第2章 公路勘察设计平面设计

第二章平面设计1§2.1

概述§2.2直线§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径§2.4缓和曲线§2.5曲线测设§2.6道路平面设计成果2§2.1概述路线(routeofroad)：道路中线的空间位置道路中线在水平面上的投影沿着中线竖直剖切，再行展开。中线各点的法向切面。道路的平面(horizontal)：道路纵断面(vertical)：道路横断面(cross-sectional)：3道路平、纵、横断面图ⅠⅡⅢ4道路平、纵、横断面图ⅠⅡⅢ5§2.1概述理想的道路平面线形：行车道的边缘能与汽车的前外轮和后外轮的轮迹线完全符合或相平行汽车行驶轨迹特征轨迹连续而光滑曲率连续曲率变化率连续1R1R11a）b）曲率不连续路段A)路线图B）曲率图R26§2.1概述理想的公路平面线形：行车道的边缘能与汽车的前外轮和后外轮的轮迹线完全符合或相平行汽车行驶轨迹特征轨迹连续而光滑曲率连续曲率变化率连续1R1R11R2直线缓和曲线圆直线缓和曲线圆缓和曲线圆缓和曲线曲率连续路段(基本型+卵形)a）b）7平面线形的一般规定（JTJ20-2006）高速、一级、二级、三级公路平面线形应由直线、圆曲线、回旋线组成；四级公路平面线形由直线、圆曲线组成平面线形必须与地形、景观、环境相协调，同时注意线形的连续与均衡性同纵断面、横断面相互配合§2.1

概述8§2.2直线一、直线的特点几何特性：美学特性：测设方面：行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。经济性：在直线上设构造物更具经济性。运用直线的局限性地形限制过长直线的限制两点之间，直线最短短捷、直达方向和距离较容易测设9§2.2直线二、直线的最大长度直线的最大长度L:20V长直线不同情况下的心里感受城郊乡间大草原、大戈壁、沙漠10§2.2直线当直线长度大于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。11§2.2直线三、直线的最小长度同向曲线间的最小长度《规范》当Ｖ≥60km/h时，直线≥６Ｖ（以km/h计）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。当Ｖ≤40km/h时，可参照上述规定执行。注：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卵形曲线、复曲线或C形曲线。12断背曲线13§2.2直线反向曲线间的直线最小长度当Ｖ≥60km/h时，直线≥２Ｖ（以km/h计）为宜当Ｖ≤40km/h时，可参照上述规定执行特别困难四级15m注：当曲线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相连，构成S型曲线。14四、直线的运用《规范》直线的运用应同地形、环境的协调相配合。采用直线线形时，其长度不宜过长。农田、河渠规整的平坦地区、城镇近郊规划等以直线条为主体时，宜采用直线线形。特长、长隧道或结构特殊的桥梁等构造物所处的路段，以及路线交叉点前后的路段宜采用直线线形。双车道公路为超车所提供的路段宜采用直线线形。§2.2

直线15§2.2

直线五、直线的设计及计算直线型定线先设定作为路线基本轴线的直线，再根据两两直线相交得交点，继而设置圆曲线和缓和曲线。曲线型定线先设置圆曲线（或圆曲线与缓和曲线组合）作为基本轴线，再把曲线的切线画出，延长各切线两两相交定出交点。α2JD1JD2Dα1JDR1R2a）b）16§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径一、汽车行驶的横向稳定性（一）汽车在圆曲线上行驶时力的平衡（二）横向倾覆条件分析（三）横向滑移条件分析（四）横向稳定性的保证17§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径（一）汽车在圆曲线上行驶时力的平衡μ横向力系数：单位车载的横向力，用来衡量稳定性程度18§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径A沿N2向外倾覆B沿N1向内倾覆（二）横向倾覆条件分析19§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径横向倾覆条件分析：倾覆力矩小于稳定力矩用此式可计算在圆曲线上行驶时，不产生横向倾覆的最小圆曲线半径R或最大允许行驶速度V20§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径用此式可计算在圆曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小圆曲线半径R或最大允许行驶速度V（三）横向滑移条件分析：横向力小于或等于轮胎与路面之间的横向摩阻力21§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径（四）横向稳定性的保证只要设计中满足,一般在满载情况下能保证横向稳定性。不产生横向倾覆的条件即发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象不产生横向滑移的条件22§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径二、圆曲线半径式中：—超高横坡度V—行车速度m—横向力系数hi注：在指定车速V下，最小Rmin取决于最大横向摩阻系数φh和该圆曲线的最大超高值ih（max）23§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径（一）最大横向力系数危及行车安全：增加驾驶操纵的困难（5°）增加燃料消耗和轮胎磨损旅行不舒适μ的取值μ<0.1μ=0.15μ=0.20μ=0.35μ≥0.40乘客心理反应不感到曲线存在稍感到有曲线存在已感到曲线存在感到有曲线存在有倾覆的危险感平稳性平稳尚平稳稍微不稳定不稳定非常不稳定μ的采用值关系到行车的安全、经济与舒适。μmax=0.10～0.1624§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径（二）最大超高值26超高值（%）40、30、2080设计速度（km/h）近郊、车速受限制时最大超高值6积雪冰冻地区（%）88或10一般地区（%）二级公路、三级公路、四级公路高速公路、一级公路公路等级各级公路圆曲线最大超高值60、50425§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径（三）圆曲线的最小半径极限最小半径：当和（最大超高）都得到最大值。一般最小半径：指按计算行车速度行驶的车辆能保证其安全性和舒适性的最小半径，它是通常情况下推荐采用的最小半径值。不设超高最小半径：是指曲线半径较大，离心力较小，靠轮胎与路面间的摩阻力就足以保证汽车安全稳定行驶所采用的最小半径这时路面就可以不设超高。m

ih圆曲线最大半径：R≤10000m26各级公路圆曲线最小半径设计速度（km/h）

1201008060403020圆曲线最小半径（m）一般值10007004002001006530极限值650400250125603015不设超高的圆曲线最小半径（m）路拱≤2%5500400025001500600350150路拱>2%7500525033501900800450200注：一般值为正常情况下的采用值，极限值为条件受限时可采用的值27城市道路圆曲线最小半径设计速度（km/h）806050403020设超高的最小半径（km/h）250150100704020设超高的推荐最小半径（km/h）4003002001508540不设超高的最小半径（km/h）100060040030015070道路的圆曲线半径应采用大于或等于该表规定的不设超高最小半径值。当受地形条件限制时，可采用设超高推荐半径值。地形条件特别困难时，可采用设超高最小半径值。28（四）圆曲线最小长度为便于驾驶操作和行车舒适，汽车在任何一段曲线上行驶的时间都应大于3s，故圆曲线最小设计长度为3s基本型平曲线最小设计长度为9s§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径29§2.3汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径（五）圆曲线的特点曲线上任一点都在改变方向，顺应地形变化。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小半径曲线视距条件差，容易发生交通事故。汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力；在平曲线上行驶时要多占路面宽。30§2.4

缓和曲线缓和曲线：设置在直线与圆曲线、圆曲线与圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线直线与曲线连接效果图a）不设缓和曲线b）设缓和曲线ab31§2.4

缓和曲线一、缓和曲线的作用与性质（一）缓和曲线的作用曲率连续变化，便于车辆遵循离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加平稳与圆曲线配合，增加线形美观（二）车辆的运行轨迹l—汽车自直线终点开始转弯，经过t秒后行驶的距离（m）r—汽车行驶t后在l处的行驶半径C—常数l1/RR32§2.4

缓和曲线二、缓和曲线的形式回旋线三次抛物线双纽线回旋线、三次抛物线、双纽线注：我国《标准》规定缓和曲线采用回旋曲线。33§2.4

缓和曲线三、缓和曲线的最小长度旅客感觉舒适：超高渐变率适中：行驶时间不过短：即离心加速度的变化率控制p：超高渐变率；Δi：超高值与路拱横坡代数差（%）三秒行程34§2.4

缓和曲线例1：一平原微丘二级公路，取圆曲线半径400m，求其缓和曲线最小长度？（查表设计时速v=80km/h，ih=6%，行车道宽度7m，超高渐变率1/150)旅客感觉舒适超高渐变率适中行驶时间不过短取50m取70m取65m查《规范》最小缓和曲线长度70m35§2.4

缓和曲线四、缓和曲线参数的确定LS太短，β0<3°时，曲线极不明显，视觉上容易被忽略。LS过长，β0>29°时，圆曲线与缓和曲线不能较好协调。将3°

≤

β0≤29°代入上式得：R/3

≤

A

≤R经验证明，当R接近100m时，取A等于R；当R小于100m时，取A≥R。反之，在R较大时，可选择A在R/3左右，如A>3000m，即使A小于R/3，在视觉上也是没有问题的而：36§2.4

缓和曲线五、回旋线（JTJ20-2006）高速、一级、二级、三级公路的直线同小于不设超高的圆曲线半径相接处，应设置回旋线。四级公路的直线同小于不设超高的圆曲线半径相接处，应设置超高、加宽过渡段。设计速度（km/h）1201008060403020回旋线最小长度（m）100857050352520回旋线最小长度注：四级公路为超高、加宽过渡段的长度37§2.4

缓和曲线五、回旋线：符合以下条件时可不设回旋线:（JTJD20-2006）直线与圆曲线间，圆曲线半径大于不设超高的圆曲线最小半径时。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”城市道路不设缓和曲线的最小圆曲线半径设计速度（km/h）10080604030不设缓和曲线的最小圆曲线半径（m）150090050025013038§2.4

缓和曲线五、回旋线:符合以下条件时可不设回旋线:（JTJD20-2006）小圆半径大于下表时，且符合下列条件之一者：小圆按最小回旋线长度设回旋线时，大圆与小圆的内移植之差小于0.10m设计速度大于或等于80km/h，大圆半径(R1)与小圆半径(R2)之比小于1.5设计速度小于80km/h，大圆半径(R1)与小圆半径(R2)之比小于2时复曲线中小圆临界圆曲线半径设计速度（km/h）12010080604030临界圆曲线半径（m）2100150090050025013039§2.5

曲线测设一、圆曲线测设（一）圆曲线主点测设元素计算

圆曲线元素计算40§2.5

曲线测设一、圆曲线测设（一）主点桩号里程计算

圆曲线元素计算41§2.5

曲线测设例2：已知交点里程为K5+182.76,测得转角α=25°48ˊ，圆曲线半径R=300m，求圆曲线元素及主点里程？1）计算曲线元素2）计算主点里程42§2.5

曲线测设二、缓和曲线参数方程

按回旋线敷设缓和曲线43§2.5

曲线测设三、平曲线主点测设（一）内移值及切线增值按回旋线敷设缓和曲线

44§2.5

曲线测设三、平曲线主点测设（二）曲线测设元素计算

按回旋线敷设缓和曲线45§2.5

曲线测设三、平曲线主点测设（三）曲线主点里程

按回旋线敷设缓和曲线46§2.5

曲线测设三、平曲线主点测设（四）曲线各点坐标缓和曲线上各点坐标计算圆曲线上各点坐标计算

按回旋线敷设缓和曲线

式中：注：该计算以ZH点或HZ点为坐标原点为该点至HY或HY点的曲线长47§2.6道路平面设计成果表格直线、曲线及转角表逐桩坐标表图纸道路平面图