素質(zhì)課道路平面與縱斷面設(shè)計(jì)PPT課件

1、1 6.1 6.1 設(shè)計(jì)車(chē)速設(shè)計(jì)車(chē)速 道路設(shè)計(jì)車(chē)速是指道路設(shè)計(jì)車(chē)速是指當(dāng)路段上各項(xiàng)道路設(shè)計(jì)特征符合規(guī)當(dāng)路段上各項(xiàng)道路設(shè)計(jì)特征符合規(guī)定時(shí)，在氣候條件、交通條件等均為良好的情況下，一定時(shí)，在氣候條件、交通條件等均為良好的情況下，一般駕駛?cè)藛T能安全、舒適行駛的最大行車(chē)速度。般駕駛?cè)藛T能安全、舒適行駛的最大行車(chē)速度。 設(shè)計(jì)車(chē)速的大小對(duì)道路彎道半徑、彎道超高、行車(chē)視距等線形要素的取值及設(shè)計(jì)起著決定作用。第1頁(yè)/共48頁(yè)26.2 道路平面設(shè)計(jì) 平面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 平面線形設(shè)計(jì) 彎道特殊設(shè)計(jì)123主要內(nèi)容第2頁(yè)/共48頁(yè)3平面設(shè)計(jì)主要內(nèi)容平面線形設(shè)計(jì)，同時(shí)要考慮行車(chē)視距沿線橋梁、隧道、道口、平面交叉口、廣場(chǎng)

2、和停車(chē)場(chǎng)等的平面布設(shè)，分隔帶以及其斷口的平面布置、路側(cè)帶緣石斷口的平面布置、公交站點(diǎn)的平面布置彎道部分的特別設(shè)計(jì)，如彎道加寬、彎道超高等道路照明及道路綠化的平面布置第3頁(yè)/共48頁(yè)4第4頁(yè)/共48頁(yè)5道路平面線型是由直線和平曲線構(gòu)道路平面線型是由直線和平曲線構(gòu)成。成。二、平面線型設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)車(chē)速不高（40km/h）道路的平面線形由直線和圓曲線組成；車(chē)速較高時(shí)，道路平面線形由直線、圓曲線和緩和曲線組成第5頁(yè)/共48頁(yè)6直線圓曲線緩和曲線平面線形設(shè)計(jì)直線、圓曲線和緩和曲線及其組合關(guān)系的設(shè)計(jì),同時(shí)兼顧縱斷面與之組合的效果。 平面線形設(shè)計(jì)第6頁(yè)/共48頁(yè)71.1.直線直線直線設(shè)計(jì)應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題：一次直線長(zhǎng)

3、度不能太長(zhǎng)；不能太短特點(diǎn)：測(cè)設(shè)簡(jiǎn)單、前進(jìn)方向明確、路線短捷最大直線長(zhǎng)度：最大直線長(zhǎng)度：國(guó)外有資料表明，直線最大長(zhǎng)度以國(guó)外有資料表明，直線最大長(zhǎng)度以小于小于180180秒秒( (即即3 3分種）行程分種）行程為限比較理想。為限比較理想。描述直線的指標(biāo)：第7頁(yè)/共48頁(yè)8同向曲線間最小長(zhǎng)度：對(duì)于設(shè)計(jì)速度60km/h的道路，同向曲線間的最小直線長(zhǎng)度（m）宜大于或等于設(shè)計(jì)車(chē)速（kmh）數(shù)值的6倍；第8頁(yè)/共48頁(yè)9反向曲線間最小長(zhǎng)度：反向曲線間最小長(zhǎng)度：當(dāng)設(shè)計(jì)車(chē)速當(dāng)設(shè)計(jì)車(chē)速V V60kmh時(shí)，反向曲時(shí)，反向曲線間的最小直線長(zhǎng)度（線間的最小直線長(zhǎng)度（m m）宜大于或等于設(shè)計(jì)車(chē)速（）宜大于或等于設(shè)計(jì)車(chē)速（

4、kmkmh h）數(shù)值的數(shù)值的2 2倍。倍。當(dāng)設(shè)計(jì)車(chē)速小于60kmh，地形條件困難時(shí)，直線長(zhǎng)度可不受上述限制，但應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)置緩和曲線的需要。第9頁(yè)/共48頁(yè)10圓曲線設(shè)計(jì)圓曲線設(shè)計(jì)2.圓曲線特點(diǎn)：測(cè)設(shè)簡(jiǎn)單、曲率固定，使用很普遍。合理確定曲線半徑和曲線長(zhǎng)度第10頁(yè)/共48頁(yè)11（1 1）圓曲線上車(chē)輛的受力特性）圓曲線上車(chē)輛的受力特性第11頁(yè)/共48頁(yè)12（2 2）圓曲線半徑的確定）圓曲線半徑的確定i iy y為彎道超高橫坡度，朝向背向圓心的方向時(shí)為負(fù)值。為彎道超高橫坡度，朝向背向圓心的方向時(shí)為負(fù)值。第12頁(yè)/共48頁(yè)13值的確定值的確定 汽車(chē)在彎道上行駛的前提條件之一是輪胎不在路面上滑移，汽車(chē)在彎道

5、上行駛的前提條件之一是輪胎不在路面上滑移，即：即：0 0；城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范中，設(shè)超高的圓曲線半徑，0.140.16；不設(shè)超高的最小曲線半徑，0.067。 值受汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性、乘客的舒適性和運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性等因素的影響。第13頁(yè)/共48頁(yè)14i iy y值的確定：值的確定： iyiy過(guò)大，超出輪胎與路面問(wèn)的摩阻系數(shù)，則車(chē)輛有沿過(guò)大，超出輪胎與路面問(wèn)的摩阻系數(shù)，則車(chē)輛有沿路面的合成坡度下滑的危險(xiǎn)，因此，必須有：路面的合成坡度下滑的危險(xiǎn)，因此，必須有：iy iy 0 0 城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的最大超高橫坡度規(guī)定的最大超高橫坡度為為2 26 6。設(shè)計(jì)車(chē)速（設(shè)計(jì)車(chē)速（km/h） 10080

6、60,5040,30,20iyiy （%）6542第14頁(yè)/共48頁(yè)15圓曲線最小半徑的計(jì)算：圓曲線最小半徑的計(jì)算：)(1272iVR第15頁(yè)/共48頁(yè)16（3 3）圓曲線長(zhǎng)度的確定）圓曲線長(zhǎng)度的確定 參照國(guó)外和國(guó)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)，圓曲線最小長(zhǎng)度為車(chē)輛在參照國(guó)外和國(guó)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)，圓曲線最小長(zhǎng)度為車(chē)輛在設(shè)計(jì)車(chē)速狀態(tài)下的設(shè)計(jì)車(chē)速狀態(tài)下的3S3S行程。行程。 第16頁(yè)/共48頁(yè)17緩和曲線必須是：緩和曲線必須是： 有足夠的長(zhǎng)度；有合理的曲線形式。有足夠的長(zhǎng)度；有合理的曲線形式。 3.緩和曲線問(wèn)題：車(chē)速較高的道路上必需設(shè)置緩和曲線，理由是什么？緩和曲線用于連接直線與圓曲線第17頁(yè)/共48頁(yè)18 計(jì)算值取整為10M

7、或5M的倍數(shù)超高漸變率公式進(jìn)行驗(yàn)算（1）緩和曲線最小長(zhǎng)度旅客感覺(jué)舒適旅客感覺(jué)舒適RVLMins3)(0357.0行駛的時(shí)間3spiBLMins)(超高漸變率36.3)(VLMins2 . 1)(VLMinsRVLMins3)(036. 0L=Biy/p第18頁(yè)/共48頁(yè)19（2）緩和曲線的形式 緩和曲線的一般方程： rs=c； 回旋線與汽車(chē)行駛軌跡相一致，多采用回旋線。第19頁(yè)/共48頁(yè)20（3 3）不設(shè)緩和曲線的圓曲線半徑）不設(shè)緩和曲線的圓曲線半徑 設(shè)緩和曲線的圓曲線臨界半徑為： R=0.144VR=0.144V2 2不設(shè)緩和曲線的圓曲線最小半徑為公式計(jì)算的2倍。第20頁(yè)/共48頁(yè)21總結(jié)：

8、平曲線最小長(zhǎng)度總結(jié)：平曲線最小長(zhǎng)度 （1 1）平曲線最小長(zhǎng)度設(shè)緩和曲線的平曲線最小長(zhǎng)度應(yīng)為最小緩和曲線長(zhǎng)度的2 2倍6S6S行程。 （2 2）圓曲線最小長(zhǎng)度 對(duì)于不設(shè)緩和曲線的圓曲線，應(yīng)保證3S3S行程。第21頁(yè)/共48頁(yè)224.4.行車(chē)視距行車(chē)視距 按車(chē)輛行駛狀態(tài)要求，行車(chē)視距又分為停車(chē)視距、會(huì)車(chē)視距和超車(chē)視距。行車(chē)視距是指從駕駛員視線高度（1.11.2m），能見(jiàn)到汽車(chē)前方車(chē)道上高為10cm的物體頂點(diǎn)的距離內(nèi)，沿行車(chē)道中心線量得的長(zhǎng)度，計(jì)算單位常用米。第22頁(yè)/共48頁(yè)23（1 1）停車(chē)視距S S停)52()(2546 . 302021mSiVtVSSSSs停第23頁(yè)/共48頁(yè)24 （2 2

9、）會(huì)車(chē)視距）會(huì)車(chē)視距 S S會(huì)會(huì)S會(huì)=S11+S12+S21+S22+S02 S停第24頁(yè)/共48頁(yè)25（3）超車(chē)視距S超1101216 . 3tatVS226.3tVSS3 = 1516m)(6.3214ttVS 全超越視距= S1 +S2 +S3+S4第25頁(yè)/共48頁(yè)2643232SSSS超第26頁(yè)/共48頁(yè)27（4 4）平面視距的保證 因此，在路線設(shè)計(jì)時(shí)必須檢查平曲線上的視距是否能得到保證，如有遮擋時(shí)，則必須清除視距區(qū)內(nèi)側(cè)橫凈距內(nèi)的障礙物 第27頁(yè)/共48頁(yè)28第28頁(yè)/共48頁(yè)29視距包絡(luò)線的繪制視距包絡(luò)線的繪制 首先將彎道平面圖以首先將彎道平面圖以1 1：5005001 1：200

10、200的比例尺展繪在的比例尺展繪在圖紙上，標(biāo)出內(nèi)側(cè)車(chē)道的中心線。圖紙上，標(biāo)出內(nèi)側(cè)車(chē)道的中心線。 第二步，從直線路段開(kāi)始，在虛線上當(dāng)?shù)木嚯x，量一個(gè)第二步，從直線路段開(kāi)始，在虛線上當(dāng)?shù)木嚯x，量一個(gè)視距視距S S，并標(biāo)上首尾點(diǎn)，如圖的，并標(biāo)上首尾點(diǎn)，如圖的1 11 1，2 22 2，3 33 3，10101010。間隔的距離機(jī)曲線半徑大小和曲線長(zhǎng)而定，通常。間隔的距離機(jī)曲線半徑大小和曲線長(zhǎng)而定，通常能將半個(gè)曲線分能將半個(gè)曲線分1010等分也就行了。等分也就行了。 第三步，將上面標(biāo)準(zhǔn)的視距長(zhǎng)度線的首尾點(diǎn)連以直線第三步，將上面標(biāo)準(zhǔn)的視距長(zhǎng)度線的首尾點(diǎn)連以直線（表示司機(jī)的視線）。（表示司機(jī)的視線）。 第四

11、步，作直線族的內(nèi)切包絡(luò)線，該線即為視距曲線。第四步，作直線族的內(nèi)切包絡(luò)線，該線即為視距曲線。 有了視距曲線，以?xún)?nèi)側(cè)車(chē)道的中心線，便從圖上量出有了視距曲線，以?xún)?nèi)側(cè)車(chē)道的中心線，便從圖上量出任一道路斷面處的橫凈距任一道路斷面處的橫凈距Z Z，從而為清除視線障礙提供理論，從而為清除視線障礙提供理論依據(jù)。依據(jù)。圖解法確定視距切除范圍第29頁(yè)/共48頁(yè)306.2.3 6.2.3 彎道特殊設(shè)計(jì)（超高和加寬彎道特殊設(shè)計(jì)（超高和加寬) )第30頁(yè)/共48頁(yè)31設(shè)置目的？包括 圓曲線路段-超高橫坡度的確定 緩和曲線路段-超高緩和段設(shè)計(jì) 克服離心力，保證行車(chē)安全，在曲線段將雙面坡做成單面坡。1. 彎道超高設(shè)計(jì)第3

12、1頁(yè)/共48頁(yè)32超高橫坡度計(jì)算公式：設(shè)計(jì)車(chē)速（設(shè)計(jì)車(chē)速（km/h）1008060,5040,30,20iyiy （%）6542 -127RVi 2超piyBL pL)i -iLiyBH所以設(shè)超（第32頁(yè)/共48頁(yè)33（2 2）超高緩和段縱向過(guò)渡形式）超高緩和段縱向過(guò)渡形式城市快速路和大型立交橋上宜采用“直線改進(jìn)式”和“曲線式”的過(guò)渡形式；一般道路可采用直線過(guò)渡式。 直線改進(jìn)式直線式曲線式第33頁(yè)/共48頁(yè)34 定義：定義：汽車(chē)在曲線路段上行駛時(shí)，靠近曲線內(nèi)側(cè)后輪行駛的曲線半徑最汽車(chē)在曲線路段上行駛時(shí)，靠近曲線內(nèi)側(cè)后輪行駛的曲線半徑最小，靠曲線外側(cè)的前輪行駛的曲線半徑最大。為適應(yīng)汽車(chē)在平曲線上

13、行駛小，靠曲線外側(cè)的前輪行駛的曲線半徑最大。為適應(yīng)汽車(chē)在平曲線上行駛時(shí)后輪軌跡偏向曲線內(nèi)側(cè)的需要，在平曲線內(nèi)側(cè)相應(yīng)增加的路面、路基寬時(shí)后輪軌跡偏向曲線內(nèi)側(cè)的需要，在平曲線內(nèi)側(cè)相應(yīng)增加的路面、路基寬度稱(chēng)為彎道加寬。度稱(chēng)為彎道加寬。 加寬目的加寬目的：避免汽車(chē)在彎道上行使時(shí)不侵占相鄰車(chē)道。避免汽車(chē)在彎道上行使時(shí)不侵占相鄰車(chē)道。 加寬條件：加寬條件：R250mR250m的曲線路段。的曲線路段。 加寬位置加寬位置：通常在彎道內(nèi)側(cè)。通常在彎道內(nèi)側(cè)。第34頁(yè)/共48頁(yè)35RVLLRRRVLRRRVLRR05. 0-eee05. 0ne05. 02e2e22212212022022鉸鏈?zhǔn)杰?chē)輛彎道加寬值）（多

14、車(chē)道加寬值）（雙車(chē)道加寬值第35頁(yè)/共48頁(yè)366.36.3 道路縱斷面設(shè)道路縱斷面設(shè)計(jì)計(jì)第36頁(yè)/共48頁(yè)37二、設(shè)計(jì)內(nèi)容二、設(shè)計(jì)內(nèi)容 （一）縱坡設(shè)計(jì)； （二）豎曲線設(shè)計(jì)； （三）視距驗(yàn)算； （四）鋸齒形街溝的設(shè)計(jì)； （五）平面及縱斷面配合設(shè)計(jì)第37頁(yè)/共48頁(yè)38 四、縱坡度及坡長(zhǎng)四、縱坡度及坡長(zhǎng) （一）縱坡度（一）縱坡度 最大縱坡是為保證車(chē)輛能以適當(dāng)?shù)能?chē)速在道路上安全行駛最大縱坡是為保證車(chē)輛能以適當(dāng)?shù)能?chē)速在道路上安全行駛而確定的縱坡最大值，其而確定的縱坡最大值，其數(shù)值大小與設(shè)計(jì)代表車(chē)型的動(dòng)力性數(shù)值大小與設(shè)計(jì)代表車(chē)型的動(dòng)力性能有關(guān)。能有關(guān)。 最小縱坡是最小縱坡是針對(duì)城市道路的特殊排水方式而

15、確定的針對(duì)城市道路的特殊排水方式而確定的。城城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范市道路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定城市道路最小縱坡為規(guī)定城市道路最小縱坡為0.5，困難地方困難地方為為0.3。第38頁(yè)/共48頁(yè)39（二）坡長(zhǎng)（二）坡長(zhǎng)城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范分別對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)道縱坡限制長(zhǎng)度和分別對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)道縱坡限制長(zhǎng)度和非機(jī)動(dòng)車(chē)道縱坡限制長(zhǎng)度作了明確規(guī)定。非機(jī)動(dòng)車(chē)道縱坡限制長(zhǎng)度作了明確規(guī)定。第39頁(yè)/共48頁(yè)40 為避免齒形縱斷面出現(xiàn)，每一坡度線長(zhǎng)度也不應(yīng)過(guò)短，為避免齒形縱斷面出現(xiàn)，每一坡度線長(zhǎng)度也不應(yīng)過(guò)短，坡長(zhǎng)過(guò)短，道路縱坡變化頻繁，將嚴(yán)重影響車(chē)輛行駛的平順坡長(zhǎng)過(guò)短，道路縱坡變化頻繁，將嚴(yán)重影響車(chē)輛行駛的平順性及道路線形美觀。因

16、此，對(duì)性及道路線形美觀。因此，對(duì)道路的最小縱坡長(zhǎng)度道路的最小縱坡長(zhǎng)度也應(yīng)進(jìn)行也應(yīng)進(jìn)行限制，通常是按限制，通常是按1010秒行程秒行程來(lái)考慮的。來(lái)考慮的。第40頁(yè)/共48頁(yè)41 五、豎曲線設(shè)計(jì)五、豎曲線設(shè)計(jì) 在兩條相鄰的縱坡線的交點(diǎn)處，明顯存在一個(gè)折點(diǎn)，在兩條相鄰的縱坡線的交點(diǎn)處，明顯存在一個(gè)折點(diǎn)，該點(diǎn)常稱(chēng)作變坡點(diǎn)。為了緩沖汽車(chē)行駛在變坡點(diǎn)處產(chǎn)生該點(diǎn)常稱(chēng)作變坡點(diǎn)。為了緩沖汽車(chē)行駛在變坡點(diǎn)處產(chǎn)生的沖擊力，以及保證車(chē)輛的行車(chē)視距，的沖擊力，以及保證車(chē)輛的行車(chē)視距，變坡點(diǎn)處必須設(shè)變坡點(diǎn)處必須設(shè)置適當(dāng)?shù)呢Q向曲線置適當(dāng)?shù)呢Q向曲線，這樣不僅能改善線型，增加行車(chē)安，這樣不僅能改善線型，增加行車(chē)安全感和舒適感，

17、并且便于道路排水。全感和舒適感，并且便于道路排水。 豎曲線型式一般采用二次拋物線。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括拋豎曲線型式一般采用二次拋物線。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括拋物線參數(shù)的確定和豎曲線長(zhǎng)度兩個(gè)方面。物線參數(shù)的確定和豎曲線長(zhǎng)度兩個(gè)方面。12i1i2i3凹型豎曲線 00凸型豎曲線 00第41頁(yè)/共48頁(yè)42（一）拋物線參數(shù)及堅(jiān)曲線諸要素（一）拋物線參數(shù)及堅(jiān)曲線諸要素 由于拋物線的參數(shù)由于拋物線的參數(shù)K K約等于曲線的曲率半徑約等于曲線的曲率半徑R R，豎，豎曲線設(shè)計(jì)一般方程為：曲線設(shè)計(jì)一般方程為： xixKy1221AB式中：式中：I2I2，i1i1分別為相鄰坡段的縱坡度；分別為相鄰坡段的縱坡度；LvLv為豎曲線長(zhǎng)度；

18、為豎曲線長(zhǎng)度；R R為豎曲線半徑。為豎曲線半徑。xiy1122Lv)x2i-(i第42頁(yè)/共48頁(yè)43x（1 1）豎曲線長(zhǎng)度L L L = xB xA = Ri2-Ri1 =R(i2-i1)=R（2 2）豎曲線切線長(zhǎng)T T： T T = = T T1 1 = = T T2 2 （3）豎曲線上任一點(diǎn)豎距h：Rxh22Rxh2222RLTV豎曲線要素計(jì)算公式：豎曲線要素計(jì)算公式：hxO圓心i2R第43頁(yè)/共48頁(yè)44（二）豎曲線最小長(zhǎng)度（二）豎曲線最小長(zhǎng)度 長(zhǎng)度長(zhǎng)度L Lv v不能太短。在縱斷面設(shè)計(jì)中，決定豎曲線最小長(zhǎng)不能太短。在縱斷面設(shè)計(jì)中，決定豎曲線最小長(zhǎng)度的因素主要有三個(gè)：度的因素主要有三個(gè)： 1 1限制離心力過(guò)大限制離心力過(guò)大 L Lminmin=R=R=V=V2 2 /(127F/G) /(