《道路勘测设计》6-3-1平面设计

1、道路勘测设计6-3-1平面设计第一页，共28页。第3章 平面设计 道路是一条三维空间的实体。 它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。 路线：是指道路中线的空间位置。 路线平面图：路线在水平面上的投影为路线的平面。 路线纵断面图：沿道路中线的竖向剖面图，再行展开即是路线的纵断面。 路线横断面图：道路中线上任意一点的法向切面是道路在该点横断面。 路线设计：指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。3.1 道路平面线形概述 路线平面设计： 路线纵断面设计： 路线横断面设计： 路线平面设计：在路线平面图上研究道路的基本走向及线形的过程。第二页，共28页。（1）轨迹连续。这个轨

2、迹是连续的和圆滑的，即在任何一点不出现错头和破折；汽车行驶轨迹的几何特征第三页，共28页。汽车行驶轨迹的几何特征（2）曲率连续。其曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。（1）轨迹连续。这个轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点不出现错头和破折；第四页，共28页。汽车行驶轨迹的几何特征（3）曲率变化连续。其曲率的变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。（2）曲率连续。其曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。（1）轨迹连续。这个轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点上下出现错头和破折；第五页，共28页。平面线形要素（三要素）行驶中汽车的导向轮与车身纵轴之间的关系： 1角

3、度为零： 2角度为常数： 3角度为变数：汽车行驶轨迹线曲率为0直线曲率为常数圆曲线曲率为变数缓和曲线现代道路平面线形正是由上述三种基本线形构成的，称为平面线形三要素。第六页，共28页。3.2 直线3.2.1 直线的特点 优点：直线距离短，直捷，通视条件好。汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。便于测设。 缺点：直线线形灵活性差，大多难于与地形相协调，若长度运用不当，不仅破坏了线形的连续性，也不便达到线形设计自身的协调。过长的直线易使驾驶人感到单调、疲倦；难以准确目测车间距离。第七页，共28页。3.2.2 直线的运用 1. 宜采用直线线形的路段：（1）不受地形、地物限制的平坦地区或山

4、间的开阔谷地；（2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区；（3）长的桥梁、隧道等构造物路段； （4）路线交叉点及其前后；（5）双车道公路提供超车的路段。第八页，共28页。（3）长直线与大半径凹竖曲线组合为宜，以使生硬呆板的直线得到一些缓和。2. 当采用长的直线线形时，应注意的问题：（1）在直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡更易导致高速度。（2）长直线尽头的平曲线半径应尽量大一些，以保证线形的连续性，除了保证曲线超高、视距等符合相应的规定外，还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等必要的安全措施。长直线与直坡组合长直线与凹形竖曲线组合第九页，共28页。（3）长直线与大半径凹竖曲

5、线组合为宜，以使生硬呆板的直线得到一些缓和。2. 当采用长的直线线形时，应注意的问题：（1）在直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡更易导致高速度。（2）长直线尽头的平曲线半径应尽量大一些，以保证线形的连续性，除了保证曲线超高、视距等符合相应的规定外，还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等必要的安全措施。（4）道路两侧过于空旷时，宜采取植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善单调的景观。第十页，共28页。标准规定：直线的最大与最小长度应有所限制。一条公路的直线与曲线的长度设计应合理。（1）直线的最大长度（标准未明确规定）直线的最大长度（以米计）为20V（设计速度，km/h）合理利

6、用地形和避免采用长直线。（2）直线的最小长度同向曲线间的直线最小长度规范：同向曲线间的最短直线长度以不小于设计速度的6倍为宜（6V）。3. 直线长度的限制 反向曲线间的直线最小长度规范规定：反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以kmh计）的2倍为宜。同向曲线间插入短直线透视图第十一页，共28页。标准规定：直线的最大与最小长度应有所限制。一条公路的直线与曲线的长度设计应合理。（1）直线的最大长度（标准未明确规定）直线的最大长度（以米计）为20V（设计速度，km/h）合理利用地形和避免采用长直线。（2）直线的最小长度同向曲线间的直线最小长度规范：同向曲线间的最短直线长度以不小于设计速

7、度的6倍为宜（6V）。3. 直线长度的限制 反向曲线间的直线最小长度规范规定：反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以kmh计）的2倍为宜。回头曲线间的最小直线长度： 规范规定两回头曲线之间，即由一个回头曲线的终点至下一个回头曲线的起点的距离，最好能满足表的要求：第十二页，共28页。回头曲线间的最小长度第十三页，共28页。 3.3.1 圆曲线的几何元素路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、双交点或多交点曲线、虚交点曲线、回头曲线等中一般均包含了圆曲线。3.3 圆曲线特点：圆曲线具有易与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。 圆曲线几何元素为：第十四页，共28页

8、。 计算基点为交点里程桩号，记为JD， 曲线主点里程桩号计算 ZY=JD-T YZ=ZY+L QZ=ZY+L/2 JD=QZ+J/2第十五页，共28页。1.圆曲线半径的计算公式与影响因素根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径：横向力X：3.3.2 圆曲线半径XYih在公路等级和地形条件已定时，设计车速也就唯一确定了，圆曲线半径的大小取决于横向力系数和曲线的横坡度ih的取值范围。 曲线内侧取“+”曲线外侧取“-”第十六页，共28页。 1）考虑汽车行驶的横向稳定性 汽车能在弯道上行驶的基本前提是轮胎不在路面上滑移，这就要求横向力系数低于轮胎与路面之间所能提供的横向摩阻系数f: f f与车速、路

9、面种类及状态、轮胎状态等有关，一般在干燥路面上约为0.40.8，在潮湿的黑色路面上汽车高速行驶时，降低到0.250.40。路面结冰和积雪时，降到0.2以下，在光滑的冰面上可降到0.06（不加防滑链）。（1）横向力系数的确定：第十七页，共28页。弯道上行驶的汽车，在横向力作用下，弹性的轮胎会产生横向变形，使轮胎的中间平面与轮迹前进方向形成一个横向偏移角。（1）横向力系数的确定： 1）考虑汽车行驶的横向稳定性 2）考虑驾驶操作图第十八页，共28页。由于横向力的影响，行驶在曲线上的汽车比在直线上的燃料消耗和轮胎磨损都要大。 （1）横向力系数的确定： 1）考虑汽车行驶的横向稳定性 2）考虑驾驶操作 3

10、）考虑燃料消耗和轮胎磨损第十九页，共28页。（1）横向力系数的确定： 1）考虑汽车行驶的横向稳定性 2）考虑驾驶操作 3）考虑燃料消耗和轮胎磨损 4）考虑乘车的舒适性 值的增大，乘车舒适感恶化。 当0.10时，不感到有曲线存在，很平稳； 当= 0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳； 当= 0.20时，己感到有曲线存在，稍感不稳定； 当= O.35时，感到有曲线存在，不稳定； 当= 0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感。值的采用影响到行车的安全、经济与舒适等。在计算最小平曲线半径时，应综合考虑以上各方面的因素采用一个适当的值。经分析得出的取值范围：值最好0.10，最大0.16。第二十页，共28

11、页。1）最大超高横坡度ib,max： ib,maxfw式中：一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数。（2）超高横坡度ib第二十一页，共28页。2）最小超高横坡度ib,max 道路的超高横坡度不应该小于道路直线段的路拱横坡度，否则不利于道路的排水，因此有：（2）超高横坡度ib第二十二页，共28页。 标准中规定的最小平曲线半径是汽车在曲线部分能安全而又顺适的行驶的条件而确定的。 最小平曲线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，并使乘车人感觉良好的曲线半径值。2.圆曲线最小半径的计算XYih曲线内侧取“+”曲线外侧取“-”试着计算一个值第二十三页，共28页。 极限最小半径是指各级公路对按计算行车速度行驶的车辆，能保证其安全行车的最小允许半径。 （1）极限最小半径的计算第二十四页，共28页。 一般最小半径是指各级公路按设计速度行驶的车辆能保证安全、舒适行车的最小允许半径。（2）一般最小半径第二十五页，共28页。 圆曲线半径大于一定数值时，可以不设置超高，而允许设置等于直线路段路拱的反超高。 从行驶的舒适性考虑，必须把横向力系数控制到最小值。(3)不设超高的最小半径=0