第2章 道路平面设计21-23

1、第二章 平面设计 教师：陈改霞 第一节 概述 第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽 第三节 缓和段 第四节 行车视距 第五节 平面线形的设计与调整 第六节 平面设计成果 本章内容 n公路路线公路路线-指道路中 心线的空间线形。 第一节第一节 概述概述 n路线的平面路线的平面-道路中线在水平面上的投影。 n路线纵断面路线纵断面-沿着中线竖直剖切，再行展开。 n公路横断面公路横断面-中线各点的法向切面。 中线中线 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 n（1 1）各级公路和城市道路不论转角大小均应各级公路和城市道路不论转角大小均应设置

2、设置 平曲线。平曲线。 n（2 2）平面线形要素：直线）平面线形要素：直线 、圆曲线圆曲线 、缓和曲线、缓和曲线 n 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 （3 3）当圆曲线半径）当圆曲线半径不设超高半径时，应在曲线上不设超高半径时，应在曲线上 设置设置由路面向内侧倾斜的单向坡由路面向内侧倾斜的单向坡（超高）（超高） （4 4）当圆曲线半径）当圆曲线半径250m，应在圆曲线路面内侧，应在圆曲线路面内侧 进行全加宽。进行全加宽。 2.1 圆曲线半径圆曲线半径 2.1.1 汽车在圆曲线上的受力特点汽车在圆曲线上的受力特点 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、

3、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 图图 1-0-2-1 1-0-2-1 汽车在弯道内侧行驶的受力分析汽车在弯道内侧行驶的受力分析 X轴 Y轴 汽车在平曲线上行 驶时产生两种失稳 倾向：车辆向外滑车辆向外滑 移或者倾覆移或者倾覆。 2.1.1 汽车在圆曲线上的受力特点汽车在圆曲线上的受力特点 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 （1）横向力横向力和和竖向力竖向力是反映汽车是否稳定的两个是反映汽车是否稳定的两个 重要因素，其中重要因素，其中横向力为不稳定因素横向力为不稳定因素，竖向力为稳，竖向力为稳 定因素。定因素。 （2）横向力系数横向力系数：横向力与

4、竖向力的比值。：横向力与竖向力的比值。 Gi Rg G GiFX 2 . Rg G F 2 G X Y X i gR 2 2.1.1 汽车在圆曲线上的受力特点汽车在圆曲线上的受力特点 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 2）横向倾覆分析）横向倾覆分析 横向力与汽车重心所产生的不稳定横向力与汽车重心所产生的不稳定Xh 竖向力对竖向力对 车轮外侧所产生的稳定力矩车轮外侧所产生的稳定力矩Yb/2。 2 b YXh GXGY, h b 2 b两后轮中心距，两后轮中心距，m； h-汽车重心至路面的高度，汽车重心至路面的高度，m； 2.1.1 汽车在圆曲线上的受力特

5、点汽车在圆曲线上的受力特点 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 3）横向滑移分析）横向滑移分析 汽车汽车向外侧滑移的横向力向外侧滑移的横向力和和阻止阻止汽车向外侧滑移汽车向外侧滑移 的的横向摩阻力横向摩阻力。 YX X Y f 轮胎与路面之间的横向摩阻系数轮胎与路面之间的横向摩阻系数 2.1.2 计算公式及其影响因素计算公式及其影响因素 圆曲线半径计算公式：圆曲线半径计算公式： 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 i R V i gR v G X 127 22 )(127 2 i V R 标准标准规定圆曲线最小半径

6、有三类：规定圆曲线最小半径有三类：极限最小半极限最小半 径径（满足行车安全、适当考虑舒适性）、（满足行车安全、适当考虑舒适性）、一般最小一般最小 半径半径（具有（具有 较好的安全性和舒适性）、较好的安全性和舒适性）、不设超高的不设超高的 最小半径最小半径（不设超高也能满足安全与舒适）。（不设超高也能满足安全与舒适）。 2.1.2 计算公式及其影响因素计算公式及其影响因素 1）行车安全性分析行车安全性分析 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 2）舒适性分析舒适性分析 横向力系数越大，舒适度越差。横向力系数越大，舒适度越差。 0.1为宜，最大值为宜，最大值0

7、.15。 3）经济性分析经济性分析 横向力系数越大，燃料消耗、轮胎磨损越大。横向力系数越大，燃料消耗、轮胎磨损越大。 2.1.3 圆曲线最小半径确定圆曲线最小半径确定 1）极限最小半径极限最小半径（节约投资，不考虑线形的整体（节约投资，不考虑线形的整体 协调性）协调性） 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 极限最小半径时路线设计中各级公路所能允许的极限最小半径时路线设计中各级公路所能允许的 极限值，因此在非特殊困难的情况下，极限值，因此在非特殊困难的情况下，一般不轻易一般不轻易 采用。采用。 )(127 maxmax 2 min b i V R 2.1.

8、3 圆曲线最小半径确定圆曲线最小半径确定 2）一般最小半径一般最小半径 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 既既节约投资节约投资，又考虑，又考虑线形的整体协调性线形的整体协调性，使驾，使驾 驶着及乘客感觉具有充分的驶着及乘客感觉具有充分的舒适感舒适感。 )(127 b 2 i V R 一般 2.1.3 圆曲线最小半径确定圆曲线最小半径确定 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 3）不设超高的最小半径）不设超高的最小半径 )-(127 1 2 i V R 免 所对应的弯道可以所对应的弯道可以不设超高不设超高，即路拱为，

9、即路拱为双向横坡双向横坡 度度，横坡度的大小与，横坡度的大小与直线相同直线相同。 （1）与设计速度相适应，尽可能选用较大的半径。）与设计速度相适应，尽可能选用较大的半径。 （2）一般尽量应采用）一般尽量应采用一般最小半径一般最小半径的圆曲线半径，的圆曲线半径， 地形条件特别困难不得已时，方可采用地形条件特别困难不得已时，方可采用极限最小半极限最小半 径径； （3）桥位处两端设置圆曲线时，）桥位处两端设置圆曲线时，一般最小半径一般最小半径。 （4）隧道内必须设置圆曲线时，）隧道内必须设置圆曲线时，不设超高的最小不设超高的最小 半径。半径。 标准标准规定三种圆曲线最小半径应用时，需考虑：规定三种圆

10、曲线最小半径应用时，需考虑： 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 （5）长直线或陡坡尽头，长直线或陡坡尽头，不得采用小半径圆曲线不得采用小半径圆曲线 （6）不论偏角大小不论偏角大小，均应设置圆曲线。，均应设置圆曲线。 （7）改建公路工程中利用现有公路路段，设计速度）改建公路工程中利用现有公路路段，设计速度 为为40Km/h的最小圆曲线半径可采用的最小圆曲线半径可采用50m，设计速，设计速 度为度为30Km/h的最小圆曲线半径可采用的最小圆曲线半径可采用25m。 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 例题例题1、 例题

11、例题2、 例题例题3 2.2 全超高全超高 2.2.1 超高及其作用超高及其作用 概念：概念：在在平曲线设计平曲线设计中，将弯道的路基中，将弯道的路基外侧外侧边缘抬边缘抬 高，构成与高，构成与内侧内侧车道同坡度的单向坡，称为平曲车道同坡度的单向坡，称为平曲 线超高。线超高。 作用：作用：为了使汽车在圆曲线上行驶时获得一个指向为了使汽车在圆曲线上行驶时获得一个指向 内侧的横向分力内侧的横向分力，以，以克服离心力克服离心力，减少横向力。，减少横向力。 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 2.2 全超高全超高 2.2.2 超高横坡度的确定超高横坡度的确定 （1

12、）最大超高横坡度确定。）最大超高横坡度确定。（查标准）（查标准） （2）确定）确定R 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 b(max) 2 127i V R （3）作出图中）作出图中OB及及BD的中的中 点点A和和C点并连接点并连接AC，作圆弧，作圆弧 OE和和ED并使两弧相切即可。并使两弧相切即可。 ib BDC O 1/R1/RA A E 标准标准规定，当圆曲线半径小于不设超高的最小规定，当圆曲线半径小于不设超高的最小 半径时，必须设置超高。半径时，必须设置超高。 2.2 全超高全超高 2.2.3 设置超高的一般规定和要求设置超高的一般规定和要求 （

13、1）一般地区的圆曲线最大超高值宜采用）一般地区的圆曲线最大超高值宜采用8%。 （2）超高横坡度的大小）超高横坡度的大小（具体问题具体分析）（具体问题具体分析） （3）圆曲线最小超高与直线的路拱横坡度一致。）圆曲线最小超高与直线的路拱横坡度一致。 （4）市区路段全超高横坡度按表）市区路段全超高横坡度按表1-0-2-7。 （5）按表）按表1-0-2-6设置超高值。设置超高值。 （6）合成坡度合成坡度 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 22 bk iii 纵 2.3 全加宽全加宽 2.3.1 加宽及其作用加宽及其作用 第二节第二节 平面圆曲线半径、全超高、全

14、加宽平面圆曲线半径、全超高、全加宽 （1）什么是全加宽？）什么是全加宽？ （2）全加宽的作用是什么？）全加宽的作用是什么？ （3）全加宽提高了造价？为什么还要进行全加宽设）全加宽提高了造价？为什么还要进行全加宽设 计？计？ 3.1 3.1缓和曲线缓和曲线 n 缓和曲线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。 第三节第三节 缓和段缓和段 规范规定：除四级公路外的其它各级公路都 应设置缓和曲线，另外，当圆曲线半径小于“不设 超高的最小半径”， 应设缓和曲线。 3.1.1 3.1.1 缓和曲线作用缓和曲线作用 1 1）便于驾驶员操纵转向

15、盘。（）便于驾驶员操纵转向盘。（线形缓和线形缓和） 2 2）离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适（）离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适（行车缓和行车缓和） 3 3）超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳（）超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳（超高缓和超高缓和） 4 4）线形美观。）线形美观。 第三节第三节 缓和段缓和段 3.1.2 缓和曲线的性质缓和曲线的性质 1 1）该曲线上任一点的曲率半径与该点至曲线起）该曲线上任一点的曲率半径与该点至曲线起 点距离成反比。点距离成反比。 2 2）参数）参数A A 第三节第三节 缓和段缓和段 R R 回旋线上回旋线上某点的某点的曲率半径曲率半径 Ls Ls 回旋线上回旋线上某点到原点的曲线长某点到原点的曲线长 3.1.3 回回旋线的基本方程旋线的基本方程 第三节第三节 缓和段缓和段 3.1.4 缓和曲线最小长度缓和曲线最小长度 1 1）控制离心加速度的变化率；）控制离心加速度的变化率； 2 2）保证