城市道路的平面与纵断面设计(77页)

1、第六章 城市道路的平面与纵断面设计主要内容：第一节 城市道路的平面设计第二节 城市道路的纵断面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 第一节 城市道路的平面设计 道路设计车速，也称计算行车速度，是指道路几何设计所依据的车速。 设计车速的大小对道路弯道半径、弯道超高、行车视距等线形要素的取值及设计起着决定作用。一、平面线形分类表 城市道路设计车速 道路类别快速路主干路次干路支 路道路级别设计车速km/h80，6060，5050，4040，3050，4040，3030，2040，3030，2020注：条件许可时，宜采用大值 1、设计车速平面线

2、形：道路中心线在平面上的投影线。2、平面基本线形 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，“平面线形三要素”。（1）直线2、平面基本线形 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、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。直线的优点里程最短定线、设计、量距、绘图、计算、放样方便无视距障碍驾驶方便车辆不受离心力作用，乘车舒适直线的缺点对地形适应性差行车单调，易产生疲劳描述直线

3、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 同向曲线间最小长度 设计速度60km/h，同向曲线间直线的最小长度(m)以不小于设计车速的6倍为宜。描述直线的指标 反向曲线间最小长度 设计速度60km/h，反向曲线间直线的最小长度(m)以不小于设计车速的2倍为宜。确定圆曲线最小半径的原则 圆曲线最小半径是以汽车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

4、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。（2）圆曲线极限最小半径（设超高最小半径） 车辆在设置超高的曲线上安全行驶，满足最低舒适性要求的半径规定值。尽量避免使用，只有当路线受地形或其他条件限制时方可使用。计算车速(km/h)806050403020设超高最小半径250150100704020设超高推荐半径 通常情况下采用的最小半径，兼顾汽车行驶的要求与使用上的可能，设计时建议的最小值，设超高。计算车速(km/h)806050403020设超高推荐半径4003002001508540不设超高最小半径 道路曲线半径越大、离心力越小时，汽车沿双向路拱（不设超

5、高）外侧行驶的路面摩擦力，足以保证汽车行驶安全稳定采用的最小半径。计算车速(km/h)806050403020不设超高最小半径100060040030015070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。计算车速(km/h)不设超高最小半径设超高推荐半径值设超高最小半径值60600300150描述圆曲线的指标最小圆曲线长度 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。 计算车速(km/h)806050403020最小圆曲线

6、长度705040352520圆曲线的优点测设简单，曲率固定符合地形、布线灵活线形优美圆曲线的缺点路线较直线长行车受力复杂视距受阻施工等工作量大、计算复杂 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。使直线和圆曲线之间过渡平稳，行车舒适，作为超高、加宽的缓和带。 （3）缓和曲线 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 不设缓和曲线的最小圆曲线半径计算车速(km/h)80605040规范值20001000700500 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

7、宜太短；超高过渡宜平缓 。 缓和曲线的指标 缓和曲线最小长度计算车速(km/h)806050403020规范值705045352520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。二、平面线形的组合 在宽阔的平原微丘区，路线应直捷顺畅。 在起伏的山岭和丘陵地区，线形以曲线为主。 在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以

8、直线为主。 设计车速40km/h，可不设缓和曲线；设计车速40km/h，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。直线与曲线的组合方式 直线+圆曲线RV=60km/h,R1000m直线与曲线的组合方式设计车速40km/h，圆曲线半径小于不设缓和曲线的最小圆曲线半径时采用。 直线+缓和曲线+圆曲线V=60km/h,R600m设计车速40km/h，符合下列条件之一时，可采用复曲线。小圆半径大于或等于不设缓和曲线的最小圆曲线半径；小圆半径小于不设缓和曲线的最小曲线半径，但大圆与小圆的内移值之差0.1m；大圆半径与小圆半径之比值1.5。曲线与曲线的组合方式 设缓和曲线的复曲

9、线V=60km/h,R1000m 行车视距是指从驾驶员视线高度(1.11.2m)，能见到汽车前方车道上高为0.1m的物体顶点的距离内，沿行车道中心线量得的长度，计算单位常用米(m)。一定的行车视距是安全行车必要的保证条件。 按车辆行驶状态要求，行车视距分为停车视距、会车视距和超车视距三种。三、行车视距行车视距h2=0.1mh1= 1.11.2m 汽车在道路上行驶时，司机从发现前方障碍物、紧急制动、到停车后且与障碍物保持一定安全间距，整个过程所需要的最短行车距离称停车视距S停。1、停车视距S停反应距离制动距离安全距离停车视距 S停1、停车视距S停计算车速(km/h)806050403020S停规

10、范值1107060403020为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200米，150米，100米，50米等距离法，将标志放在右侧。为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200米，150米，100米，50米等距离法，将标志放在右侧。英国公路上最近采用路面划标线的办法，使车辆保持两个波距。英国公路上最近采用路面划标线的办法，使车辆保持两个波距。 当两辆汽车在同一条行车道上相对行驶，发现时来不及或无法错车，只能双方采取制动措施，使车辆在未相撞之前安全停车的最短距离称为会车视距。 在实际应用中取会车视距为停车视距的2倍。2、会车视距S会反应距离制动距离安全距离会车视距 S会121212制动

11、距离反应距离计算车速(km/h)806050403020S停规范值1107060403020S会规范值2201401208060402、会车视距S会 汽车行驶时为超越前车所必需的视距。 城市道路设计中通常不考虑超车视距。3、超车视距S超 道路上视距保证的问题分为两类：一类是平面曲线路段，即弯道内侧由于路侧的树木、建筑物、路堑边坡等遮挡而引起的，即道路平面视距保证问题；4、平面视距的保证另一类是纵向上坡接下坡的上坡路段或有立交桥(隧道)的路段上因视线受阻而产生的，即道路纵断面视距保证问题。横净距：平曲线上，行车视距长度内，行车轨迹线与行车视距两端点连线间的垂直距离，其中最大值为最大横净距。4、平

12、面视距的保证最大横净距一般横净距 在弯道上，当汽车在双向横坡的车道外侧行驶时，车重的水平分力将增大横向侧滑力。当采用的圆曲线半径小于不设超高的最小半径时，为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将曲线段的外侧路面横坡做成与内侧路面同坡度的单坡横断面，称为超高。 四、弯道超高与加宽 1、弯道超高 汽车在弯道上行驶时，其车体实际上与道路轴线成一定夹角，所以所占道宽度比直线路段要宽，必须加宽车辆有足够的安全净距。 2、弯道加宽1汽车在圆曲线上行驶时，各个车轮的轨迹半径是不相等的，后轴内侧车轮的行驶轨迹半径最小，前轴外侧车轮的行驶轨迹半径最大。因而在圆曲线半径较小时，车道内侧需要更宽一些的路面以满

13、足后轴外侧车轮的行驶轨迹要求，故当曲线半径小时需要加宽曲线上的行车道宽度。汽车在圆曲线上行驶时，驾驶员不可能将前轴中心的轨迹操纵的完全符合理论轨迹，而是有一定的摆幅（其摆幅值的大小与实际行车速度有关），汽车在圆曲线上行驶时的摆幅要比直线上大。所以，当圆曲线半径小时，要加宽曲线上的行车道宽度，以利于安全。圆曲线上设置加宽的原因圆曲线上弯道加宽圆曲线半径250m时，应在圆曲线内侧加宽。弯道加宽值R(200,250(150,200(100,150(60,100(50,60(40,50(30,40小客车加宽值0.280.300.320.350.390.40.45内侧加宽：直线路段（不加宽）加宽缓和段（

14、内侧）圆曲线路段（内侧加宽）对称加宽：小半径弯道时，考虑到对称于中心线上设置加宽较为有利，可采用弯道内外两侧同时加宽，其每侧的加宽值为全加宽值的1/2。弯道加宽过渡形式1、一般原则五、平面图绘制（1）平面线形连续、顺势，应与地形、地物相适应，与周围环境相协调；（2）满足行驶力学上的基本要求和视觉上、心理上的要求；（3）保证平面线形的均衡与连贯；（4）避免连续急弯的线形。2、设计步骤（1）初步拟定平面线形；（2）选用弯道平曲线半径；（3）编制里程桩；（4）确定道路红线；（5）绘制平面图。道路平面线形设计2、设计步骤（1）初步拟定平面线形；（2）选用弯道平曲线半径；（3）编制里程桩；（4）确定道路

15、红线；（5）绘制平面图。 由于自然因素的影响以及经济性考虑，路线纵断面总是空间上有起伏的。路线纵断面设计：在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡段变化的过程，确定纵断面线形的几何构成及有关尺寸。路线纵断面图：沿道路中线所作的竖向剖面图。它反映沿途地面和路线在竖向的高低起伏情况和有关数据。依据：汽车的动力特性，道路等级，沿线地形、地质、水文、土地利用，路基稳定、排水，工程经济性等。第二节 城市道路的纵断面设计一、纵断面基本概念与术语地面线：根据各中桩地面高程而点绘成的一条不规则的折线。它反映了原地面的起伏情况；设计线：它是根据设计计算后确定出来的一条形状规则的几何线形。它反映了道路的起伏和高程，由

16、直线和竖曲线构成。路线纵断面图构成 原地面线用细实线将相邻点连成，设计线用粗实线绘制。 原地面线与设计线离开越多，反映填挖数值越大，工程量也越大。地面高程：中桩所在地面点的高程；设计高程：设计线的高程；填挖高度：同一桩号处设计高程与地面高程之差，填、挖应分开填写；路基高度：路基边缘高程与地面高程的高差。坡度及距离：各坡段的坡度及相邻变坡点之间的距离；直线与平曲线：标明平面线形。主要用于平纵协调之用；竖曲线图标：标注竖曲线的位置及参数。基本术语道路设计高程所指向位置的规定一块板、三块板： 路面中心线处城市道路、改建公路（二级、三级、四级公路） 路基边缘新建公路（二级、三级、四级公路）。在平曲线段

17、指设立超高、加宽前的路基边缘标高。二块板、四块板： 中央分隔带外侧边缘城市道路（少用），新建或改建高速公路、一级公路（常用） 中央分隔带中线（绿化带表面）改建公路高速公路、一级公路（罕用）。 中央分隔带中线（路面延伸至中线处）城市道路（常用），改建公路高速公路、一级公路（少用）。二、设计内容纵坡设计：包括坡度设计和坡长设计；竖曲线设计：在两条相邻坡度线的交汇处即变坡点处，设置适当曲率和适当长度的竖向曲线，以缓和坡度的变化，保证行车的平稳和舒适；视距验算：纵断面上产生视距不足的情况主要在小半径的凸形曲线处和设置立交桥的凹形曲线路段，在这些地方应进行视距验算，避免视距不足的情况发生；锯齿形街沟的设

18、计：在道路纵坡小于0.3时，其街沟的纵向排水能力很差，为此，需要人为调整加大街沟沟底纵坡，锯齿形街沟(或称齿形街沟)便是一种好的办法；平面及纵断面组合设计。三、纵坡 道路中线两点间的高差与水平距离的比值（以 %计）称为纵坡或坡度。 从路线起点至止点的方向看，路线升高为上坡，降低为下坡。规定：纵坡上坡为“+”，下坡为“-”。 例如：5.3%为上坡， - 2.8%为下坡。纵坡的定义 指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。它是道路设计时的一个重要指标。它关乎到汽车行驶速度、运输效益、行车安全、道路工程量与造价等。最大纵坡 1、高原为什么最大纵坡要折减？ 在高海拔地区，因空气密度下降而使汽车发动

19、机的功率、汽车的驱动力以及空气阻力降低，导致汽车的爬坡能力下降。另外，汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。 2、怎么折减？ 位于海拔3000m以上的高原地区，对道路最大纵坡度折减。最大纵坡的高原纵坡折减 在为保证路面、边沟排水顺畅，道路一般应考虑设置不宜小于0.3%的纵坡 。最小纵坡 坡段起止点间（即前后变坡点之间）的水平距离称为坡长。1、 最大坡长限制 长距离大坡对行车不利。持续上坡易使发动机过热影响机械效率；持续下坡刹车频繁危及安全。坡长限制 非机动车车行道纵坡度宜小于2.5%。大于或等于2.5%时，应按下表规定限制坡长。 坡长过短，行车频繁颠簸；坡差较大时易造成视线中断；不易设置竖曲线

20、。最小坡长1、城市道路 当道路纵坡度超过5%，应在不大于最大坡长的坡段之间设置缓和坡段。缓和段的坡度为3%，长度应符合最小坡长的规定。2、公路 连续上坡或下坡时，应在不大于最大坡长的坡段之间设置缓和坡段。 缓和坡段的纵坡应不大于3，其长度应符合纵坡长度的规定。缓和坡段 由多个坡段组成的一段路线，其起止点高差与路线总长的比值。它是衡量纵断面线形质量的一个重要指标。平均纵坡 在平曲线路段，最大坡度既不在纵坡方向上，也不在超高方向上，而是在纵坡和超高的合成方向上。这个最大坡度称为合成坡度，又叫做流水线坡度。合成坡度 当合成坡度过大时，易产生附加阻力（上坡时），或使汽车重心偏移，沿合成坡方向滑移。故应加以限制。合成坡度四、竖曲线 纵断面上相邻两段不同坡