城市道路与市政工程第二讲城市道路平面设计

1、城市道路与市政工程第二讲 城镇道路平面 线形设计平面设计主要内容 平面线形设计（直线、圆曲线、缓和曲线设计） 弯道设计：弯道加宽、弯道超高 城镇道路平面定线 城镇道路平面图第一节 概述 城镇道路平面设计是在城镇道路系统规划的基础上，根据路线走向，路与路之间的方位关系，确定中线具体位置，选择合适平面线形及各种设施的平面布置。 原则：符合城镇总体规划 处理好地形、地质、水文 曲线与直线，加宽，超高 各种设施 分期时，近远结合 平面基本线形 平面线形：道路中心线在平面上的投影线。 直线：曲率K=0 圆曲线：曲率K=常数 缓和曲线：曲率K=变数；道路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线三种组合而成，“平面

2、线形三要素”。直线 直线适用于地形平坦、视线目标无障碍处。在平原区，直线作为主要线形要素是适宜的。直线有测设简单、前进方向明确、路线短捷等优点，直线路段能提供较好的超车条件。 但直线过长、街道景色单调，往往会出现过高的车速或司机由于缺乏警觉易疲劳而发生事故。描述直线的指标 最大直线长度 最大直线长度的量化还是一个需要研究的课题，目前各国有不同的处理方法，德国和日本规定20V(单位为米，V为计算行车速度，用公里/小时为单位)，美国为180s的行程。 最大直线长度不必太拘泥，最小长度应该保证。描述直线的指标描述直线的指标第二节 道路平面设计公路勘测设计（1）确定最小半径的原则圆曲线最小半径是以汽车

3、在曲线部分能安全而又顺适地行驶所需要的条件，而确定的圆曲线最小半径的实质是汽车行驶在公路曲线部分时所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻力所允许的界限。不产生横向滑移。圆曲线半径的确定 道路的圆曲线半径，宜不设超高最小半径。 当受地形条件限制时，可采用设超高推荐半径值； 当地形条件特别困难时，可采用设超高最小半径值。描述圆曲线的指标（2） 最小圆曲线长度 最小圆曲线长度：汽车在道路曲线段行驶时，如果曲线很短，司机操作方向盘频繁，在高速驾驶的情况下是危险的，圆曲线宜有大于3s的行程。 缓和曲线缓和曲线：它是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。使直线

4、和圆曲线之间过渡平稳，行车舒适，作为超高、加宽的缓和带。 缓和曲线的指标（1） 不设缓和曲线的最小圆曲线半径设计车速大于40km/h时，圆曲线半径大于不设缓和曲线的最小圆曲线半径时，直线与圆曲线可直接连接。 缓和曲线的指标（2） 缓和曲线最小长度缓和曲线最小长度应满足三方面要求：曲率逐渐变化，乘客感觉舒适；行车时间不宜太短；超高过渡宜平缓 。 二、平曲线计算 圆曲线计算（1） 曲线要素计算圆曲线计算（2） 主点桩号计算例题：某单圆曲线，交点桩号为k1600，转角为300，若该曲线外半径取400米，试进行曲线要素和主点桩号计算。作业 某城市交通干道的设计行车速度为40km/h,路线跨越河流,要求

5、桥头至少要有40米的直线段，由桥头至路线转折点的距离为200米,转折角为38度(见附图)。试求不设超高的平曲线最大可能半径Rmax的数值。缓和曲线一、缓和曲线：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。设置目的：缓和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。设置位置：设置在直线与圆曲线间或不同半径的两圆曲线之间缓和曲线的形式：回旋线、双纽曲线、抛物线、多心复曲线等。基本形式：因回旋线与汽车行驶轨迹相一致，多采用回旋线，回旋线方程为rL=A2(A为回旋线参数）缓和曲线特征1)缓和曲线曲率渐变，设于

6、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。汽车在弯道上行驶轨迹缓和曲线的作用线形缓和：直线与圆曲线相连，在连接处形成曲率突变点。这种组合线形视觉效果差，有折点和扭曲现象。加入缓和曲线，则曲率渐变，线形圆滑，有良好的视觉效果和心理作用感。行车缓和: 汽车由直线直接驶入圆曲线其离心力发生了突变，使行

7、车舒适感和安全感受到影响。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。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。二、缓和曲线长度的计算（一）按离心加速度变化率计算（舒适性） Ls=0.036V3/R（二）按行车时间不宜太短（3s） LsVt/3.6=0.83V（三）超高过渡应平缓 L=R/9R 设计道路时，应符合规范中规定的缓和曲线最小长度。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

8、用曲线连接。随着车速的提高及交通量的增长，对于高等级道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。思小（思茅至小勐养）高速公路 三、不设缓和曲线的平曲线半径当位移量R小于0.20m时，可不设缓和曲线。由R=Ls2/(24R), Ls=Vt/3.6,R=0.20m,t=3s可得： R=0.144V2设计时应符合规范中规定的数值四、缓和曲线要素计算切线总长外矢距曲线总长超距缓和曲线基本形式缓和曲线上里程桩的编制直缓点: ZH桩号=JD桩号-T

9、h缓圆点：HY桩号=ZH桩号Ls缓直点: HZ桩号=HY桩号LLs圆缓点：YH桩号=HZ桩号-Ls曲中点: QZ桩号=YH桩号-(L-Ls)/2验 算：JD桩号=QZ桩号+D/2五、平曲线最小长度（一）曲线过短，司机操作困难（6s行程） L=1.67V（二）满足离心加速度变化率的要求 L=0.036V3/R（三）满足视觉要求 当转角7时，为便于识别曲线，避免产生错觉，宜控制曲线最小长度符合规范要求。【例】某城市道路有一弯道R=250M，缓和曲线长Ls=50米，交点JD的桩号为K17+568.38，转角=383000,试计算该曲线上设置缓和曲线后曲线各要素及五个基本桩的里程。作业已知R=200m

10、,=431600,Ls=75m,JD=K10+254.68 求曲线要素与里程桩号。第三节 城镇道路平面定线 纸上定线：直接定一 纸上定线一、纸上确定路线1定导向线1）在大比例地形图上研究路线布局，拟定路线可能方案，并详细比较选定合适方案(具体作法同实地路线布局)。2）纸上放坡，根据等高线间距h及平均纵坡(55.5%)，计算相邻等高线间距 使等高线开度放到a，进行纸上放坡。纸上放坡定导向线3)作导向线 分析研究坡度线A、a、b、c、d，*.，D，检查其利用地形和避越障碍的情况，进一步移动线位确定中间的控制点。如图，C处从陡岩中间穿过，B处有利的回头地点也没有利用上(偏低)，如将两处位置向上方移动

11、，定B、C为中间控制点，既可分为AB、BC、CD三段，分别调整坡度重新放坡，得出折线称“导向线”。 2修正导向线，定平面试线 导向线仍是条折线，还应根据技术标准的要求，结合横坡变化情况，确定必须通过的点作修正导向线，然后用“以点连线，以线交点”的办法定出平面试线，反复试线最后确定出交点。如地形变化不大，采用的地形图比例又较小，则纸上定线即可结束，如图中粗实线。3为了使路线更为经济合理，当地形较复杂，又有大比例尺地形图时，可在平面试线的基础上敷设曲线，确定中桩，做出纵断面、横断面，然后在横断面上用透明模板确定路中线的最佳位置(经济点位置或控制点位置)，分别按不同性质用不同符号绘于平面图上，这些点

12、的连线则是一条具有理想纵坡、横断面位置最佳的平面折线，称为二次导向线。再进一步根据二次导向线对路线线位局部进行修改，最后定出线位，如图中的采用线。 纸上定线的过程是一个反复试线、比较、逐步趋于完善的过程。定线时要在满足标准的前提下结合自然条件，平、纵、横综合考虑，反复进行，直到满足为止。二、实地放线 根据纸上确定的路中线与导线(或地物特征点)关系，即可将路线位置钉设到实地，以供详测和施工之用。实地放线方法很多，常用的有穿线交点法，拨角法和直接定交点法。1穿线交点法 穿线交点法是根据平面图上路线与导线的关系，将纸上路线的各条边独立地放到实地，延长直线即可在实地放出交点，具体作法又可有两种： 1）

13、支距法如图，欲放出JD，可按以下步骤进行：A、在图上量取支距，如图中导1-A、导2-B、导3-D等，量取时每条边至少应取三点，以便核对，并且，尽可能使这些点在实地能相互通视。B、在实地放支距。用皮尺和方向架(或经纬仪)即可按所量支距定出路线上各点，如图中A、B、D.各点，插上花杆。C、穿线交点。一般用花杆穿线的方法延长各直线即可交出交点JD，路线直线很长时，可用经纬仪延长交会。最后现场检查线位是否合适，再适当修改，确定路线位置。 2）解析法如图。其步骤如下：A、计算路线与导线的夹角 B、计算距离 C、放线 2拨角法 拨角法是根据图上求得的经纬距计算每条线的距离、方向、转角和各控制桩的里程，按此

14、资料直接拨角量距定出交点，不必再穿线定点。现举例说明方法步骤如下：1）内业计算 如图，路线各直线的长度，象限角的计算与解析法相同。2)外业放线3直接定交点法 在地形平坦、视线开阔、路线受限不很严时，路线位置可直接根据地物明显目标确定，如图交点JD即可由桥头和房角的相对距离（50m和35m）量距交会确定。4坐标法二 实地定线二、实地定线1一般情况下定线 当路线不受纵坡限制时，定线以平面和横断面为主安排路线。其要点是：以点定线，以线交点。以点定线，就是在全面布局和逐段安排确定的控制点间，结合各方面因素进一步确定影响公路中线位置的小控制点，然后，按照这些小控制点，大致穿出道路直线的方法。以线交点，就

15、是在已定小控制点的基础上结合路线标准和前后路线条件，穿出直线，并延长交出交点。一般情况下定线(续)1)控制点的加密。 两控制点之间，一般不可能作直线(特别是地形困难、等级较低的公路)，常常需要设置交点，使路线转弯，从而避开障碍物，利用有利地形，以达到技术经济的目的。加密控制点，就是在实地寻找控制和影响路中线位置的具体点位。一般小控制点有经济性和控制性两种控制点。2)穿线定点 受各种因素限制的平面位置控制点比较多，而且这些点在平面上的分布又没有一定的规律，另一方面路线受技术标准和平面线形组合的限制，不可能照顾到每一个控制点。因此，穿线定点，就是根据技术标准和线形组合的要求，满足控制点和照顾多数经

16、济点，前后考虑，用穿线的办法延长直线，交出转角点。 在进行穿线定点时，除要满足技术指标的要求外，还应注意以下几方面问题：（1）平线间必须有足够的直线长度；（2）同向平曲线间应避免“断背曲线”；在满足控制点要求的前提下，调整交点位置使路线偏角较小，交点间距较长，以争取较好线形。穿线定点（3）注意保证行车视距。确定交点位置时，应尽量避免交点正对山嘴或其它障碍物。（4）注意力求平面线形指标均衡，保持线形的连续性，长直线尽头应尽量避免设小半径曲线；路线绕避障碍物时，要及早转向，以使线形舒顺均衡。（5）路线平面弯曲要与纵面起伏相适应协调。在定线中既要防止由于路线平面过直使纵面起伏很大，造成大填大挖现象，

17、又要避免只求纵面平缓，而使平面随弯就弯线形很差现象。在复杂地形地段，可结合纸上移线来求得平、纵面协调的线形。（6）长下坡尽头应避免急弯，以利行车安全。（7）定线应同时考虑纵面线形指标，尽量少用或不用极限纵坡，越岭线要避免反坡。穿线定点（8）注意平、纵面组合线形的要求。（9）要考虑多数经济控制点的要求，使所穿直线横向填挖基本平衡。所定线形应保证路基横向稳定性和经济性。根据经验，一般要注意暗弯勿多填、明弯勿多挖，这样，既减少土石方又保证路基稳定。（10）定线时应注意横向地形、地质、地物控制的要求，做到定的是一条线、考虑的是一条带，从整个路带范围来布置路线。（11）在横坡较陡的路段，应注意结合路基边

18、坡加固措施来安排路线，尽量避免高边坡和长深的路堑。（12）注意路线与桥涵和其它特殊构造物的配合。3曲线定线 经过穿线交点确定了路线的交点位置，在交点处还需要根据标准结合地形、地物及其它因素选择适宜的平曲线半径，控制曲线线位。1)单交点法 单交点是实地定线最常采用的方法之一。它是用一个交点来确定一段单圆曲线的插设曲线方法。方法简便，适用于一般转角不大，实地能直接钉设交点时。单交点法 半径R的大小，直接影响曲线线位，如图，当转角较大，不同半径可能使曲线线位相差几米甚至几十米。线位的移动将直接影响线形、工程数量及路基稳定，确定半径一般结合地形和其它因素按以下控制条件来选择。单交点法外距控制(即曲线中点控制) 如图根据弯道内侧的固定建筑物，确定曲线A点是不与其发生干扰的控制点，即可用皮尺量出控制的外距值E，并测出转角，即可反算确定半径。单交点法切线控制(即曲线起、终点控制) 有时路线为了控制曲线起终点位置，要求曲线的切线长为一定值，比如相邻的反向曲线间要求一定的直线长度，或者要求桥头或隧道洞口在直线上等，这时曲线半径就由控制的切线长来选定。曲线长控制 当路线转角较小，为使曲线长度满足最短曲线长度，则曲线半径最小值可反算确定。单交点法曲线上任意点控制 如图，有时路线由于桥涵人工构造物位置或原路改建的要求，控制曲线必须从任意点A通过时，可用试算法选择半径。其办法