城市道路的平面与纵断面设计

第六章城市道路路的平面面与纵断断面设计计道路中心心线在平平面上的的投影线线称为道道路的平平面线形形。道路路平面设设计的一一个主要要内容就就是关于于平面线线形的设设计。道道路的纵纵断面线线形是指指道路中中心线保保持各点点高程不不变沿里里程展开开后的立立面投影影线。纵纵断面设设计的主主要问题题也是纵纵断面线线形的设设计。6.1设计车速速道路设计计车速，，也称计计算行车车速度，，是指道道路几何何设计所所依据的的车速。。也就是是当路段段上各项项道路设设计特征征符合规规定时，，在气候候条件、、交通条条件等均均为良好好的情况况下，一一般驾驶驶人员能能安全、、舒适行行驶的最最大行车车速度。。我我国《城市道路路设计规规范》有关各类类各级道道路设计计车速的的规定参参见表4-2。12346.2道路平面面设计6.2.1平面设计计原则及及主要内内容1.平面设计计的原则则①道路平面面位置应应按城市市总体规规划道路路网布设设，即道道路平面面设计应应遵循城城市道路路网规划划。②道路平面面线形设设计应与与地形、、地质、、水文条条件等结结合起来来进行，，并应符符合各类类各级道道路的技技术指标标。③道路平面面设计应应处理好好直线与与平曲线线的衔接接，合理理地设置置缓和曲曲线、超超高、加加宽等，，合理地地确定行行车视距距并予以以的保证证。④应根据道道路类别别、等级级，合理理地设置置交叉口口、沿线线建筑物物出入口口、停车车场出入入口、分分隔带断断口、公公共交通通停靠站站位置等等。⑤平面线形形标准需需分期实实施时，，应满足足近期使使用要求求，兼顾顾远期发发展，使使远期工工程尽可可能减少少对前期期工程的的废弃。。52.平面设计计的主要要内容保证汽车车行驶的的安全、、快速、、经济和和舒适是是道路设设计的总总目标，，平面设设计也将将围绕这这个总目目标来进进行。平平面设计计的主要要内容有有：①平面线形形设计，，包括直直线、圆圆曲线、、缓和曲曲线各自自的设计计及其组组合设计计，同时时要考虑虑行车视视距问题题。②弯道部分分的特殊殊设计，，如弯道道加宽、、弯道超超高及其其加宽、、超高过过渡设计计等。③沿线桥梁梁、隧道道、道口口、平面面交叉口口、广场场和停车车场等的的平面布布设，还还有分隔隔带及其其断口的的平面布布置、路路侧带缘缘石断口口的平面面布置、、公交站站点的平平面布置置等。④道路照明明及道路路绿化的的平面布布置。66.2.2平面线形形设计平面线形形是指道道路中心心线在水水平面上上的投影影线形，，一般由由直线和和平面曲曲线(简称平曲曲线)组成。当当道路设设计车速速不高(<40km／h)时，平曲曲线主要要是圆曲曲线，此此时道路路的平面面线形可可分解为为一系列列的直线线和圆曲曲线；当当车速较较高时，，由于车车辆从直直线路段段向圆曲曲线段过过渡时，，其轨迹迹很难适适应与圆圆曲线直直接相切切的方式式，而产产生行车车轨迹与与路线的的偏离，，车速越越高、圆圆曲线半半径越小小，这种种偏离就就越大。。因此，，就需要要有一种种在直线线与圆曲曲线之间间连接过过渡的曲曲线，也也称缓和和曲线，，这种缓缓和曲线线在不同同半径曲曲线之间间的衔接接时也是是必要的的。这时时，道路路平面线线形就是是一系列列的直线线、缓和和曲线和和圆曲线线了。平平面线形形设计就就是关于于这些线线形及其其组合关关系的设设计，同同时兼顾顾纵断面面与之组组合的效效果。78平面线形形直线平曲线圆曲线缓和曲线线1.直线直线在城城市道路路平面线线形中用用得最多多，也最最简单。。直线设设计应注注意两个个问题：：*一一次直线线长度不不能太短短，即在在两个邻邻近的圆圆曲线之之间的直直线，若若太短则则不利于于在高速速行驶中中从容驾驾驶变换换方向，，也不利利于判断断直线与与曲线的的连接。。9同向曲线线间插入入短直线线10当设计车车速V≥60km／h时，直线线长度宜宜满足下下列要求求：①同向曲曲线间的的最小直直线长度度（m）宜大于于或等于于设计车车速（km／h）数值的的6倍；②反向曲曲线间的的最小直直线长度度（m）宜大于于或等于于设计车车速（km／h)数值的2倍。当设计车车速小于于60km／h，地形条条件困难难时，直直线长度度可不受受上述限限制，但但应满足足设置缓缓和曲线线的需要要。**一次直线线不能太太长，这这主要是是指车速速较高的的快速路路上，因因为长直直线容易易引起驾驾驶员的的疲劳。。国内关于于一次直直线的最最大长度度问题还还没有统统一的标标准。国国外有资资料表明明，一次次直线最最大长度度以小于于180秒（即3分种）行程为为限比较理想想。另外，在在长直线段还还应通过变化化周围环境，，设置纵坡和和竖曲线等措措施来改善行行车视觉效果果，使驾驶人人员不致很快快疲劳。112.圆曲线圆曲线具有测测设简单、曲曲率固定的特特点，它在道道路设计中使使用得非常普普遍。由于车车辆在平面圆圆曲线路段上上行驶时有其其明显的受力力特点，尤其其是在横向受受力方面，而而圆曲线的曲曲率半径和圆圆曲线长度对对横向力作用用的影响最大大，因此，圆圆曲线设计的的主要内容便便是合理确定定圆曲线半径径和圆曲线长长度。1）圆曲线上车车辆的受力特特性。（m）1213（6-2）2）圆曲线半径径的确定圆曲线最小半半径的计算式式：式中：V为车速(km／h)；μ为横向力系数数；iy为超高横坡度度，当iy的朝向背向圆圆心方向时为为负值。当公式（6-3）中的μ、iy同时取合适的的最小值时，，计算所得的的半径便是最最小半径。为了减小离心心力的作用，，弯道上的路路面通常做成成外侧高、内内侧低呈单向向横坡的形式式，这就是所所谓的“弯道道超高”。1415163）圆曲线长度度的确定对于直线与圆圆曲线直接切切向连接的平平面线形来说说，圆曲线起起着改变行车车方向，缓和和折线突变的的作用，因此此其长度不能能太短。参照照国外和国内内的经验，圆圆曲线最小长长度为车辆在在设计车速状状态下的3s行程（见表6-8）。简单的换算公公式如下：（m）173.缓和曲线汽车由直线进进入圆曲线路路段或由圆曲曲线驶入直线线路段时，其其运动轨迹是是一条曲率逐逐渐变化的曲曲线，它的形形式和长度视视行车速度、、圆曲线半径径和司机转向向的快慢而定定。在中、低低速情况下，，一般驾驶人人员都能把汽汽车保持在正正常宽度的车车道范围之内内，但在高速速行驶或圆曲曲线半径较小小时，则有可可能超出自己己的车道驶出出一条较长的的过渡性轨迹迹线，这条轨轨迹线的最大大特点就是曲曲率沿程渐变变。这就是车车速较高的道道路上必需设设置缓和曲线线的理由。从以上的考虑虑出发，我们们所设计的缓缓和曲线必须须是：①有足足够的长度；；②有合理的的曲线形式。。18根据曲率逐渐渐变化，乘客客感觉舒适和和行车时间不不宜太短分别别计算缓和曲曲线最小长度度如下表。而缓和曲线的的形式国内外外通常采用回回旋线，内容容从略。19*不设缓和和曲线的圆曲曲线半径在直线与圆曲曲线间插入缓缓和曲线后，，将产生一内内移值△R，若△R与每一车道中中的富裕宽度度相比较而言言“很小”时时，则可省略略缓和曲线，，即直线与圆圆曲线可径向向连接，因为为此时已能满满足汽车行驶驶的轨迹要求求。关于△R的临界值的取取值，城市道道路取0.20m（公路取0.1m）。204.行车视距所谓行车视距距是指从驾驶驶员视线高度度(1.1～1.2m)，能见到汽车车前方车道上上高为0.1m的物体顶点的的距离内，沿沿行车道中心心线量得的长长度，计算单单位常用米(m)。一定的行车车视距是安全全行车必要的的保证条件。。按车辆行驶驶状态要求，，行车视距分分为停车视距距、会车视距距和超车视距距三种（城市市道路设计中中通常不考虑虑超车视距））。21反应距离制动距离安全距离停车视距S停1）停停车车视视距距S停汽车车在在道道路路上上行行驶驶时时，，司司机机从从发发现现前前方方障障碍碍物物、、紧紧急急制制动动、、到到停停车车后后且且与与障障碍碍物物保保持持一一定定安安全全间间距距，，整整个个过过程程所所需需要要的的最最短短行行车车距距离离称称停停车车视视距距S停。22232）会会车车视视距距S会当两两辆辆汽汽车车在在同同一一条条行行车车道道上上相相对对行行驶驶，，发发现现时时来来不不及及或或无无法法错错车车，，只只能能双双方方采采取取制制动动措措施施，，使使车车辆辆在在未未相相撞撞之之前前安安全全停停车车的的最最短短距距离离称称为为会会车车视视距距。。会车车视视距距也也由由三三部部分分组组成成（（图图6-6），，即即①①双双方方司司机机反反应应时时间间所所行行驶驶的的距距离离；；②②双双方方汽汽车车的的制制动动滑滑行行距距离离；；③③安安全全距距离离。。由图图6-6所示示可可知知：：在实实际际应应用用中中即即取取会会车车视视距距为为停停车车视视距距的的2倍。。3）超超车车视视距距（（略略））24的，，即即道道路路平平面面视视距距保保证证问问题题；；另另一一类类是是纵纵向向上上坡坡接接下下坡坡的的上上坡坡路路段段或或有有立立交交桥桥(隧道道)的路路段段上上因因视视线线受受阻阻而而产产生生的的，，即即道道路路纵纵断断面面视视距距保保证证问问题题。。4）平平面面视视距距的的保保证证道路路上上视视距距保保证证的的问问题题分分为为两两类类：：一一类类是是平平面面曲曲线线路路段段，，即即弯弯道道内内侧侧由由于于路路侧侧的的树树木木、、建建筑筑物物、、路路堑堑边边坡坡等等的的遮遮挡挡而而引引起起25最大大横横净净距距横净净距距横净净距距：：平平曲曲线线上上，，行行车车视视距距长长度度内内，，行行车车轨轨迹迹线线与与行行车车视视距距两两端端点点连连线线间间的的垂垂直直距距离离，，其其中中最最大大值值为为最最大大横横净净距距。。2627圆曲曲线线几几何何元元素素为为：：286.2.2平面面设设计计6.平曲曲线线最最小小长长度度（（p181）*当当仅仅有有圆圆曲曲线线，，无无缓缓和和曲曲线线时时，，圆圆曲曲线线长长度度应应满满足足表表6-8中圆圆曲曲线线最最小小值值；；*当当既既有有圆圆曲曲线线，，又又有有缓缓和和曲曲线线时时，，应应保保证证满满足足表表6-8中平平曲曲线线最最小小值值；；*当当无无圆圆曲曲线线，，仅仅有有缓缓和和曲曲线线时时，，亦亦应应满满足足表表6-8中平平曲曲线线最最小小值值。。换句句话话说说，，当当无无缓缓和和曲曲线线时时，，应应保保证证设设计计车车速速的的3秒行行程程；；当有有缓缓和和曲曲线线时时，，应应保保证证设设计计车车速速的的6秒行行程程；；29小转转角角平平曲曲线线最最小小长长度度（（p181）道路路设设计计时时，，在在地地形形条条件件许许可可的的情情况况下下，，路路线线的的转转角角争争取取用用得得小小一一些些，，以以便便达达到到路路线线顺顺直直的的目目的的。。但但转转角角太太小小，，对对于于行行车车来来说说，，也也存存在在问问题题，，主主要要是是容容易易造造成成视视觉觉错错误误。。目目前前，，各各国国基基本本上上认认为为转转角角小小于于7°时，，容容易易引引起起驾驾驶驶员员的的错错觉觉，，把把曲曲线线长长度度误误认认为为比比实实际际的的短短，，这这对对于于车车辆辆行行驶驶安安全全显显然然是是不不利利的的，，而而且且这这种种现现象象转转角角越越小小越越明明显显。。所所以以，，转转角角越越小小越越要要插插入入长长一一些些的的曲曲线线，，使使其其产产生生道道路路在在顺顺适适转转弯弯的的感感觉觉。。小小转转角角曲曲线线的的最最小小长长度度与与转转角角α成反比，规范范值详见表6-9。当路线转角角<2°时，采用2°计算其长度，，以避免曲线线过长而产生生负面效果。。30316.2.3弯道特殊设计计超高、超高缓缓和段概念有超高(Rmin(80)=1000m)必有缓和曲线线（Rmin(80)=2000m）图6-1332弯道超高设计计解决四个问问题：①本弯道是否需需要设置超高高？由表6-4确定；②确定超高值？？由表6-3确定；③确定超高缓和和段长度？由超高渐变率率和超高横坡坡度可计算求求得其长度，，与该弯道曲曲线所应设的的缓和曲线长长度比较，二二者取大值统统一作为缓和和曲线长和超超高渐变段长长。（见公式式6-52和表6-10）④超高方式及及过渡方式（（图6-14，图6-15）3334加宽、加宽缓缓和段概念汽车在弯道上上行驶时，其其车体(车厢)实际上与道路路轴线成一定定夹角，故所所占道路宽度度比直线路段段要宽。因此此，弯道上路路面必须加宽宽以适应这种种要求，否则则弯道路段行行车时，尤其其是车辆并行行时的横向安安全距离就不不够，容易造造成交通事故故。有加宽（R≤250m)必有超高和缓缓和曲线（除除V<40km/h，这时用直线代替了了缓和曲线））。加宽通常在弯弯道内侧，圆圆曲线部分实实现全值加宽宽，在直线和和圆曲线之间间设置加宽过过渡段实现加加宽过渡。加宽过渡段与与超高缓和段段和缓和曲线线共长，在此此长度内，以以直线或曲线线加宽形式完完成加宽过渡渡。3536376.3道路纵断面设设计6.3.1设计原则（1）道路纵断面面设计应参照照城市规划控控制标高，并并适应临街建建筑物立面布布置及沿线范范围内地面的排水水。（2）为保证行车车安全、舒适适，纵坡宜缓缓顺，起伏不不宜频繁。（3）山城道路及及新辟道路的的纵坡设计应应综合考虑土土石方工程量量平衡，合理理确定路面设设计标高。（4）对于机动车车和非机动车车混合行驶的的车行道，应应按非机动车车爬坡能力设设计道路纵坡坡。（5）纵断面设计计应对沿线地地形、地物、、地质、水文文、气候、地地下管线和排排水要求综合合考虑。386.2设计内容（1）纵坡设计：：包括坡度设设计和坡长设设计；（2）竖曲线设计计：在两条相相邻坡度线的的交汇处即变变坡点处，设设置适当曲率率和适当长度度的竖向曲线线，以缓和坡坡度的变化，，保证行车的的平稳和舒适适；（3）视距验算：：纵断面上产产生视距不足足的情况主要要在小半径的的凸形曲线处处和设置立交交桥的凹形曲曲线路段，在在这些地方应应进行视距验验算，避免出出现视距不足足的情况发生生；（4）锯齿形街沟沟的设计：在在道路纵坡<0.3％时，其街沟沟的纵向排水水能力很差，，为此，需要要人为调整加加大街沟沟底底纵坡，锯齿齿形街沟(或称齿形街沟沟)便是一种好的的办法；（5）平面及纵断断面组合设计计。396.3.4纵坡度及坡长长1.纵坡度道路纵坡度的的设计包括最最大纵坡和最最小纵坡两个个方面。为保保证车辆能以以适当的车速速在道路上安安全行驶而确确定的纵坡最最大值称为最最大纵坡，其其数值大小与与设计车型的的动力性能有有关。最小纵纵坡是针对城城市道路的特特殊排水方式式而确定的。。城市道路的的雨水是通过过道路范围内内的街沟（或或称偏沟）排排除的，而一一般情况下，，街沟沟底纵纵坡与道路平平行，倘若道道路纵坡为零零或者很小，，则街沟水的的纵向流动就就会很缓慢，，从而影响道道路雨水的迅迅速排除。为为此，《城市道路设计计规范》规定城市道路路最小纵坡为为0.5％，困难地方方为0.3％。40机动车道最大大纵坡详见表表6-16。非机动车最大大纵坡《城市道路设计计规范》规定为3.5％。当机动车与非非机动车同一一断面时，最最大纵坡只能能以非机动车车为准。41422.坡长受车辆动力性性能的限制，，当道路纵坡坡大于某一坡坡度值时，上上坡车辆将作作减速行驶，，坡道越长，，车速下降得得越快，以至至降到道路设设计不能容许许的车速；反反之，下坡车车辆将作加速速行驶，坡道道越长，车速速增加越快，，制动器长时时间工作容易易发热失灵，，从而导致行行车危险。从从这个意义上上讲，对于这这一类纵坡度度的路段，必必须限制其坡坡段长度，以以保证道路整整体车速的均均衡性及道路路通行能力的的一致性，这这便是最大坡坡长限制。《城市道路设计计规范》分别对机动车车道纵坡限制制长度和非机机动车道纵坡坡限制长度作作了明确规定定，详见表6-18和表6-19。43表6-19略。44在道路纵断面面设计过程中中，两个坡度度值较大的相相邻、同坡向向纵坡路段的的中间，应设设置一段较小小坡度的路段段，以便上坡坡车辆加速积积蓄动能，继继续爬坡；下下坡车辆的制制动器有歇息息的机会，不不致过热而失失灵。这中间间的较小坡度度的路段，通通常称作缓坡坡路段，其长长度不能太短短，否则达不不到加速积蓄蓄动能或减速速利于制动的的目的。另外，为避免免齿形纵断面面出现，每一一坡度线长度度也不应过短短，坡长过短短，道路纵坡坡变化频繁，，将严重影响响车辆行驶的的平顺性及道道路线形美观观。因此，对对道路的最小小纵坡长度也也应进行限制制，通常是按按10秒行程来考虑虑的。《城市道路设计计规范》值详见表6-20。纵断面设计应应注意：对于于纵坡度而言言，既不能太太大，也不能能太小；对于于纵坡长而言言，既不能太太长，也不能能太短。456.3.5竖曲线设计1.竖曲线参数及及曲线要素计计算向着路线前进进方向，相邻邻两纵坡坡度度值分别为,上坡为“+”，下坡为“-”；相邻两坡度度代数差记为为为”+“，恒为凹形变变坡；为”-“，恒为凸形变变坡。462