城镇道路平面线形设计讲义

第三章

城镇道路平面

线形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、弯道超高城镇道路平面定线城镇道路平面图第一节概述

城镇道路平面设计是在城镇道路系统规划的基础上，根据路线走向，路与路之间的方位关系，确定中线具体位置，选择合适平面线形及各种设施的平面布置。

原则：符合城镇总体规划

处理好地形、地质、水文

曲线与直线，加宽，超高

各种设施

分期时，近远结合

平面基本线形

平面线形：道路中心线在平面上的投影线。

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”。直线

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、街道景色单调，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。描述直线的指标①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。描述直线的指标描述直线的指标标第二节道路平平面设计《公路勘测设计》（1）确定最小半径径的原则圆曲线最小半径径是以汽车在曲曲线部分能安全全而又顺适地行行驶所需要的条条件，而确定的的圆曲线最小半半径的实质是汽汽车行驶在公路路曲线部分时所所产生的离心力力等横向力不超超过轮胎与路面面的摩阻力所允允许的界限。不产生横向滑移移。圆曲线半径的确确定道路的圆曲线半半径，宜≥不设设超高最小半径径。当受地形条件限限制时，可采用用设超高推荐半半径值；当地形条件特别别困难时，可采采用设超高最小小半径值。描述圆曲线的指指标（2）——最小圆曲线长度度最小圆曲线长度度：汽车在道路路曲线段行驶时时，如果曲线很很短，司机操作作方向盘频繁，，在高速驾驶的的情况下是危险险的，圆曲线宜宜有大于3s的行程。缓和曲线缓和曲线：它是是设置在直线与与圆曲线之间或或半径相差较大大的两个圆曲线线之间的一种曲曲率连续变化的的曲线。使直线线和圆曲线之间间过渡平稳，行行车舒适，作为为超高、加宽的的缓和带。缓和曲线的指标标（1）——不设缓和曲线的的最小圆曲线半半径设计车速大于40km/h时，圆曲线半径径大于不设缓和和曲线的最小圆圆曲线半径时，，直线与圆曲线线可直接连接。。缓和曲线的指标标（2）——缓和曲线最小长长度缓和曲线最小长长度应满足三方方面要求：曲率率逐渐变化，乘乘客感觉舒适；；行车时间不宜宜太短；超高过过渡宜平缓。。二、平曲线计算算圆曲线计算（1）——曲线要素计算圆曲线计算（2）——主点桩号计算例题：某单圆曲曲线，交点桩号号为k1＋600，转角α为300，若该曲线外半半径取400米，试进行曲线线要素和主点桩桩号计算。作业某城市交通干道道的设计行车速速度为40km/h,路线跨越河流,要求桥头至少要要有40米的直线段，由由桥头至路线转转折点的距离为为200米,转折角为38度(见附图)。试求不设超高高的平曲线最大大可能半径Rmax的数值。缓和曲线一、缓和曲线：：指在直线与圆圆曲线之间或者者半径相差较大大的两个转向相相同圆曲线之间间设置的一种曲曲率连续变化的的曲线。设置目的：缓和离心加速速度的急骤变化化，且使驾驶员员容易做到匀顺顺地操纵方向盘盘，提高视觉的的平顺度，保持持线形的连续性性。设置位置：设置在直线与与圆曲线间或不不同半径的两圆圆曲线之间缓和曲线的形式式：回旋线、双纽纽曲线、抛物线线、多心复曲线线等。基本形式：因回旋线与汽汽车行驶轨迹相相一致，多采用用回旋线，回旋旋线方程为r×L=A2(A为回旋线参数））缓和曲线特征1)缓和曲线曲率渐渐变，设于直线线与圆曲线间，，其线形符合汽汽车转弯时的行行车轨迹，从而而使线形缓和，，消除了曲率突突变点。2)由于曲率渐变，，使道路线形顺顺适美观，有良良好的视觉效果果和心理作用感感。3)在直线和圆曲线线间加入缓和曲曲线后，使平面面线形更为灵活活，线形自由度度提高，更能与与地形、地物及及环境相适应、、协调、配合，，使平面线形布布置更加灵活、、经济、合理。。4)与圆曲线相比，，缓和曲线计算算及测设均较复复杂。汽车在弯道上行行驶轨迹缓和曲线的作用用线形缓和：直线与圆曲线相相连，在连接处处形成曲率突变变点。这种组合合线形视觉效果果差，有折点和和扭曲现象。加加入缓和曲线，，则曲率渐变，，线形圆滑，有有良好的视觉效效果和心理作用用感。行车缓和:汽车由直线直接接驶入圆曲线其其离心力发生了了突变，使行车车舒适感和安全全感受到影响。。从司机转弯操操纵来看，汽车车前轮转向角逐逐渐变化，其中中间需要插入一一逐渐变化的缓缓和曲线，才能能保持在车速一一定的情况下使使汽车前轮的转转向角从0至逐渐转向，从从而有利于驾驶驶员操纵方向盘盘。超高和加宽缓和和:为适应汽车转弯弯的特点，公路路在圆曲线上设设置有超高和加加宽。设置超高高和加宽也需要要有一个缓和过过渡段。二、缓和曲线长长度的计算（一）按按离心加加速度变变化率计计算（舒舒适性））Ls=0.036V3/R（二）按按行车时时间不宜宜太短（（3s）Ls≥Vt/3.6=0.83V（三）超超高过渡渡应平缓缓L=R/9~R设计道路路时，应应符合规规范中规规定的缓缓和曲线线最小长长度。平面线形形，过去去多采用用长直线线、短曲曲线的形形式，一一般是首首先设置置直线，，然后用用曲线连连接。随着车速速的提高高及交通通量的增增长，对对于高等等级道路路已趋于于以曲线线为主的的设计，，即结合合地形拟拟定曲线线，再连连以缓和和曲线或或直线的的方法，，使路线线在满足足行车动动力要求求的条件件和视觉觉舒顺前前提下，，增加了了结合地地形设置置线形的的自由，，使线形形的经济济效益较较为显著著，并保保证行车车的高速速和安全全。思小（思思茅至小小勐养））高速公公路三、不设设缓和曲曲线的平平曲线半半径当位移量量△R小于0.20m时，可不不设缓和和曲线。。由△R=Ls2/(24R),Ls=Vt/3.6,△R=0.20m,t=3s可得：R=0.144V2设计时应应符合规规范中规规定的数数值四、缓和和曲线要要素计算算切线总长长外矢距曲线总长长超距缓和曲线线基本形形式缓和曲线线上里程程桩的编编制直缓点:ZH桩号=JD桩号-Th缓圆点：：HY桩号=ZH桩号＋Ls缓直点:HZ桩号=HY桩号＋L－Ls圆缓点：：YH桩号=HZ桩号-Ls曲中点:QZ桩号=YH桩号-(L-Ls)/2验算：：JD桩号=QZ桩号+D/2五、平曲曲线最小小长度（一）曲曲线过短短，司机机操作困困难（6s行程）L=1.67V（二）满满足离心心加速度度变化率率的要求求L=0.036V3/R（三）满满足视觉觉要求当转角α<7°°时，为便便于识别别曲线，，避免产产生错觉觉，宜控控制曲线线最小长长度符合合规范要要求。【例】某城市道道路有一一弯道R=250M，缓和曲曲线长Ls=50米，交点点JD的桩号为为K17+568.38，转角α=38º30′00″,试计算该该曲线上上设置缓缓和曲线线后曲线线各要素素及五个个基本桩桩的里程程。作业已知R=200m,α=43º16′00″,Ls=75m,JD=K10+254.68求曲线要要素与里里程桩号号。第三节城城镇镇道路平平面定线线纸上定线线：直接定一纸纸上上定线一、纸上上确定路路线1．定导向向线1）在大比比例地形形图上研研究路线线布局，，拟定路线线可能方方案，并详细细比较选选定合适适方案(具体作法法同实地地路线布布局)。2）纸上放坡坡，根据等等高线间间距h及平均纵纵坡(5％～5.5%)，计算相相邻等高高线间距距使等高线线开度放放到a，进行纸纸上放坡坡。纸上放坡坡定导向线线3)作导向线线分析研究究坡度线线A、a、b、c、d，*..，D，检查查其利利用地地形和和避越越障碍碍的情情况，，进一一步移移动线线位确确定中中间的的控制制点。。如图图，C处从陡陡岩中中间穿穿过，，B处有利利的回回头地地点也也没有有利用用上(偏低)，如将将两处处位置置向上上方移移动，，定B、C为中间间控制制点，，既可可分为为AB、BC、CD三段，，分别别调整整坡度度重新新放坡坡，得得出折线称称“导向线线”。2．修正正导向向线，，定平平面试试线导向线线仍是是条折折线，，还应应根据据技术术标准准的要要求，，结合合横坡坡变化化情况况，确确定必必须通通过的的点作作修正正导向向线，，然后后用““以点点连线线，以以线交交点””的办办法定定出平平面试试线，，反复复试线线最后后确定定出交交点。。如地地形变变化不不大，，采用用的地地形图图比例例又较较小，，则纸纸上定定线即即可结结束，，如图图中粗粗实线线。3．为了了使路路线更更为经经济合合理，，当地地形较较复杂杂，又又有大大比例例尺地地形图图时，，可在在平面面试线线的基基础上上敷设设曲线线，确确定中中桩，，做出出纵断断面、、横断断面，，然后后在横横断面面上用用透明明模板板确定定路中中线的的最佳佳位置置(经济点点位置置或控控制点点位置置)，分别别按不不同性性质用用不同同符号号绘于于平面面图上上，这这些点点的连连线则则是一一条具具有理理想纵纵坡、、横断断面位位置最最佳的的平面面折线线，称称为二二次导导向线线。再再进一一步根根据二二次导导向线线对路路线线线位局局部进进行修修改，，最后后定出出线位位，如如图中中的采采用线线。纸上定定线的的过程程是一一个反反复试试线、、比较较、逐逐步趋趋于完完善的的过程程。定定线时时要在在满足足标准准的前前提下下结合合自然然条件件，平平、纵纵、横横综合合考虑虑，反反复进进行，，直到到满足足为止止。二、实实地放放线根据纸纸上确确定的的路中中线与与导线线(或地物物特征征点)关系，，即可可将路路线位位置钉钉设到到实地地，以以供详详测和和施工工之用用。实实地放放线方方法很很多，，常用用的有有穿线交交点法法，拨拨角法法和直直接定定交点点法。。1．穿线线交点点法穿线交交点法法是根根据平平面图图上路路线与与导线线的关关系，，将纸纸上路路线的的各条条边独独立地地放到到实地地，延延长直直线即即可在在实地地放出出交点点，具具体作作法又又可有有两种种：1）支距距法如图，欲放放出JD，可按按以下下步骤骤进行行：A、在图图上量量取支支距，，如图图中导导1-A、导2-B、导3-D等，量量取时时每条条边至至少应应取三三点，，以便便核对对，并并且，，尽可可能使使这些些点在在实地地能相相互通通视。。B、在实实地放放支距距。用用皮尺尺和方方向架架(或经纬纬仪)即可按按所量量支距距定出出路线线上各各点，，如图图中A、B、D….各点，，插上上花杆杆。C、穿线线交点点。一一般用用花杆杆穿线线的方方法延延长各各直线线即可可交出出交点点JD，路线线直线线很长长时，，可用用经纬纬仪延延长交交会。。最后后现场场检查查线位位是否否合适适，再再适当当修改改，确确定路路线位位置。。2）解析析法如图。其步骤骤如下下：A、计算算路线线与导导线的的夹角角B、计算算距离离C、放线线2．拨角角法拨角法法是根根据图图上求求得的的经纬纬距计计算每每条线线的距距离、、方向向、转转角和和各控控制桩桩的里里程，，按此此资料料直接接拨角角量距距定出出交点点，不不必再再穿线线定点点。现现举例例说明明方法法步骤骤如下下：1）内业业计算算如如图，路线线各直直线的的长度度，象象限角角的计计算与与解析析法相相同。。2)外业放放线3．直接接定交交点法法在地形形平坦坦、视视线开开阔、、路线线受限限不很很严时时，路路线位位置可可直接接根据据地物物明显显目标标确定定，如如图交点JD即可由由桥头头和房房角的的相对对距离离（50m和35m）量距距交会会确定定。4．坐标标法二实实地地定线线二、实实地定定线1．一般般情况况下定定线当路线线不受受纵坡坡限制制时，，定线线以平平面和和横断断面为为主安安排路路线。。其要要点是是：以点定定线，，以线线交点点。以点定定线，，就是是在全全面布布局和和逐段段安排排确定定的控控制点点间，，结合合各方方面因因素进进一步步确定定影响响公路路中线线位置置的小小控制制点，，然后后，按按照这这些小小控制制点，，大致致穿出出道路路直线线的方方法。。以线线交点点，就就是在在已定定小控控制点点的基基础上上结合合路线线标准准和前前后路路线条条件，，穿出出直线线，并并延长长交出出交点点。一般情情况下下定线线(续)1)控制点点的加加密。两控制制点之之间，，一般般不可可能作作直线线(特别是是地形形困难难、等等级较较低的的公路路)，常常常需要要设置置交点点，使使路线线转弯弯，从从而避避开障障碍物物，利利用有有利地地形，，以达达到技技术经经济的的目的的。加加密控控制点点，就就是在在实地地寻找找控制制和影影响路路中线线位置置的具具体点点位。。一般小小控制制点有有经济济性和和控制制性两两种控控制点点。2)穿线定定点受各种种因素素限制制的平平面位位置控控制点点比较较多，，而且且这些些点在在平面面上的的分布布又没没有一一定的的规律律，另另一方方面路路线受受技术术标准准和平平面线线形组组合的的限制制，不不可能能照顾顾到每每一个个控制制点。。因此此，穿穿线定定点，，就是是根据据技术术标准准和线线形组组合的的要求求，满满足控控制点点和照照顾多多数经经济点点，前前后考考虑，，用穿穿线的的办法法延长长直线线，交交出转转角点点。在进行行穿线线定点点时，，除要要满足足技术术指标标的要要求外外，还还应注意以以下几几方面面问题题：（1）平线间必必须有足够够的直线长长度；（2）同向平曲曲线间应避避免“断背曲线”；在满足控制制点要求的的前提下，，调整交点点位置使路路线偏角较较小，交点点间距较长长，以争取取较好线形形。穿线定点（3）注意保证证行车视距距。确定交交点位置时时，应尽量量避免交点点正对山嘴嘴或其它障障碍物。（4）注意力求求平面线形形指标均衡衡，保持线线形的连续续性，长直直线尽头应应尽量避免免设小半径径曲线；路路线绕避障障碍物时，，要及早转转向，以使使线形舒顺顺均衡。（5）路线平面面弯曲要与与纵面起伏伏相适应协协调。在定定线中既要要防止由于于路线平面面过直使纵纵面起伏很很大，造成成大填大挖挖现象，又又要避免只只求纵面平平缓，而使使平面随弯弯就弯线形形很差现象象。在复杂杂地形地段段，可结合合纸上移线线来求得平平、纵面协协调的线形形。（6）长下坡尽尽头应避免免急弯，以以利行车安安全。（7）定线应同同时考虑纵纵面线形指指标，尽量量少用或不不用极限纵纵坡，越岭岭线要避免免反坡。穿线定点（8）注意平、、纵面组合合线形的要要求。（9）要考虑多多数经济控控制点的要要求，使所所穿直线横横向填挖基基本平衡。。所定线形形应保证路路基横向稳稳定性和经经济性。根根据经验，，一般要注注意暗弯勿勿多填、明明弯勿多挖挖，这样，，既减少土土石方又保保证路基稳稳定。（10）定线时应应注意横向向地形、地地质、地物物控制的要要求，做到到定的是一一条线、考考虑的是一一条带，从从整个路带带范围来布布置路线。。（11）在横坡较较陡的路段段，应注意意结合路基基边坡加固固措施来安安排路线，，尽量避免免高边坡和和长深的路路堑。（12）注意路线线与桥涵和和其它特殊殊构造物的的配合。3．曲线定线线经过穿线交交点确定了了路线的交交点位置，，在交点处处还需要根根据标准结结合地形、、地物及其其它因素选选择适宜的的平曲线半半径，控制制曲线线位位。1)单交点法单交点是实实地定线最最常采用的的方法之一一。它是用用一个交点点来确定一一段单圆曲曲线的插设设曲线方法法。方法简简便，适用用于一般转转角不大，，实地能直直接钉设交交点时。单交点法半径R的大小，直直接影响曲曲线线位，，如图，当转角较较大，不同同半径可能能使曲线线线位相差几几米甚至几几十米。线线位的移动动将直接影影响线形、、工程数量量及路基稳稳定，确定定半径一般般结合地形形和其它因因素按以下下控制条件件来选择。。单交点法①外距控制(即曲线中点点控制)如图根据弯道内内侧的固定定建筑物，，确定曲线线A点是不与其其发生干扰扰的控制点点，即可用用皮尺量出出控制的外外距值E，并测出转转角，即可可反算确定定半径。单交点法②切线控制(即曲线起、、终点控制制)有时路线为为了控制曲曲线起终点点位置，要要求曲线的的切线长为为一定值，，比如相邻邻的反向曲曲线间要求求一定的直直线长度，，或者要求求桥头或隧隧道洞口在在直线上等等，这时曲曲线半径就就由控制的的切线长来来选定。③曲线长控控制当路线转角角较小，为为使曲线长长度满足最最短曲线长长度，则曲曲线半径最最小值可反反算确定。。单交点法④曲线上任意意点控制如图，有时路