道路勘测设计课件

2011道路勘测设计（第

2011道路勘测设计（第

1内容提要2011内容提要20112第一节概述一、路线的相关概念

道路：一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等组成的空间带状构造物。

路线：道路中线的空间位置。

线形：道路中心线的立体形状。

路线平面：路线在水平面上的投影。

路线纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的断面（展开是指展开平面、纵坡不变）。

路线横断面：中线上任一点的法向切面。

路线设计：确定路线空间位置和各部分的几何尺寸。2011第一节概述一、路线的相关概念20113道路勘测设计课件4

道路勘测设计课件5ZHHYYHHZZYYZQZQZ直线缓和曲线圆曲线2011ZHHYYHHZZYYZQZQZ直线缓和曲线圆曲线20116二、汽车行驶轨迹与道路平面线形（一）汽车行驶轨迹行驶中的汽车其重心的轨迹在几何性质上有以下特征：①轨迹是连续的、圆滑的，任一点不出现折转和错位。②轨迹曲率是连续的，任一点不出现两个曲率值。③轨迹的曲率变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率值。2011二、汽车行驶轨迹与道路平面线形（一）汽车行驶轨迹20117道路勘测设计课件8经分析，上述特征与汽转向机构中导向轮与车身纵轴面之间的角度（称转向角）有关，即：1、当汽车转向角为0时，其轨迹为直线；2、当汽车转向角为变数时，其轨迹为曲率渐变的曲线（即缓和曲线）3、当汽车转向角为常数时，其轨迹为圆曲线。2011经分析，上述特征与汽转向机构中导向轮与车身纵轴面之间的角度（9

直线－圆－直线:

不满足第二、三条性质，但满足第一条要求，满足了车辆的直行和转向要求，可作为低等级山区道路采用。2011直线－圆－直线:201110直－缓－圆－缓－直:

为满足第二条要求，在直线与圆曲线间引入了一条曲率逐渐变化的“缓和曲线”，使整条线形符合汽车行驶轨迹特性的第一条和二条，保持了线形的曲率连续。它不满足第三条要求，不是最理想的，但与汽车行驶轨迹接近，国内外普遍采用。2011直－缓－圆－缓－直:201111

平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。道路平面线形设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求，合理地确定各线形要素的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。对于车速较高的道路，线形设计还应考虑汽车行驶美学及驾驶员视觉和心理上的要求。三、路线平面设计的内容2011平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。三、路线平面12第二节直线一、直线的特点

优点：两点之间距离最短。具有短捷、直达的印象。行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。测设简单方便（用简单的就可以精确量距、放样等）。在直线上设构造物更具经济性。2011第二节直线一、直线的特点201113缺点：直线单一无变化，与地形及线形自身难以协调。过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时，易使驾驶人员感到单调、疲倦。在直线纵坡路段，易错误估计车间距离、行车速度及上坡坡度。易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速行驶。2011缺点：201114二、直线的最大长度和最小长度1．直线的最大长度

我国《标准》和《规范》对直线的最大长度没有具体的规定，但原则规定直线的最大长度应有所限制，尽量避免长直线。

最大长度主要应根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来确定。

一般认为：直线的最大长度在城镇附近或其他景色有变化的地点大于20V是可以接受的；在景色单调的地点最好控制在20V以内；而在特殊的地理条件下应特殊处理。2011二、直线的最大长度和最小长度1．直线的最大长度201115当直线长度大于1km时，可采用下列技术措施予以弥补：纵坡不应过大，一般应小于3%。同大半径凹型竖曲线结合为宜。两侧地形过于空旷时，宜采取栽植不同树种或设置一定建筑物等措施。长直线或长下坡尽头的平曲线，应对路面超高、停车视距等进行检验，必要时须采用设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。2011当直线长度大于1km时，可采用下列技术措施予以弥补：201116

哪一个最优？哪一个最优？172011美国俄勒冈州典型沙漠公路2011美18香榭丽舍与凯旋门2011香201119德国柏林2011德国柏林201120

相邻两曲线之间应有一定长度的直线，这个直线是指前一曲线的终点（HZ或YZ）到后一曲线的起点（ZH或ZY）之间的长度。

（1）同向曲线间的直线最小长度

同向曲线：是指两个转向相同的相邻曲线之间连以直线而形成的平面线形。

断背曲线：同向曲线间直接相连或以短直线相连。2．直线的最小长度2011相邻两曲线之间应有一定长度的直线，这个直线是指前一曲21断背曲线2011断背曲线201122断背曲线的错觉

①当直线较短时，在视觉上容易形成直线与两端曲线构成反弯的错觉；②当直线过短甚至把两个曲线看成是一个曲线。危害：

破坏了线形的连续性，造成驾驶操作失误，应尽量避免。解决办法：因为是视觉上的判断错觉，最好的办法是在两同向曲线间插入长的直线段，让驾驶员在前一个曲线上看不到下一个曲线。在满足行车视距的前提下，采取借用曲线内侧山丘地形或人工种植遮挡性树木等手段，避免两曲线和中间直线全部进入驾驶员的视野。中间直线段上尽量避免设置凹型竖曲线，以避免反弯错觉加剧。2011断背曲线的错觉201123《规范》规定：

当设计速度≥60km/h时，同向曲线间的直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜；当地形条件及其它特殊情况限制时，最小直线长度不得小于设计速度(以km/h计)的3倍。

对于设计速度≤40km/h时，参考执行即可。在受到条件限制时，宜将同向曲线改为大半径曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或C形曲线。2011《规范》规定：201124（2）反向曲线间直线的最小长度

反向曲线：两个转向相反的相邻曲线之间连以直线所形成的平面线形。对反向曲线间直线最小长度的规定，主要考虑考虑到其超高和加宽缓和的需要，以及驾驶人员操作的方便。

2011（2）反向曲线间直线的最小长度反向曲线：两个转向相反25《规范》规定：当设计速度≥60km/h时，反向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的2倍为宜。当设计速度≤40km/h时，可参照上述规定执行。当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相连，构成S型曲线。

2011《规范》规定：201126（3）相邻回头曲线间的直线最小长度

回头曲线是指山区公路为克服高差在同一坡面上回头展线时所采用的曲线。

《路线规范》规定在回头曲线之间，前一回头曲线的终点至后一回头曲线的起点距离在设计速度为40Km/h、30Km/h、20Km/h时，分别应不小于200m,150m,100m。2011（3）相邻回头曲线间的直线最小长度201127河南省辉县的山区农村公路新疆海拔3100米的天山公路川藏公路河南省辉县的山区农村公路新疆海拔3100米的天山公路川藏公路28

采用直线线形时必须注意线形与地形的关系，在运用直线线形并决定其长度时，必须慎重考虑，一般不宜采用长直线。路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷地带；

城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区；

长大桥梁、隧道等构造物路段；

路线交叉点及其附近；双车道公路提供超车的路段。三、直线的运用2011采用直线线形时必须注意线形与地形的关系，在运用29XY直线的计算XY直线的计算30第三节圆曲线

一、圆曲线的特点

各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆曲线。圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点：曲率1/R=常数，测设和计算简单；比直线更能适应地形的变化；在圆曲线上行驶要受到离心力的作用；要比在直线上行驶多占用道路宽度；在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差。

2011第三节圆曲线

一、圆曲线的特点各级公31二．汽车行驶时的横向稳定性

1.汽车在弯道上行驶所受的离心力YX假定：汽车在圆曲线上作匀速圆运动。离心力：汽车在弯道上由于惯性产生离心力作用点：汽车重心方向：水平背离圆心大小：

2011二．汽车行驶时的横向稳定性

1.汽车在弯道上行驶所受的离32超高：为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲线上的路面做成外侧高、内侧低呈单向横披的形式，称为横向超高。离心力的影响：对汽车在平曲线上行驶的稳定性影响很大，可能产生横向滑移或横向倾覆。2011201133

2.曲线上汽车的受力分析

将离心力F和车重分解为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力，即：横向力：X＝Fcosα－GSinα

竖向力：Y＝FSinα＋Gcosαα很小，可以认为sinα≈tgα＝ih

，cosα≈1，ih称为横向超高坡度2011

2.曲线上汽车的受力分析

将离心力F和车重分解34

引入横向力系数μ，作为衡量稳定性程度的指标，其意义为单位车重的横向力，即

用V（km/h）表达上述公式，则：2011引入横向力系数μ，作为衡量稳定性程度的指标，其353.横向倾覆条件分析

横向倾覆：汽车在横向力的作用下，可能产生绕外侧车轮触地点向外倾覆的危险。XhgbY20113.横向倾覆条件分析

横向倾覆：汽车在横向力的作用下363.横向倾覆条件分析

稳定条件：倾覆力矩小于或等于稳定力矩。即:F·ih比G小得多，可略去不计，则20113.横向倾覆条件分析

稳定条件：倾覆力矩小于或等于37

横向滑移：汽车在横向力的作用下，可能产生沿横向力方向的侧向滑移。

稳定条件：横向力大于或等于轮胎与路面之间的横向附着力。即：

利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径R或最大允许行驶速度V。4.横向滑移条件分析

φh——横向摩阻系数

2011横向滑移：汽车在横向力的作用下，可能产生沿横向力方向38

汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。现代汽车在设计制造时重心较低，一般

汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。5.横向稳定性的保证

2011汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决39三、圆曲线半径（一）影响因素

在指定车速V下，极限最小半Rmin径决定于容许的最大横向力系数μMax和该曲线的最大超高ih(max)。

1．最大横向力系数μMax

（1）危及行车安全为保证汽车用普通轮胎在最不利路面状况下能不产生横向滑移，

μ应小于0.2。μ≤φh

（2）增加驾驶操纵的困难要求μ<0.3。2011三、圆曲线半径（一）影响因素在指定车速V下，极限最小半40

（3）增加燃料消耗和轮胎磨损

μ的存在使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。横向力系数为μ＝0.2时，其燃料消耗与轮胎磨损分别比μ＝0时多20％和近3倍。

（4）旅行不舒适

当μ超过一定数值时，驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张，乘客感到不舒适。μ＜0.1～0.15间，舒适性可以接受。综上所述对行车的安全、经济与舒适方面的要求，最大横向力系数采用：设计速度1201008060403020横向力系数0.10.120.130.150.150.160.172011（3）增加燃料消耗和轮胎磨损设计速度120100806041

2．关于最大超高ih(max)

（1）要考虑车辆组成在混合交通的道路上，要同时顾及快、慢车，快车超高宜大，慢车超高宜小。

（2）要考虑气候因素慢车及停在弯道上的车辆在不利季节情况要能避免沿路面最大合成坡度下滑。（一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数）（3）要考虑驾驶者和乘客以心理上的安全感对重山区、城市附近、交叉口以及有相当数量非机动车行驶的道路，最大超高还要比一般道路小些。

20112．关于最大超高ih(max)201142

《标准》根据不同横向摩阻系数值，对于不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径三个最小半径。

1．极限最小半径定义：指各级公路在采用允许最大超高和允许的横向摩阻系数情况下，能保证汽车安全行驶的最小半径。

强调说明：极限最小半径是路线设计中的极限值，是在特殊困难条件下不得已才使用的，一般不轻易采用。

（二）圆曲线最小半径的计算2011《标准》根据不同横向摩阻系数值，对于不同等级的公路规定43

定义：指各级公路对按设计速度行驶的车辆能保证其安全、舒适行驶的最小圆曲线半径。

《标准》中计算一般最小半径时:

适用：一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径。一方面考虑了汽车在这种曲线上以设计速度或以接近设计速度行驶时，旅客有充分的舒适感；另一方面考虑到在地形比较复杂的情况下不会过多增加工程量。

2．一般最小半径2011定义：指各级公路对按设计速度行驶的车辆能44

3．不设超高的最小半径

定义：指平曲线半径较大，离心力较小时，汽车沿双向路拱（不设超高）外侧行驶的路面摩阻力足以保证汽车行驶安全稳定所采用的最小半径。路面不设超高。

，μ=0.035～0.040μ=0.040～0.0502011，μ=0.035～0.040μ=0.040～0.045

（三）圆曲线的特点及运用

（1）圆曲线的特点：1）曲线上任意一点的曲率半径R=常数，故测设比缓和曲线简便。2）圆曲线上任意一点都不断改变方向，更能适应地形变化。3）汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力。4）在平曲线上行驶时要多占路面宽。5）视距条件差，容易发生交通事故。6）较大半径的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等特点。故常采用。2011（三）圆曲线的特点及运用（1）圆曲线的特点：20146（2）圆曲线的应用

1.在适应地形的情况下应选用较大的曲线半径。

2.在确定圆曲线半径时，应注意：一般情况下宜采用极限最小半径的4～8倍或超高为2～4％的圆曲线半径；地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；地形条件特别困难不得已时，方可采用极限最小半径；应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形应同纵面线形相配合，应避免小半径曲线与陡坡相重叠；每个弯道半径值的确定，应根据实地的地形、地物、地质、人工构造物及其它条件的要求，用外距、切线长、曲线长、曲线上任意点线位、合成纵坡等控制条件反算，并结合标准综合确定。2011（2）圆曲线的应用2011472011（四）圆曲线的计算（1）单圆曲线，其曲线几何要素为：ZY（桩号）=JD（桩号）－TQZ（桩号）=YZ（桩号）－L/2YZ（桩号）=ZY（桩号）+LJD（桩号）=QZ（桩号）+D/2（校核）（2）曲线主点桩号计算如下：2011（四）圆曲线的计算（1）单圆曲线，其曲线几何要素为：48习题：1、已知交点的里程为K3+182.76，测得转角αy=25°48′，圆曲线半径R=300m，求曲线测设元素及主点里程。2011参考答案第一题：T=68.71m；

L=135.09m；E=7.77m；

D=2.33m。JD=K3+182.76；

ZY=K3+114.05；YZ=K3+249.14；

QZ=K3+181.60。习题：2011参考答案JD=K3+182.76；49参考答案（1）①切线长1=44.34m

②曲线长1=87.27m,

③缓和曲线长1=0m，

④QZ1=K6+665.96，（2）两曲线间的交点间距=556.97m20112.某路线平面部份设计资料如下：JDl=K6+666.66、JD2=K7+222.22、ZYl=K6+622.32、YZl=K6+709.59(1)试计算弯道1的切线长、曲线长、及曲线中点桩号；(2)试计算交点间距。参考答案20112.某路线平面部份设计资料如下：50第四节缓和曲线

一、缓和曲线的作用与性质缓和曲线是道路平面线形三要素之一。

缓和曲线：设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。

《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，当圆曲线半径大于“不设超高的最小半径”时可省略缓和曲线。2011第四节缓和曲线

一、缓和曲线的作用与性质2051(1)其线形特征为：1)缓和曲线曲率渐变，设于直线与圆曲线间，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，使平面布线更加灵活、经济、合理。4)与圆曲线相比，缓和曲线计算及测设均较复杂。2011(1)其线形特征为：52（2）缓和曲线作用1）曲率连续变化，便于车辆遵循。2）离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适。3）超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳。4）与圆曲线配合，增加线形美观。2011（2）缓和曲线作用2）离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适。2053（一）缓和曲线的基本要求可行性好：它的线形应符合行驶轨迹，它的几何特征应满足汽车轨迹的三条几何特征。缓和性好：是指缓和曲线要有一定长度，如太短，驾驶员操作紧张，旅客不舒适，线形不协调。计算方便，公式简单;便于在设计、施工中使用。二、缓和曲线的基本要求、性质及采用形式2011（一）缓和曲线的基本要求二、缓和曲线的基本要求、性质及采用形54假定：1.汽车为一刚体，转弯时汽车不变形，忽略弹性轮胎的变形。2.左、右轮差别不计，只研究重心的轨迹。3.转弯时汽车等速行驶，驾驶员匀速转动方向盘。（二）缓和曲线的性质2011（二）缓和曲线的性质2011552011轨迹方程讨论:转向角：转动角度：曲率半径：行驶距离：2011轨迹方程讨论:转向角：转动角度：曲率半径：行驶距离：56回旋线三次抛物线双纽线

n次抛物线正弦形曲线我国《标准》推荐的缓和曲线是回旋线（三）缓和曲线的形式2011（三）缓和曲线的形式201157（1）回旋线的基本公式

1.定义：回旋线是曲率随着曲线长度成比例变化的曲线

2.基本公式：

A回旋线参数，表示回旋线曲率变化的缓急程度。A为长度量纲

3.特点:满足行驶轨迹三条特征的程度2011（1）回旋线的基本公式201158（2）回旋线的性质

1.曲率按线形函数增大

A越大，曲率k越小，回旋线变化慢；

A越小，曲率k越大，回旋线变化快.

2.所有回旋线都几何相似回旋线的形状是相似的，单位回旋线的性质可以代表所有回旋线。

2011（2）回旋线的性质

1.曲率按线形函数增大201159①回旋曲线、三次抛物线和双纽线在极角较小（5°～6°）时，几乎没有差别。②随着极角的增加，三次抛物线的长度比双纽线的长度增加的较快，而双纽线的长度又比回旋线的长度增加得快些。③回旋线的半径减小得最快，而三次抛物线则减小的最慢。从保证汽车平顺过渡的角度看，三种曲线都可以作为缓和曲线。④此外，也有使用n次（n≥3）抛物线、正弦形曲线、多圆弧曲线作为缓和曲线的。但世界各国使用回旋曲线居多，我国《标准》规定的缓和曲线也是回旋线。（3）回旋曲线、三次抛物线和双纽线线形比较：2011①回旋曲线、三次抛物线和双纽线在极角较小（5°～6°）时，60三、缓和曲线的最小长度及参数（一）缓和曲线的最小长度

1.旅客感觉舒适

2.超高渐变率适中

3.行驶时间不过短设计速度(km/h)1201008060403020缓和曲线最小长度(m)1008570604030202011三、缓和曲线的最小长度及参数设计速度(km/h)12010061（二）缓和曲线参数A值

1.回旋线最小参数值

公路平面线形设计时，不仅可以选定缓和曲线长度，同样也可以选定缓和曲线参数A值。

2.视觉要求A与R的关系R/3≤A≤R

当R接近100m时，取A等于R；当R小于100m时，则取A等于或大于R；在圆曲线较大时，可选择A在R/3左右；如R超过了3000m，可取A小于R/3。2011（二）缓和曲线参数A值201162（三）缓和曲线的省略

1.在直线与圆曲线间，当圆曲线半径大于或等于“不设超高的最小半径”时；

2.半径不同的同向圆曲线

(1)半径不同的同向圆曲线间，当小圆半径大于或等于“不设超高的最小半径”时，直线与圆曲线间和大圆与小圆间均不设缓和曲线；（2）小圆半径大于表中所列临界曲线半径，且符合下列条件之一时，大圆与小圆间不设缓和曲线：①小圆曲线按规定设置相当于最小缓和曲线长的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过0.10m。②设计速度≥80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径（R2）之比小于1.5。③设计速度＜80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径（R2）之比小于2。2011（三）缓和曲线的省略201163（1）回旋曲线的几何要素内移值：P切线增长值：q缓和曲线角：β0切线长：Th平曲线长：L外距：E切曲差：D四、缓和曲线的计算PXY2011（1）回旋曲线的几何要素四、缓和曲线的计算PXY201164几何要素2011几何要素201165PyX2011PyX201166（1）基本型曲线的圆曲线要素计算：P（1）基本型曲线的圆曲线要素计算：P67（2）曲线主点桩号计算：

ZH(桩号)=JD(桩号)-ThHY(桩号)=ZH(桩号)+lsYH(桩号)=HY(桩号)+Ly

HZ(桩号)=YH(桩号)+lsQZ(桩号)=HZ(桩号)-L/2JD(桩号)=QZ(桩号)+J/22011P（2）曲线主点桩号计算：2011P68（3）回旋曲线上任意点的坐标公式：（4）在圆曲线上任意一点的坐标公式：PXYyyxy坐标原点均在ZH、HZ（3）回旋曲线上任意点的坐标公式：（4）在圆曲线上任意一点69第五节道路平面设计成果一、道路平面设计的表格1）直线、曲线及转角表

反映了路线的平面位置和路线平面线形的各项指标2）逐桩坐标表

高等级公路的线形指标高，表现在平面上是圆曲线半径大，缓和曲线较长，在测设和放样时须采用坐标法，方能保证其测量精度。所以计算一份“逐桩坐标表”是十分必要的2011第五节道路平面设计成果一、道路平面设计的表格201170二、道路平面设计

1、路线平面图应示出：

1）地形、地物

2）路线位置及桩号、断链、平曲线主要桩位与其它主要交通路线的关系以及县以上境界等，标注水准点、导线点及坐标格网或指北图式、示出特大、大、中桥、隧道、路线交叉（标明交叉方式和形式）位置等。

3）图中还应列出平曲线要素表。比例1：2000～1：5000，其带状宽度为中线两侧各100～250米。2011二、道路平面设计2011712、路线平面设计图

①比例尺：

A.工程可行性研究、初步设计阶段的方案研究与比选，采用1:50000或1:10000的比例尺

B.初步设计、施工图设计一般常用的是1:2000，在平原微丘区可用1:5000。在地形特别复杂地段的路线初步设计、施工图设计可用1:500或1:1000。

②测绘范围路线带状地形图的测绘宽度，一般为中线两侧各100～200m。对1:5000的地形图，测绘宽度每侧应不小于250m。若有比较线，应将比较线包括进去。

20112、路线平面设计图201172道路勘测设计课件733.城市道路平面图城市道路平面图应示出:1）路中线两侧红线以外各20～50米的地形、地物；

2）路中心线，远、近期的规划红线、车行道线、人行道线、停车场、绿带、交通岛、人行横道线；

3）沿街建筑物主要出入口（接坡）；

4）各种地上地下管线的定向位置、雨水进水口、窨井等，注明交叉口及沿线里程桩；

5）弯道及交叉口处应注明曲线要素、交叉口侧石的转弯半径等。

6）比例1：500～1：1000。20113.城市道路平面图城市道路平面图应示出:20174经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量写75感谢聆听不足之处请大家批评指导PleaseCriticizeAndGuideTheShortcomings结束语讲师：XXXXXXXX年XX月XX日

感谢聆听结束语讲师：XXXXXX762011道路勘测设计（第

2011道路勘测设计（第

77内容提要2011内容提要201178第一节概述一、路线的相关概念

道路：一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等组成的空间带状构造物。

路线：道路中线的空间位置。

线形：道路中心线的立体形状。

路线平面：路线在水平面上的投影。

路线纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的断面（展开是指展开平面、纵坡不变）。

路线横断面：中线上任一点的法向切面。

路线设计：确定路线空间位置和各部分的几何尺寸。2011第一节概述一、路线的相关概念201179道路勘测设计课件80

道路勘测设计课件81ZHHYYHHZZYYZQZQZ直线缓和曲线圆曲线2011ZHHYYHHZZYYZQZQZ直线缓和曲线圆曲线201182二、汽车行驶轨迹与道路平面线形（一）汽车行驶轨迹行驶中的汽车其重心的轨迹在几何性质上有以下特征：①轨迹是连续的、圆滑的，任一点不出现折转和错位。②轨迹曲率是连续的，任一点不出现两个曲率值。③轨迹的曲率变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率值。2011二、汽车行驶轨迹与道路平面线形（一）汽车行驶轨迹201183道路勘测设计课件84经分析，上述特征与汽转向机构中导向轮与车身纵轴面之间的角度（称转向角）有关，即：1、当汽车转向角为0时，其轨迹为直线；2、当汽车转向角为变数时，其轨迹为曲率渐变的曲线（即缓和曲线）3、当汽车转向角为常数时，其轨迹为圆曲线。2011经分析，上述特征与汽转向机构中导向轮与车身纵轴面之间的角度（85

直线－圆－直线:

不满足第二、三条性质，但满足第一条要求，满足了车辆的直行和转向要求，可作为低等级山区道路采用。2011直线－圆－直线:201186直－缓－圆－缓－直:

为满足第二条要求，在直线与圆曲线间引入了一条曲率逐渐变化的“缓和曲线”，使整条线形符合汽车行驶轨迹特性的第一条和二条，保持了线形的曲率连续。它不满足第三条要求，不是最理想的，但与汽车行驶轨迹接近，国内外普遍采用。2011直－缓－圆－缓－直:201187

平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。道路平面线形设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求，合理地确定各线形要素的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。对于车速较高的道路，线形设计还应考虑汽车行驶美学及驾驶员视觉和心理上的要求。三、路线平面设计的内容2011平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。三、路线平面88第二节直线一、直线的特点

优点：两点之间距离最短。具有短捷、直达的印象。行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。测设简单方便（用简单的就可以精确量距、放样等）。在直线上设构造物更具经济性。2011第二节直线一、直线的特点201189缺点：直线单一无变化，与地形及线形自身难以协调。过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时，易使驾驶人员感到单调、疲倦。在直线纵坡路段，易错误估计车间距离、行车速度及上坡坡度。易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速行驶。2011缺点：201190二、直线的最大长度和最小长度1．直线的最大长度

我国《标准》和《规范》对直线的最大长度没有具体的规定，但原则规定直线的最大长度应有所限制，尽量避免长直线。

最大长度主要应根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来确定。

一般认为：直线的最大长度在城镇附近或其他景色有变化的地点大于20V是可以接受的；在景色单调的地点最好控制在20V以内；而在特殊的地理条件下应特殊处理。2011二、直线的最大长度和最小长度1．直线的最大长度201191当直线长度大于1km时，可采用下列技术措施予以弥补：纵坡不应过大，一般应小于3%。同大半径凹型竖曲线结合为宜。两侧地形过于空旷时，宜采取栽植不同树种或设置一定建筑物等措施。长直线或长下坡尽头的平曲线，应对路面超高、停车视距等进行检验，必要时须采用设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。2011当直线长度大于1km时，可采用下列技术措施予以弥补：201192

哪一个最优？哪一个最优？932011美国俄勒冈州典型沙漠公路2011美94香榭丽舍与凯旋门2011香201195德国柏林2011德国柏林201196

相邻两曲线之间应有一定长度的直线，这个直线是指前一曲线的终点（HZ或YZ）到后一曲线的起点（ZH或ZY）之间的长度。

（1）同向曲线间的直线最小长度

同向曲线：是指两个转向相同的相邻曲线之间连以直线而形成的平面线形。

断背曲线：同向曲线间直接相连或以短直线相连。2．直线的最小长度2011相邻两曲线之间应有一定长度的直线，这个直线是指前一曲97断背曲线2011断背曲线201198断背曲线的错觉

①当直线较短时，在视觉上容易形成直线与两端曲线构成反弯的错觉；②当直线过短甚至把两个曲线看成是一个曲线。危害：

破坏了线形的连续性，造成驾驶操作失误，应尽量避免。解决办法：因为是视觉上的判断错觉，最好的办法是在两同向曲线间插入长的直线段，让驾驶员在前一个曲线上看不到下一个曲线。在满足行车视距的前提下，采取借用曲线内侧山丘地形或人工种植遮挡性树木等手段，避免两曲线和中间直线全部进入驾驶员的视野。中间直线段上尽量避免设置凹型竖曲线，以避免反弯错觉加剧。2011断背曲线的错觉201199《规范》规定：

当设计速度≥60km/h时，同向曲线间的直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜；当地形条件及其它特殊情况限制时，最小直线长度不得小于设计速度(以km/h计)的3倍。

对于设计速度≤40km/h时，参考执行即可。在受到条件限制时，宜将同向曲线改为大半径曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或C形曲线。2011《规范》规定：2011100（2）反向曲线间直线的最小长度

反向曲线：两个转向相反的相邻曲线之间连以直线所形成的平面线形。对反向曲线间直线最小长度的规定，主要考虑考虑到其超高和加宽缓和的需要，以及驾驶人员操作的方便。

2011（2）反向曲线间直线的最小长度反向曲线：两个转向相反101《规范》规定：当设计速度≥60km/h时，反向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的2倍为宜。当设计速度≤40km/h时，可参照上述规定执行。当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相连，构成S型曲线。

2011《规范》规定：2011102（3）相邻回头曲线间的直线最小长度

回头曲线是指山区公路为克服高差在同一坡面上回头展线时所采用的曲线。

《路线规范》规定在回头曲线之间，前一回头曲线的终点至后一回头曲线的起点距离在设计速度为40Km/h、30Km/h、20Km/h时，分别应不小于200m,150m,100m。2011（3）相邻回头曲线间的直线最小长度2011103河南省辉县的山区农村公路新疆海拔3100米的天山公路川藏公路河南省辉县的山区农村公路新疆海拔3100米的天山公路川藏公路104

采用直线线形时必须注意线形与地形的关系，在运用直线线形并决定其长度时，必须慎重考虑，一般不宜采用长直线。路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷地带；

城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区；

长大桥梁、隧道等构造物路段；

路线交叉点及其附近；双车道公路提供超车的路段。三、直线的运用2011采用直线线形时必须注意线形与地形的关系，在运用105XY直线的计算XY直线的计算106第三节圆曲线

一、圆曲线的特点

各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆曲线。圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点：曲率1/R=常数，测设和计算简单；比直线更能适应地形的变化；在圆曲线上行驶要受到离心力的作用；要比在直线上行驶多占用道路宽度；在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差。

2011第三节圆曲线

一、圆曲线的特点各级公107二．汽车行驶时的横向稳定性

1.汽车在弯道上行驶所受的离心力YX假定：汽车在圆曲线上作匀速圆运动。离心力：汽车在弯道上由于惯性产生离心力作用点：汽车重心方向：水平背离圆心大小：

2011二．汽车行驶时的横向稳定性

1.汽车在弯道上行驶所受的离108超高：为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲线上的路面做成外侧高、内侧低呈单向横披的形式，称为横向超高。离心力的影响：对汽车在平曲线上行驶的稳定性影响很大，可能产生横向滑移或横向倾覆。20112011109

2.曲线上汽车的受力分析

将离心力F和车重分解为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力，即：横向力：X＝Fcosα－GSinα

竖向力：Y＝FSinα＋Gcosαα很小，可以认为sinα≈tgα＝ih

，cosα≈1，ih称为横向超高坡度2011

2.曲线上汽车的受力分析

将离心力F和车重分解110

引入横向力系数μ，作为衡量稳定性程度的指标，其意义为单位车重的横向力，即

用V（km/h）表达上述公式，则：2011引入横向力系数μ，作为衡量稳定性程度的指标，其1113.横向倾覆条件分析

横向倾覆：汽车在横向力的作用下，可能产生绕外侧车轮触地点向外倾覆的危险。XhgbY20113.横向倾覆条件分析

横向倾覆：汽车在横向力的作用下1123.横向倾覆条件分析

稳定条件：倾覆力矩小于或等于稳定力矩。即:F·ih比G小得多，可略去不计，则20113.横向倾覆条件分析

稳定条件：倾覆力矩小于或等于113

横向滑移：汽车在横向力的作用下，可能产生沿横向力方向的侧向滑移。

稳定条件：横向力大于或等于轮胎与路面之间的横向附着力。即：

利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径R或最大允许行驶速度V。4.横向滑移条件分析

φh——横向摩阻系数

2011横向滑移：汽车在横向力的作用下，可能产生沿横向力方向114

汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。现代汽车在设计制造时重心较低，一般

汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。5.横向稳定性的保证

2011汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决115三、圆曲线半径（一）影响因素

在指定车速V下，极限最小半Rmin径决定于容许的最大横向力系数μMax和该曲线的最大超高ih(max)。

1．最大横向力系数μMax

（1）危及行车安全为保证汽车用普通轮胎在最不利路面状况下能不产生横向滑移，

μ应小于0.2。μ≤φh

（2）增加驾驶操纵的困难要求μ<0.3。2011三、圆曲线半径（一）影响因素在指定车速V下，极限最小半116

（3）增加燃料消耗和轮胎磨损

μ的存在使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。横向力系数为μ＝0.2时，其燃料消耗与轮胎磨损分别比μ＝0时多20％和近3倍。

（4）旅行不舒适

当μ超过一定数值时，驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张，乘客感到不舒适。μ＜0.1～0.15间，舒适性可以接受。综上所述对行车的安全、经济与舒适方面的要求，最大横向力系数采用：设计速度1201008060403020横向力系数0.10.120.130.150.150.160.172011（3）增加燃料消耗和轮胎磨损设计速度1201008060117

2．关于最大超高ih(max)

（1）要考虑车辆组成在混合交通的道路上，要同时顾及快、慢车，快车超高宜大，慢车超高宜小。

（2）要考虑气候因素慢车及停在弯道上的车辆在不利季节情况要能避免沿路面最大合成坡度下滑。（一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数）（3）要考虑驾驶者和乘客以心理上的安全感对重山区、城市附近、交叉口以及有相当数量非机动车行驶的道路，最大超高还要比一般道路小些。

20112．关于最大超高ih(max)2011118

《标准》根据不同横向摩阻系数值，对于不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径三个最小半径。

1．极限最小半径定义：指各级公路在采用允许最大超高和允许的横向摩阻系数情况下，能保证汽车安全行驶的最小半径。

强调说明：极限最小半径是路线设计中的极限值，是在特殊困难条件下不得已才使用的，一般不轻易采用。

（二）圆曲线最小半径的计算2011《标准》根据不同横向摩阻系数值，对于不同等级的公路规定119

定义：指各级公路对按设计速度行驶的车辆能保证其安全、舒适行驶的最小圆曲线半径。

《标准》中计算一般最小半径时:

适用：一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径。一方面考虑了汽车在这种曲线上以设计速度或以接近设计速度行驶时，旅客有充分的舒适感；另一方面考虑到在地形比较复杂的情况下不会过多增加工程量。

2．一般最小半径2011定义：指各级公路对按设计速度行驶的车辆能120

3．不设超高的最小半径

定义：指平曲线半径较大，离心力较小时，汽车沿双向路拱（不设超高）外侧行驶的路面摩阻力足以保证汽车行驶安全稳定所采用的最小半径。路面不设超高。

，μ=0.035～0.040μ=0.040～0.0502011，μ=0.035～0.040μ=0.040～0.0121

（三）圆曲线的特点及运用

（1）圆曲线的特点：1）曲线上任意一点的曲率半径R=常数，故测设比缓和曲线简便。2）圆曲线上任意一点都不断改变方向，更能适应地形变化。3）汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力。4）在平曲线上行驶时要多占路面宽。5）视距条件差，容易发生交通事故。6）较大半径的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等特点。故常采用。2011（三）圆曲线的特点及运用（1）圆曲线的特点：201122（2）圆曲线的应用

1.在适应地形的情况下应选用较大的曲线半径。

2.在确定圆曲线半径时，应注意：一般情况下宜采用极限最小半径的4～8倍或超高为2～4％的圆曲线半径；地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；地形条件特别困难不得已时，方可采用极限最小半径；应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形应同纵面线形相配合，应避免小半径曲线与陡坡相重叠；每个弯道半径值的确定，应根据实地的地形、地物、地质、人工构造物及其它条件的要求，用外距、切线长、曲线长、曲线上任意点线位、合成纵坡等控制条件反算，并结合标准综合确定。2011（2）圆曲线的应用20111232011（四）圆曲线的计算（1）单圆曲线，其曲线几何要素为：ZY（桩号）=JD（桩号）－TQZ（桩号）=YZ（桩号）－L/2YZ（桩号）=ZY（桩号）+LJD（桩号）=QZ（桩号）+D/2（校核）（2）曲线主点桩号计算如下：2011（四）圆曲线的计算（1）单圆曲线，其曲线几何要素为：124习题：1、已知交点的里程为K3+182.76，测得转角αy=25°48′，圆曲线半径R=300m，求曲线测设元素及主点里程。2011参考答案第一题：T=68.71m；

L=135.09m；E=7.77m；

D=2.33m。JD=K3+182.76；

ZY=K3+114.05；YZ=K3+249.14；

QZ=K3+181.60。习题：2011参考答案JD=K3+182.76；125参考答案（1）①切线长1=44.34m

②曲线长1=87.27m,

③缓和曲线长1=0m，

④QZ1=K6+665.96，（2）两曲线间的交点间距=556.97m20112.某路线平面部份设计资料如下：JDl=K6+666.66、JD2=K7+222.22、ZYl=K6+622.32、YZl=K6+709.59(1)试计算弯道1的切线长、曲线长、及曲线中点桩号；(2)试计算交点间距。参考答案20112.某路线平面部份设计资料如下：126第四节缓和曲线

一、缓和曲线的作用与性质缓和曲线是道路平面线形三要素之一。

缓和曲线：设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。

《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，当圆曲线半径大于“不设超高的最小半径”时可省略缓和曲线。2011第四节缓和曲线

一、缓和曲线的作用与性质20127(1)其线形特征为：1)缓和曲线曲率渐变，设于直线与圆曲线间，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，使平面布线更加灵活、经济、合理。4)与圆曲线相比，缓和曲线计算及测设均较复杂。2011(1)其线形特征为：128（2）缓和曲线作用1）曲率连续变化，便于车辆遵循。2）离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适。3）超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳。4）与圆曲线配合，增加线形美观。2011（2）缓和曲线作用2）离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适。20129（一）缓和曲线的基本要求可行性好：它的线形应符合行驶轨迹，它的几何特征应满足汽车轨迹的三条几何特征。缓和性好：是指缓和曲线要有一定长度，如太短，驾驶员操作紧张，旅客不舒适，线形不协调。计算方便，公式简单;便于在设计、施工中使用。二、缓和曲线的基本要求、性质及采用形式2011（一）缓和曲线的基本要求二、缓和曲线的基本要求、性质及采用形130假定：1.汽车为一刚体，转弯时汽车不变形，忽略弹性轮胎的变形。2.左、右轮差别不计，只研究重心的轨迹。3.转弯时汽车等速行驶，驾驶员匀速转动方向盘。（二）缓和曲线的性质2011（二）缓和曲线的性质20111312011轨迹方程讨论:转向角：转动角度：曲率半径：行驶距离：2011轨迹方程讨论:转向角：转动角度：曲率半径：行驶距离：132回旋线三次抛物线双纽线

n次抛物线正弦形曲线我国《标准》推荐的缓和曲线是回旋线（三）缓和曲线的形式2011（三）缓和曲线的形式2011133（1）回旋线的基本公式

1.定义：回旋线是曲率随着曲线长度成比例变化的曲线

2.基本公式：

A回旋线参数，表示回旋线曲率变化的缓急程度。A为长度量纲

3.特点:满足行驶轨迹三条特征的程度2011（1）回旋线的基本公式2011134（2）回旋线的性质

1.曲率按线形函数增大

A越大，曲率k越小，回旋线变化慢；

A越小，曲率k越大，回旋线变化快.

2.所有回旋线都几何相似回旋线的形状是相似的，单位回旋线的性质可以代表所有回旋线。

2011（2）回旋线的性质

1.曲率按线形函数增大2011135①回旋曲线、三次抛物线和双纽线在极角较小（5°～6°）时，几乎没有差别。②随着极角的增加，三次抛物线的长度比双纽线的长度增加的较快，而双纽线的长度又比回旋线的长度增加得快些。③回旋线的半径减小得最快，而三次抛物线则减小的最慢。从保证汽车平顺过渡的角度看，三种曲线都可以作为缓和曲线。④此外，也有使用n次（n≥3）抛物线、正弦形曲线、多圆弧曲线作为缓和曲线的。但世界各国使用回旋曲线居多，我国《标准》规定的缓和曲线也是回旋线。（3）回旋曲线、三次抛物线和双纽线线形比较：2011①回旋曲线、三次抛物线和双纽线在极角较小（5°～6°）时，136三、缓和曲线的最小长度及参数（一）缓和曲线的最小长度

1.旅客感觉舒适

2.超高渐变率适中

3.行驶时间不过短设计速度(km/h)1201008060403020缓和曲线最小长度(m)1008570604030202011三、缓和曲线的最小长度及参数设计速度(km/h)120100137（二）缓和曲线参数A值

1.回旋线最小参数值

公路平面线形设计时，不仅可以