影響很大，有使汽車產(chǎn)生橫向滑移或橫向傾覆的危險。超高：為了減少離心力的作用，保證汽車在平曲線上穩(wěn)定行駛，必須把平曲線上的路面做成外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低呈單向橫坡的形式，稱為超高。離心力：汽車在彎道上，由于慣性產(chǎn)生的力。超高第37頁/共115頁 2.2.曲線上汽車的受力分析曲線上汽車的受力分析將離心力F和車重分解為平行于路面的橫向力和垂直于路面的豎向力，即：橫向力： X XFcosFcosG GSinSin豎向力： Y YFSinFSi

14、nG Gcoscos很小，可以認為sintgih ，cos1 ， ih為超高h2h2higRvGGigRGvGiFXYXih第38頁/共115頁引入橫向力系數(shù)，作為衡量穩(wěn)定性程度的指標，其意義為，即higRvGX2 用V V（km/hkm/h）表達上述公式，則：hiRV1272第39頁/共115頁 3.3.橫向傾覆條件分析橫向傾覆條件分析橫向傾覆：汽車在橫向力的作用下，可能產(chǎn)生繞外側(cè)車輪觸地點向外傾覆的危險。 XhgbYihhgb/2第40頁/共115頁穩(wěn)定條件：傾覆力矩小于或等于穩(wěn)定力矩。 即 :2)(2bGFibYXhhgF Fi ih h遠小于G G，可略去不計，則 ghbGX2hiRV

15、1272hgihbVR21272為不致發(fā)生橫向傾覆的曲線半徑、速度、超高的關(guān)系式。第41頁/共115頁橫向滑移：汽車在橫向力的作用下，可能產(chǎn)生沿橫向力方向的側(cè)向滑移。穩(wěn)定條件：橫向力小于或等于輪胎與路面之間的橫向附著力。即： 可計算出汽車在平曲線上行駛時，不產(chǎn)生橫向滑移的最小平曲線半徑R R或最大允許行駛速度V V。4.4.橫向滑移條件分析橫向滑移條件分析hhGYXhGX h橫向附著系數(shù)橫向附著系數(shù) hhiVR1272為不致發(fā)生橫向滑移的曲線半徑、速度、超高及橫向摩阻系數(shù)的關(guān)系式。第42頁/共115頁 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?，F(xiàn)代汽車在設(shè)計制造時重心較低，

16、一般：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(shè)計中應(yīng)保證汽車不產(chǎn)生橫向滑移，同時也就保證了橫向傾覆的穩(wěn)定性。 5.5.橫向穩(wěn)定性的保證橫向穩(wěn)定性的保證 12ghbghb25 . 0hhghb2hhiVR1272hgihbVR21272不傾覆的半徑不滑移的半徑第43頁/共115頁三、圓曲線半徑及圓曲線長度三、圓曲線半徑及圓曲線長度（一）公式與因素)(1272hiVR在指定車速V下，R取決于 和ih的容許值。 1關(guān)于橫向力系數(shù) （1 1）保證不危及行車安全）保證不危及行車安全 為保證汽車用普通輪胎在最不利路面狀況下能不產(chǎn)生橫向滑移， 應(yīng)小于0.2。 h （2 2）不增加

17、駕駛操縱的困難）不增加駕駛操縱的困難hiRV1272第44頁/共115頁前進方向驅(qū)動方向離心力方向為橫向滑移角：汽車在彎道行駛時，由于路面與輪胎之間橫向力的作用，車輪的回轉(zhuǎn)方向與汽車的前進方向不一致，兩方向的夾角稱為橫向滑移角。橫向滑移角的存在會增加駕駛操縱的難度。橫向滑移角越大，橫向摩阻系數(shù)也增大，超過一定角度時，橫向摩阻系數(shù)則不再增加。為了保證安全，相應(yīng)的0.10.15第45頁/共115頁（3 3）考慮不致大幅增加燃料消耗和輪胎磨損）考慮不致大幅增加燃料消耗和輪胎磨損的存在使車輛的燃油消耗和輪胎磨損增加。橫向力系數(shù)為0.20.2時，其燃料消耗與輪胎磨損分別比0 0時多2020和3 3倍。（

18、4 4）考慮舒適性）考慮舒適性 當(dāng)超過一定數(shù)值時，駕駛者在曲線行駛中駕駛緊張，乘客感到不舒適。 0.10.10.150.15間，舒適性可以接受?？紤]對行車的安全、經(jīng)濟與舒適方面的要求，最大橫向力系數(shù)采用：設(shè)計速度設(shè)計速度（Km/h）1201008060403020橫向力系數(shù)橫向力系數(shù)0.10.120.130.150.150.160.17第46頁/共115頁Side Friction Factor第47頁/共115頁2 2關(guān)于最大超高（1 1）要考慮車輛組成）要考慮車輛組成在混合交通的道路上，要同時顧及快、慢車，快車超高宜大，慢車超高宜小。（2 2）要考慮氣候條件）要考慮氣候條件慢車及停在彎道上

19、的車輛在不利季節(jié)情況要能避免沿路面最大合成坡度下滑。（一年中氣候惡劣季節(jié)路面的橫向摩阻系數(shù)） （3 3）要考慮周邊土地開發(fā)利用（城區(qū)或鄉(xiāng)村）要考慮周邊土地開發(fā)利用（城區(qū)或鄉(xiāng)村）對重山區(qū)、城市附近、交叉口以及有相當(dāng)數(shù)量非機動車行駛的道路，最大超高還要比一般道路小些。（4 4）要考慮順適感）要考慮順適感 第48頁/共115頁標準根據(jù)不同橫向摩阻系數(shù)值，對于不同等級的公路規(guī)定了極限最小半徑、一般最小半徑和不設(shè)超高的最小半徑三個最小半徑。1 1極限最小半徑極限最小半徑定義：指各級公路在采用允許最大超高和允許的橫向摩阻系數(shù)情況下，能保證汽車安全行駛的最小半徑。 極限最小半徑是路線設(shè)計中的極限值，是在特殊

20、困難條件下不得已才使用的，一般不輕易采用。 %8hi17. 01 . 0h （二）最小半徑的計算第49頁/共115頁各級公路在采用滿足舒適性要求的超高和橫向摩阻系數(shù)，同時兼顧經(jīng)濟性要求的最小半徑。標準中計算一般最小半徑時: : 設(shè)計時應(yīng)采用大于或等于一般最小半徑。該半徑考慮了汽車行駛的舒適性，保證旅客有充分的舒適感；考慮了經(jīng)濟性，地形復(fù)雜的情況下采用此半徑不會過多增加工程量。 06. 005. 0h %8%6hi2 2一般最小半徑一般最小半徑第50頁/共115頁指平曲線半徑較大，離心力較小時，汽車沿雙向路拱（不設(shè)超高）外側(cè)行駛的路面摩阻力足以保證汽車行駛安全穩(wěn)定所采用的最小半徑。路面不設(shè)超高。

21、 %2hi%2hi，=0.0350.040=0.0400.0503 3不設(shè)超高的最小半徑不設(shè)超高的最小半徑第51頁/共115頁 （三）圓曲線半徑的運用 1.確定半徑應(yīng)考慮安全、經(jīng)濟、舒適等因素，在適應(yīng)地形的情況下應(yīng)選用較大的曲線半徑。根據(jù)相關(guān)的研究成果，圓曲線半徑對安全性的影響有以下結(jié)論：根據(jù)相關(guān)的研究成果，圓曲線半徑對安全性的影響有以下結(jié)論：（1 1）大量交通事故與小半徑曲線有關(guān)）大量交通事故與小半徑曲線有關(guān)（2 2）交通事故率和事故嚴重程度隨著曲線半徑的增加而降低）交通事故率和事故嚴重程度隨著曲線半徑的增加而降低（3 3）曲線半徑低于）曲線半徑低于200m200m的路段交通事故率要比曲線半

22、徑大的路段交通事故率要比曲線半徑大于于400m400m的路段至少高一倍的路段至少高一倍（4 4）從安全方面考慮，）從安全方面考慮，400m400m是曲線半徑選擇的參考值是曲線半徑選擇的參考值（5 5）當(dāng)曲線半徑大于）當(dāng)曲線半徑大于400m400m，再增加半徑對安全性提高沒有，再增加半徑對安全性提高沒有太大的影響太大的影響第52頁/共115頁u一般情況下宜采用極限最小平曲線半徑的4 48 8倍，或超高為2%2%4%4%的圓曲線半徑。u地形等條件受限制時，應(yīng)采用大于或等于一般最小半徑。u地形條件特殊困難而不得已時，經(jīng)論證方可采用極限最小半徑。u選用曲線半徑時，最大半徑值一般不應(yīng)超過10000m10

23、000m為宜。u應(yīng)同前后線形要素相協(xié)調(diào)，構(gòu)成連續(xù)、均衡的曲線線形。u應(yīng)同縱面線形相配合，必須避免小半徑曲線與陡坡相重合。2.半徑設(shè)計時，可按下列方法確定第53頁/共115頁 （四）圓曲線最小長度（四）圓曲線最小長度 圓曲線長度不應(yīng)過短，應(yīng)滿足駕駛操縱需要，其最小長度應(yīng)滿足汽車3S行程的需要Ly=YH-HY Lymin=v v* *t t=V/1.2(m)V-設(shè)計速度（km/h）各級公路圓曲線最小長度，為按照上式計算取5的倍數(shù)后的值。第54頁/共115頁第四節(jié)第四節(jié) 緩和曲線緩和曲線緩和曲線是道路平面線形三要素之一。緩和曲線：設(shè)置在直線和圓曲線之間或半徑相差較大的兩個轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間的一種曲

24、率連續(xù)變化的曲線。規(guī)范規(guī)定：除四級公路外的其它各級公路都應(yīng)設(shè)置緩和曲線，另外，當(dāng)圓曲線半徑大于“不設(shè)超高的最小半徑”時可省略緩和曲線。第55頁/共115頁1.曲率連續(xù)變化，便于車輛遵循。2.保證汽車離心加速度逐漸變化，旅客感覺舒適。3.滿足設(shè)置超高和加寬的要求。 4.增加線形美觀。一、緩和曲線的作用與性質(zhì)第56頁/共115頁無緩和曲線設(shè)緩和曲線from AASHTOs A Policy on Geometric Design of Highways and Streets 2001第57頁/共115頁無緩和曲線第58頁/共115頁有緩和曲線第59頁/共115頁有緩和曲線第60頁/共115頁 假

25、定： 1.汽車為一剛體，轉(zhuǎn)彎時汽車不變形，忽略彈性輪胎的變形。 2.左、右輪差別不計，只研究重心的軌跡。 3.轉(zhuǎn)彎時汽車等速行駛，駕駛員勻速轉(zhuǎn)動方向盤。（二）緩和曲線的性質(zhì)第61頁/共115頁)(radk)(radt方向盤轉(zhuǎn)動角度為時，前輪相應(yīng)轉(zhuǎn)動角度為 它們之間的關(guān)系：為小于1的系數(shù) 為方向盤轉(zhuǎn)動的角速度 （rad/s）；t為行駛時間（s） )(radtk因此：k第62頁/共115頁)m(tkddr)m(vtl rkdtrkdvlCkvdrCl 設(shè)汽車前后輪軸距為設(shè)汽車前后輪軸距為d d，前輪轉(zhuǎn)動，前輪轉(zhuǎn)動 后，汽車的行駛軌跡曲線后，汽車的行駛軌跡曲線半徑為r，由圖可知： d與半徑r相比很小

26、行駛距離由上式：式中式中、kdv為常數(shù)。令可得緩和曲線方程：Crl 或者：r，分別為緩和曲線上任一點的曲率半徑和弧長。即：曲率半徑與弧長的乘積為常數(shù)，或曲率隨弧長線性變化。第63頁/共115頁 凡滿足上述性質(zhì)的曲線都可作為緩和曲線 u回旋線u三次拋物線u 雙紐線u n次拋物線u 正弦形曲線 我國公路設(shè)計采用的緩和曲線形式是“回旋線” （三）緩和曲線的采用形式第64頁/共115頁二、回旋線作為緩和曲線2Alr （一）回旋線的基本方式 1.定義：回旋線是曲率隨著曲線長度成比例變化的曲線 2.基本公式： r為任意點的曲率半徑，l為距起點的曲線長，A回旋線參數(shù)，表示回旋線曲率變化的緩急程度。 3.特點

27、滿足行車軌跡的程度：線形連續(xù)光滑曲率連續(xù)曲率變化率不連續(xù)第65頁/共115頁（二）回旋線的性質(zhì)（二）回旋線的性質(zhì)1.曲率按線性函數(shù)增大 A越大，曲率k越小，回旋線變化慢；A越小，曲率k越大，回旋線變化快. 2.所有回旋線都幾何相似 回旋線的形狀是相似的，單位回旋線（當(dāng)A=1時）的性質(zhì)可以代表所有回旋線。 21Alrk第66頁/共115頁3切線角與曲線長平方成正比cldldldSRLlclrl22222SLl RLS2 當(dāng)時， 2Aldlrdld222 Al或者：對其積分得：第67頁/共115頁第68頁/共115頁5. 回旋線特性點回旋線上ALRS 的點，稱為回旋線特性點212RLS258328

28、 特性點處的切線角弧度這是回旋線的最大應(yīng)用范圍第69頁/共115頁 463424523422403366345640rlrlrlyrlrllxsinyaxyarctgyryrxxmmcossinsincotyTyxTKL幾何要素公式（測量學(xué)中已講）第70頁/共115頁三、緩和曲線的最小長度及參數(shù)s3(min)0214. 0RVLs（一）確定緩和曲線長度考慮的因素及其最小長度 1.旅客感覺舒適通過限制離心加速度的變化率來保證舒適性的要求，就是限制離心加速度隨緩和曲線曲率的變化不要過快，從而達到旅客感覺舒適。 圓曲線上的離心加速度圓曲線上的離心加速度：Rva2行駛時間行駛時間：vLst 離心加速度

29、變化率：離心加速度變化率：LsRvtap3緩和曲線長度：緩和曲線長度：s3 RLs直線上a a=0由0a的過渡時間第71頁/共115頁上式表明，設(shè)計速度和連接的圓曲線半徑一定的情況下，緩和曲線最小值取決于離心加速度的變化率的取值。關(guān)于s的取值國外鐵路s 0.160.3m/s3?？紤]公路的富裕寬度，公路上可以大一些。美國一般采用s =2英尺/秒3（0.61m/s3），最好采用s =1英尺/秒3(0.3m/s3)。德國規(guī)定s 0.5m/s3參照國外規(guī)定，建議高速路s 0.3m/s3,低速路s 0.5m/s3第72頁/共115頁 2.超高漸變率適中在超高漸變的過程中，路面外側(cè)逐漸抬在超高漸變的過程中

30、，路面外側(cè)逐漸抬高，在外側(cè)邊線上形成一個高，在外側(cè)邊線上形成一個“附加坡度附加坡度”，這個附加坡度稱為超高漸變率。，這個附加坡度稱為超高漸變率。當(dāng)圓曲線段的超高值一定時，附加坡度的當(dāng)圓曲線段的超高值一定時，附加坡度的大小就取決于大小就取決于LsLs的長度。的長度。附加坡度附加坡度p pB Bi/Lsi/Ls。當(dāng)當(dāng)LsLs過短，過短，p p太大，對行車和路容不利；太大，對行車和路容不利；LsLs過長，過長，p p太小，對排水不利。太小，對排水不利。p第73頁/共115頁第74頁/共115頁2 . 1(min)VLs設(shè)計速度設(shè)計速度(km/h)1201008060403020緩和曲線最小緩和曲線最

31、小長度長度(m)100857060403020 3.行駛時間不過短（滿足3s行程）標準制定時，取上述三者計算的最小值，按5或10的倍數(shù)取整。 第75頁/共115頁城市道路緩和曲線最小長度 第76頁/共115頁（二）緩和曲線參數(shù)A值第77頁/共115頁第78頁/共115頁 當(dāng)R接近100m時，則AR； 當(dāng)R100m時，則AR； 當(dāng)100mR3000m，則AR/3（取R/3左右）； 當(dāng)R3000m，則AR/3。第79頁/共115頁（三）緩和曲線的省略（三）緩和曲線的省略也可以這樣理解，如果R很大，產(chǎn)生的內(nèi)移值很小，考慮行車道有一定的富裕寬度，可以省略緩和曲線。第80頁/共115頁第81頁/共115

32、頁RLs242 . 022 . 1VLsRV8 . 4)(22 . 12144. 0VR 將設(shè)計車速代入，可以求算出必須設(shè)緩和曲線的最大半徑。第82頁/共115頁第83頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院第五節(jié)第五節(jié) 平面線形設(shè)計平面線形設(shè)計平面線形設(shè)計原則平面線形設(shè)計原則 1平曲線最小長度平曲線最小長度 2線形要素組合類型的定義、組合要求線形要素組合類型的定義、組合要求 3第84頁/共115頁線形設(shè)計的重要性三要素設(shè)計只能保證汽車在單一只能保證汽車在單一要素上行駛的安全，要素上行駛的安全，即使各要素設(shè)計滿足即使各要素設(shè)計滿足要求，也無法保證整要求，也無法保證整個線形的安全和通行個線形的安全和通行能

33、力等能力等平面設(shè)計平面設(shè)計線形設(shè)計（組合線形設(shè)計（組合設(shè)計或要素之間設(shè)計或要素之間的連接設(shè)計）的連接設(shè)計）起到保證線形連續(xù)、起到保證線形連續(xù)、行駛安全、美觀、與行駛安全、美觀、與環(huán)境適應(yīng)的重要作用環(huán)境適應(yīng)的重要作用第85頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院一、平面線形設(shè)計一般原則1.1.平面線形應(yīng)與地形相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。道路不是白紙上畫出來的！道路不是白紙上畫出來的！道路是在已有自然條件的基礎(chǔ)上建設(shè)的人工構(gòu)造物！道路是在已有自然條件的基礎(chǔ)上建設(shè)的人工構(gòu)造物！ 掌握的原則：宜直則直，宜曲則曲，不片面“取直”，不刻意“求曲”。第86頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院 在寬闊的平原微丘區(qū)，路線應(yīng)直捷順

34、暢。 第87頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院在起伏的山嶺和丘陵地區(qū)，線形以曲線為主。 第88頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院在戈壁、草原、沼澤等開闊地區(qū)，以直線為主。 第89頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院2.2. 平面線形應(yīng)保持均衡、連貫設(shè)計的線形應(yīng)保證車輛在其上能以均勻速度行駛，各要素應(yīng)保持連續(xù)、均衡，避免突變。 不要在長直線盡頭設(shè)置小半徑曲線，不要從大半徑曲線直接連到小半徑曲線。特別是長下坡路段，更要避免這種情況原因：會造成線形劇變，易發(fā)生交通事故。事故形態(tài)：翻車、與對向車相撞或碰撞路側(cè)護欄。第90頁/共115頁白阿鐵路至阿爾山說明:1 處為增設(shè)避險車道處。 2 劃黃輔助線處為路面斷面線形改善

35、段（即增設(shè)外超高） 3 處為增設(shè)警示標志牌處。 4 劃藍輔助線處為設(shè)路邊誘導(dǎo)標志處。內(nèi)蒙古S203線段線路圖v某省公路線形實例由于線形設(shè)計不當(dāng)引起的安全問題第91頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院不可避免設(shè)置小半徑曲線時，在直線與小半徑曲線間，要設(shè)置過渡性曲線（適當(dāng)半徑的曲線）第92頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院高低標準之間要有過渡u 同一等級道路上大、小指標間的均衡過渡l 長直線與小半徑曲線之間。l 相鄰的大小半徑曲線之間。u同一條道路上采用不同設(shè)計速度設(shè)計的路段之間的過渡。 設(shè)計速度差不大于20km/h， 在標準變更的相互銜接處前、后一定長度范圍內(nèi)主要技術(shù)指標應(yīng)逐漸過渡，避免產(chǎn)生突變，設(shè)計速度

36、高的一端應(yīng)采用較低的平、縱技術(shù)指標，反之則應(yīng)采用較高的平、縱技術(shù)指標，以使平、縱線形技術(shù)指標較為均衡。 第93頁/共115頁3、線形設(shè)計應(yīng)考慮與構(gòu)造物和附屬設(shè)施的關(guān)系 路側(cè)無斜坡、行道樹時，駕駛員容易對曲率判斷錯誤，很難沿著線形行車，造成交通事故，如高填方路 段。 事故形態(tài)：翻車 處理方法：高填方路段不得已插入曲線時，要設(shè)置大半徑曲線，并設(shè)置護欄、照明等設(shè)施誘導(dǎo)駕駛員視線，或采取植樹措施誘導(dǎo)視線。第94頁/共115頁第95頁/共115頁4、必須注意曲線間的相互組合設(shè)置復(fù)曲線時，應(yīng)注意小半徑曲線盡量避免用于復(fù)曲線不得已時，R180km/h),或R12.0R2(V80km/h)否則影響線形連貫和安

37、全反向曲線間的距離應(yīng)有足夠的設(shè)超高的長度第96頁/共115頁v曲線組合不當(dāng)引起的事故第97頁/共115頁5、必須注意與縱斷面線形的組合第98頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院 3. 3.回頭曲線的設(shè)置。 回頭曲線是在山區(qū)越嶺線的特別困難地段，以延長展線方式克服高差而采用的一種特殊曲線類型。 回頭曲線一般是由一個主曲線、兩個輔助曲線和主、輔曲線所夾的直線段組合而成的復(fù)雜曲線。第99頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院 4.4.平曲線應(yīng)有足夠的長度 平曲線的最小長度 平曲線一般由前后緩和曲線和中間圓曲線共三段曲線組成，每段曲線至少需要3s的時間。 基本型曲線：9s行程 凸型曲線：6s的行程 平曲線最小長度不

38、得小于下表規(guī)定。設(shè)計速度(km/h)1201008060403020一般值（m）600500400300200150100最小值（m）200170140100705040第100頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院 小偏角的平曲線長度： 小偏角曲線的問題：設(shè)置了較大的半徑也容易把曲線長看成比實際的要短，造成急轉(zhuǎn)彎的錯覺。 第101頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院小偏角曲線要求的平曲線長度 7屬于小偏角彎道 。為保證小偏角曲線有足夠的長度，采用 7的曲線外矢距E與=7時曲線的E相等時的曲線長為最小平曲線長。設(shè)計速度設(shè)計速度(km/h)1201008060403020平曲線最小長平曲線最小長度度(m)14

39、00/ 1200/ 1000/ 700/ 500/ 350/ 250/ 表中的為公路轉(zhuǎn)角值（度），當(dāng)2 2時，按=2=2計。第102頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院二、平面線形要素的組合類型 1.1.基本形 （1）定義：當(dāng)按直線回旋線（A1）圓曲線回旋線（ A2 ）直線的順序組合而成線形。 當(dāng)A1=A2時，叫對稱基本型；當(dāng)A1A2時，叫非對稱基本型， A1 : A2應(yīng)不大于2.0。 第103頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院二、平面線形要素的組合類型 （2）組合要求 基本形設(shè)計時，為使線形協(xié)調(diào)，A值的選擇最好使回旋線、圓曲線、回旋線的長度以大致接近為宜（但在許多情況下是無法做到的）。第104頁/共115頁長安大學(xué)公路學(xué)院二、平面線形要素的組合類型 2.S 2.S形 （1）S形定義： 兩個反向圓曲線用兩段反向回旋線連接的組合形式。 第105頁/共115頁二、平面線形要素的組合類型 （2）組合要求 S S形相鄰兩個回旋線參數(shù)A1A1與A2A2宜相等。達不到時，A1A1與A2A2之比應(yīng)小于2.0