道路平面设计.ppt

2020/4/26,1,第3章道路平面设计,3.1路线平面的基本线形3.2圆曲线3.3缓和曲线3.4弯道的超高与加宽3.5行车视距3.6平面线形的组合与衔接3.7路线的平面交叉路线平面图的绘制复习思考题,2020/4/26,2,3.1路线平面的基本线形,1.路线几个名词：（1）路线路线是指道路的中线（弯道上不考虑加宽的影响）（2）路线的平面道路中线在水平面的投影（3）路线的纵断面用一个曲面，沿着中线纵向剖切，再展开成平面（4）道路的横断面中线各点的法向剖切面,2020/4/26,3,2020/4/26,4,2.平面线形组成,（1）平面线形要素（2）直线（3）圆曲线（4）缓和曲线,2020/4/26,5,（1）平面线形要素,行驶中的汽车其导向轮旋转面与车身纵轴之间有三种关系，即：角度为零；角度为常数；角度为变数。与上述状态对应的行驶轨迹为：曲率为零的线形直线；曲率为常数的线形圆曲线；曲率为变数的线形缓和曲线。道路平面线形正是由上述三种线形，即直线、圆曲线和缓和曲线构成，称之为“平面线形三要素”。当道路的平面线形受地形、地物等障碍的影响而发生转折时，在转折处就需要设置曲线或组合曲线，曲线一般为圆曲线，为保证行车的舒适、安全与驾驶员操作方便，对于设计车速低的道路，为简化设计，也可以只使用直线和圆曲线两种要素。近代一些高速公路也有只用曲线而不用直线的。由此可见三要素是基本组成，但各要素所占比例及使用频率并无规定。各要素使用合理、配置得当，均可满足汽车行驶要求。至于它们的参数则要视地形情况和人的视觉、心理、道路技术等级等条件来确定。,2020/4/26,6,（2）直线,直线是平面线形中的基本线形。直线以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷、缩短里程和汽车行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单的特点，同时，直线线形简单，容易测设。另外，直线路段能提供较好的超车条件，对双车道的公路有必要在间隔适当的距离处设置一定长度的直线。基于直线的这些优点，在各种线形工程中都被广泛采用。但是，过长的直线并不好。从行车的安全和线形美观来看，过长的直线，线形呆板，行车单调，易使司机产生疲劳，也容易发生超车和超速行驶，行车时司机难以估计车间距离，在直线上夜间对向行车容易产生眩光等。因而长直线行车的安全性较差，往往是发生车祸较多的路段。直线虽然路线方向明确，但只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相协调。特别是在山区、丘陵区，采用过长的直线会破坏自然景观，并易造成大挖大填，工程的经济性也较差。在设计中，应根据路线所处地段的地形、地物、驾驶人员的视觉、心理状态以及保证行车安全等因素合理布设直线。直线长度是指前一曲线的终点（缓直HZ或圆直YZ）至后一曲线的起点（直缓ZH或直圆ZY）之间的长度。直线的最大和最小长度应有所限制。,2020/4/26,7,1）直线的最大长度,由于长直线的安全性差，一些国家对直线的最大长度作了规定，德国规定不超过20V（V是设计车速，用km/h表示，20V相当于72S的行程），前苏联规定为8km，美国为4.83km。我国目前尚无统一的规定。在运用直线线形并确定其长度时，必须持谨慎态度。总的原则是：公路线形应与地形相适应，与景观相协调，直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调的缺陷，应结合具体情况采取相应的技术措施。,2020/4/26,8,2）直线的最小长度,同向曲线间的直线最小长度同向曲线是指两个转向相同的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。当此直线长度较短时，在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉，当直线过短时甚至会把两曲线看成是一个曲线，这种线形（图3-1）破坏了线形的连续性，且容易造成驾驶员操作失误，设计中应尽量避免。大量的观测资料证明，行车速度愈高，驾驶员愈是注意远处的目标，这个距离在数值上大约是行车速度V（以km/h计）的6倍（以m计）。因此公路路线设计规范规定，当计算行车速度60km/h时，同向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的6倍为宜；当计算行车速度40km/h时，可参照上述规定执行。,2020/4/26,9,反向曲线间的直线最小长度,两反向曲线间夹有直线段时，由于两弯道转弯方向相反，考虑其超高和加宽缓和的需要以及驾驶人员的操作方便，其间的直线最小长度应予以限制。公路路线设计规范规定，当计算行车速度60km/h时，同向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的2倍为宜；当计算行车速度40km/h时，可参照上述规定执行。特别困难的山岭区三、四级公路设置超高时，中间直线长度不得小于15m。若二反向曲线已设缓和曲线，在受到条件限制的地点也可将二反向曲线首尾相连，但被连接的二缓和曲线和圆曲线应满足一定的技术条件。,2020/4/26,10,（3）圆曲线,在平面线形中，圆曲线是最常用的基本线形，它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时设置。各级公路无论转角大小均应设置圆曲线。圆曲线配合得当，可获得圆滑舒顺的路线。,2020/4/26,11,（4）缓和曲线,缓和曲线设置在直线与圆曲线间或不同半径的两圆曲线之间，它的作用是缓和人体感到的离心加速度的急骤变化，且使驾驶员容易做到匀顺地操纵方向盘，提高视觉的平顺度，保持线形的连续性。缓和曲线容易适应自然地形、地物、增加线形设计的自由度。可以作为缓和曲线的有：回旋曲线、三次抛物线、双纽曲线，常用的是回旋曲线。关于圆曲线和缓和曲线将在后面两节详细介绍。公路平面线形，过去多采用长直线、短曲线的形式，一般是首先设置直线，然后用曲线连接。随着车速的提高及交通量的增长，对于高等级公路已趋于以曲线为主的设计，即结合地形拟定曲线，再连以缓和曲线或直线的方法，使路线在满足行车动力要求的条件和视觉舒顺前提下，增加了结合地形设置线形的自由，使线形的经济效益较为显著，并保证行车的高速和安全。高速公路线形多以圆曲线和回旋曲线为主，其间也可插入适当长度的直线，但以能更好地满足线形舒顺，与地形的合理结合为原则。但要说明，连续曲线的线形，特别适用于有山、谷的山岭地区且等级不高的公路，对于平原地区，则首先应考虑敷设以直线为主的线形。,2020/4/26,12,3.2圆曲线,一.概述各级道路不论转角大小均应设置圆曲线，圆曲线是平曲线的主要组成部分。圆曲线能较好地适应地形变化，易与地形、地物、景观等配合协调，其主要线形特征是：1)曲线上任意一点的曲率半径R=常数，故测设比缓和曲线简便。2)圆曲线上的每一点都在不断地改变方向，因而汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力，当速度一定时，其离心力为一常量。同时，汽车在平曲线上行驶时要多占用路面宽度。3)视距条件差。汽车在圆曲线内侧行驶时，视线受到路堑边坡或其它障碍物的影响，视距条件差，容易发生交通事故。4)较大半径的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等特点，是道路上常采用的线形。,2020/4/26,13,2020/4/26,14,2020/4/26,15,2020/4/26,16,2020/4/26,17,2020/4/26,18,2020/4/26,19,2020/4/26,20,2020/4/26,21,2020/4/26,22,2020/4/26,23,2020/4/26,24,2020/4/26,25,3.3缓和曲线,一、概述1.缓和曲线的线形特征缓和曲线是指在直线与圆曲线之间或者半径相差较大的两个转向相同圆曲线之间设置的一种曲率连续变化的曲线。从满足行车要求来看，缓和曲线具有如下线形特征：1)缓和曲线曲率渐变，设于直线与圆曲线间，其线形符合汽车转弯时的行车轨迹，从而使线形缓和，消除了曲率突变点。2)由于曲率渐变，使道路线形顺适美观，有良好的视觉效果和心理作用感。3)在直线和圆曲线间加入缓和曲线后，使平面线形更为灵活，线形自由度提高，更能与地形、地物及环境相适应、协调、配合，使平面线形布置更加灵活、经济、合理。4)与圆曲线相比，缓和曲线计算及测设均较复杂。,2020/4/26,26,2.缓和曲线的作用,1)线形缓和在直线上，曲率半径为无穷大，曲率为零，而在圆曲线上，曲率为1/R，曲率半径为常数R。若直线与圆曲线径连接，则在连接处形成曲率突变点。根据道路透视图的视觉分析和实际调查，这种组合线形视觉效果差，有折点和扭曲现象。如果加入缓和曲线，则曲率渐变，线形圆滑美观，有良好的视觉效果和心理作用感。2)行车缓和汽车由直线直接驶入圆曲线或由大半径圆曲线直接驶入小半径圆曲线，其离心力发生了突变，使行车舒适感和安全感受到影响。并且，从司机转弯操纵来看，汽车前轮转向角逐渐变化，其中间需要插入一逐渐变化的缓和曲线，才能保持在车速一定的情况下使汽车前轮的转向角从0至逐渐转向，从而有利于驾驶员操纵方向盘。3)超高和加宽缓和为适应汽车转弯的特点，公路在圆曲线上设置有超高和加宽。设置超高和加宽也需要有一个缓和过渡段。,2020/4/26,27,2020/4/26,28,2020/4/26,29,2020/4/26,30,2020/4/26,31,2020/4/26,32,2020/4/26,33,2020/4/26,34,2020/4/26,35,2020/4/26,36,2020/4/26,37,2020/4/26,38,2020/4/26,39,2020/4/26,40,2020/4/26,41,2020/4/26,42,3.4弯道的超高与加宽,一、超高1.定义为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡，称之为超高。当汽车行驶在设有超高的弯道上时，汽车自重分力将抵消一部分离心力，从而提高行车的安全性和舒适性。超高的布置如图35。,2020/4/26,43,2020/4/26,44,2020/4/26,45,2020/4/26,46,2020/4/26,47,2020/4/26,48,2020/4/26,49,2020/4/26,50,2020/4/26,51,2020/4/26,52,2020/4/26,53,2020/4/26,54,2020/4/26,55,2020/4/26,56,2020/4/26,57,2020/4/26,58,2020/4/26,59,2020/4/26,60,2020/4/26,61,二、加宽,1定义：汽车在曲线路段上行驶时，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大。为适应汽车在平曲线上行驶时，后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽度称为曲线加宽(又称弯道加宽)。2加宽值圆曲线上加宽值与平曲线半径、