城市道路与市政工程第二讲城市道路平面设计

城市道路与市政工程

第二讲城镇道路平面

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指标第二节道路路平面设计《公路勘测设计计》（1）确定最小半半径的原则圆曲线最小半半径是以汽车车在曲线部分分能安全而又又顺适地行驶驶所需要的条条件，而确定定的圆曲线最最小半径的实实质是汽车行行驶在公路曲曲线部分时所所产生的离心心力等横向力力不超过轮胎胎与路面的摩摩阻力所允许许的界限。不产生横向滑滑移。圆曲线半径的的确定道路的圆曲线线半径，宜≥≥不设超高最最小半径。当受地形条件件限制时，可可采用设超高高推荐半径值值；当地形条件特特别困难时，，可采用设超超高最小半径径值。描述圆曲线的的指标（2）——最小圆曲线长长度最小圆曲线长长度：汽车在在道路曲线段段行驶时，如如果曲线很短短，司机操作作方向盘频繁繁，在高速驾驾驶的情况下下是危险的，，圆曲线宜有有大于3s的行程。缓和曲线缓和曲线：它它是设置在直直线与圆曲线线之间或半径径相差较大的的两个圆曲线线之间的一种种曲率连续变变化的曲线。。使直线和圆圆曲线之间过过渡平稳，行行车舒适，作作为超高、加加宽的缓和带带。缓和曲线的指指标（1）——不设缓和曲线线的最小圆曲曲线半径设计车速大于于40km/h时，圆曲线半半径大于不设设缓和曲线的的最小圆曲线线半径时，直直线与圆曲线线可直接连接接。缓和曲线的指指标（2）——缓和曲线最小小长度缓和曲线最小小长度应满足足三方面要求求：曲率逐渐渐变化，乘客客感觉舒适；；行车时间不不宜太短；超超高过渡宜平平缓。二、平曲线计计算圆曲线计算（（1）——曲线要素计算算圆曲线计算（（2）——主点桩号计算算例题：某单圆圆曲线，交点点桩号为k1＋600，转角α为300，若该曲线外外半径取400米，试进行曲曲线要素和主主点桩号计算算。作业某城市交通干干道的设计行行车速度为40km/h,路线跨越河流流,要求桥头至少少要有40米的直线段，，由桥头至路路线转折点的的距离为200米,转折角为38度(见附图)。试求不设超超高的平曲线线最大可能半半径Rmax的数值。缓和曲线一、缓和曲线线：指在直线线与圆曲线之之间或者半径径相差较大的的两个转向相相同圆曲线之之间设置的一一种曲率连续续变化的曲线线。设置目的：缓和离心加加速度的急骤骤变化，且使使驾驶员容易易做到匀顺地地操纵方向盘盘，提高视觉觉的平顺度，，保持线形的的连续性。设置位置：设置在直线线与圆曲线间间或不同半径径的两圆曲线线之间缓和曲线的形形式：回旋线、双双纽曲线、抛抛物线、多心心复曲线等。。基本形式：因回旋线与与汽车行驶轨轨迹相一致，，多采用回旋旋线，回旋线线方程为r×L=A2(A为回旋线参数数）缓和曲线特征征1)缓和曲线曲率率渐变，设于于直线与圆曲曲线间，其线线形符合汽车车转弯时的行行车轨迹，从从而使线形缓缓和，消除了了曲率突变点点。2)由于曲率渐变变，使道路线线形顺适美观观，有良好的的视觉效果和和心理作用感感。3)在直线和圆曲曲线间加入缓缓和曲线后，，使平面线形形更为灵活，，线形自由度度提高，更能能与地形、地地物及环境相相适应、协调调、配合，使使平面线形布布置更加灵活活、经济、合合理。4)与圆曲线相比比，缓和曲线线计算及测设设均较复杂。。汽车在弯道上上行驶轨迹缓和曲线的作作用线形缓和：直线与圆曲线线相连，在连连接处形成曲曲率突变点。。这种组合线线形视觉效果果差，有折点点和扭曲现象象。加入缓和和曲线，则曲曲率渐变，线线形圆滑，有有良好的视觉觉效果和心理理作用感。行车缓和:汽车由直线直直接驶入圆曲曲线其离心力力发生了突变变，使行车舒舒适感和安全全感受到影响响。从司机转转弯操纵来看看，汽车前轮轮转向角逐渐渐变化，其中中间需要插入入一逐渐变化化的缓和曲线线，才能保持持在车速一定定的情况下使使汽车前轮的的转向角从0至逐渐转向，，从而有利于于驾驶员操纵纵方向盘。超高和加宽缓缓和:为适应汽车转转弯的特点，，公路在圆曲曲线上设置有有超高和加宽宽。设置超高高和加宽也需需要有一个缓缓和过渡段。。二、缓和曲线线长度的计算算（一）按离心心加速度变化化率计算（舒舒适性）Ls=0.036V3/R（二）按行车车时间不宜太太短（3s）Ls≥Vt/3.6=0.83V（三）超高过过渡应平缓L=R/9~R设计道路时，，应符合规范范中规定的缓缓和曲线最小小长度。平面线形，过过去多采用长长直线、短曲曲线的形式，，一般是首先先设置直线，，然后用曲线线连接。随着车速的提提高及交通量量的增长，对对于高等级道道路已趋于以以曲线为主的的设计，即结结合地形拟定定曲线，再连连以缓和曲线线或直线的方方法，使路线线在满足行车车动力要求的的条件和视觉觉舒顺前提下下，增加了结结合地形设置置线形的自由由，使线形的的经济效益较较为显著，并并保证行车的的高速和安全全。思小（思茅至至小勐养）高高速公路三、不设缓和和曲线的平曲曲线半径当位移量△R小于0.20m时，可不设缓缓和曲线。由△R=Ls2/(24R),Ls=Vt/3.6,△R=0.20m,t=3s可得：R=0.144V2设计时应符合合规范中规定定的数值四、缓和曲线线要素计算切线总长外矢距曲线总长超距缓和曲线基本本形式缓和曲线上里里程桩的编制制直缓点: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、平曲线最最小长度（一）曲线过过短，司机操操作困难（6s行程）L=1.67V（二）满足离离心加速度变变化率的要求求L=0.036V3/R（三）满足视视觉要求当转角α<7°时，为便于识识别曲线，避避免产生错觉觉，宜控制曲曲线最小长度度符合规范要要求。【例】某城市道路有有一弯道R=250M，缓和曲线长长Ls=50米，交点JD的桩号为K17+568.38，转角α=38º30′00″″,试计算该曲线线上设置缓和和曲线后曲线线各要素及五五个基本桩的的里程。作业已知R=200m,α=43º16′00″,Ls=75m,JD=K10+254.68求曲线要素与与里程桩号。。第三节城城镇道路平面面定线纸上定线：直接定一纸上定定线一、纸上确定路线线1．定导向线1）在大比例地形图图上研究路线布局局，拟定路线可能方案案，并详细比较选定定合适方案(具体作法同实地路路线布局)。2）纸上放坡，根据等高线间距距h及平均纵坡(5％～5.5%)，计算相邻等高线线间距使等高线开度放到到a，进行纸上放坡。。纸上放坡定导向线3)作导向线分析研究坡度线A、a、b、c、d，*..，D，检查其利用地形形和避越障碍的情情况，进一步移动动线位确定中间的的控制点。如图，，C处从陡岩中间穿过过，B处有利的回头地点点也没有利用上(偏低)，如将两处位置向向上方移动，定B、C为中间控制点，既既可分为AB、BC、CD三段，分别调整坡坡度重新放坡，得得出折线称“导向线”。2．修正导向线，定定平面试线导向线仍是条折线线，还应根据技术术标准的要求，结结合横坡变化情况况，确定必须通过过的点作修正导向向线，然后用“以以点连线，以线交交点”的办法定出出平面试线，反复复试线最后确定出出交点。如地形变变化不大，采用的的地形图比例又较较小，则纸上定线线即可结束，如图图中粗实线。3．为了使路线更为为经济合理，当地地形较复杂，又有有大比例尺地形图图时，可在平面试试线的基础上敷设设曲线，确定中桩桩，做出纵断面、、横断面，然后在在横断面上用透明明模板确定路中线线的最佳位置(经济点位置或控制制点位置)，分别按不同性质质用不同符号绘于于平面图上，这些些点的连线则是一一条具有理想纵坡坡、横断面位置最最佳的平面折线，，称为二次导向线线。再进一步根据据二次导向线对路路线线位局部进行行修改，最后定出出线位，如图中的的采用线。纸上定线的过程是是一个反复试线、、比较、逐步趋于于完善的过程。定定线时要在满足标标准的前提下结合合自然条件，平、、纵、横综合考虑虑，反复进行，直直到满足为止。二、实地放线根据纸上确定的路路中线与导线(或地物特征点)关系，即可将路线线位置钉设到实地地，以供详测和施施工之用。实地放放线方法很多，常常用的有穿线交点法，拨角角法和直接定交点点法。1．穿线交点法穿线交点法是根据据平面图上路线与与导线的关系，将将纸上路线的各条条边独立地放到实实地，延长直线即即可在实地放出交交点，具体作法又又可有两种：1）支距法如图，欲放出JD，可按以下步骤进进行：A、在图上量取支距距，如图中导1-A、导2-B、导3-D等，量取时每条边边至少应取三点，，以便核对，并且且，尽可能使这些些点在实地能相互互通视。B、在实地放支距。。用皮尺和方向架架(或经纬仪)即可按所量支距定定出路线上各点，，如图中A、B、D….各点，插上花杆。。C、穿线交点。一般般用花杆穿线的方方法延长各直线即即可交出交点JD，路线直线很长时时，可用经纬仪延延长交会。最后现现场检查线位是否否合适，再适当修修改，确定路线位位置。2）解析法如图。其步骤如下：A、计算路线与导线线的夹角B、计算距离C、放线2．拨角法拨角法是根据图上上求得的经纬距计计算每条线的距离离、方向、转角和和各控制桩的里程程，按此资料直接接拨角量距定出交交点，不必再穿线线定点。现举例说说明方法步骤如下下：1）内业计算如如图，路线各直线的长长度，象限角的计计算与解析法相同同。2)外业放线3．直接定交点法在地形平坦、视线线开阔、路线受限限不很严时，路线线位置可直接根据据地物明显目标确确定，如图交点JD即可由桥头和房角角的相对距离（50m和35m）量距交会确定。。4．坐标法二实地定定线二、实地定线1．一般情况下定线线当路线不受纵坡限限制时，定线以平平面和横断面为主主安排路线。其要要点是：以点定线，以线交交点。以点定线，就是在在全面布局和逐段段安排确定的控制制点间，结合各方方面因素进一步确确定影响公路中线线位置的小控制点点，然后，按照这这些小控制点，大大致穿出道路直线线的方法。以线交交点，就是在已定定小控制点的基础础上结合路线标准准和前后路线条件件，穿出直线，并并延长交出交点。。一般情况下定线(续)1)控制点的加密。两控制点之间，一一般不可能作直线线(特别是地形困难、、等级较低的公路路)，常常需要设置交交点，使路线转弯弯，从而避开障碍碍物，利用有利地地形，以达到技术术经济的目的。加加密控制点，就是是在实地寻找控制制和影响路中线位位置的具体点位。。一般小控制点有经经济性和控制性两两种控制点。2)穿线定点受各种因素限制的的平面位置控制点点比较多，而且这这些点在平面上的的分布又没有一定定的规律，另一方方面路线受技术标标准和平面线形组组合的限制，不可可能照顾到每一个个控制点。因此，，穿线定点，就是是根据技术标准和和线形组合的要求求，满足控制点和和照顾多数经济点点，前后考虑，用用穿线的办法延长长直线，交出转角角点。在进行穿线定点时时，除要满足技术术指标的要求外，，还应注意以下几方面问问题：（1）平线间必须有足足够的直线长度；；（2）同向平曲线间应应避免“断背曲线”；在满足控制点要求求的前提下，调整整交点位置使路线线偏角较小，交点点间距较长，以争争取较好线形。穿线定点（3）注意保证行车视视距。确定交点位位置时，应尽量避避免交点正对山嘴嘴或其它障碍物。。（4）注意力求平面线线形指标均衡，保保持线形的连续性性，长直线尽头应应尽量避免设小半半径曲线；路线绕绕避障碍物时，要要及早转向，以使使线形舒顺均衡。。（5）路线平面弯曲要要与纵面起伏相适适应协调。在定线线中既要防止由于于路线平面过直使使纵面起伏很大，，造成大填大挖现现象，又要避免只只求纵面平缓，而而使平面随弯就弯弯线形很差现象。。在复杂地形地段段，可结合纸上移移线来求得平、纵纵面协调的线形。。（6）长下坡尽头应避避免急弯，以利行行车安全。（7）定线应同时考虑虑纵面线形指标，，尽量少用或不用用极限纵坡，越岭岭线要避免反坡。。穿线定点（8）注意平、纵面组组合线形的要求。。（9）要考虑虑多数经经济控制制点的要要求，使使所穿直直线横向向填挖基基本平衡衡。所定定线形应应保证路路基横向向稳定性性和经济济性。根根据经验验，一般般要注意意暗弯勿勿多填、、明弯勿勿多挖，，这样，，既减少少土石方方又保证证路基稳稳定。（10）定线时时应注意意横向地地形、地地质、地地物控制制的要求求，做到到定的是是一条线线、考虑虑的是一一条带，，从整个个路带范范围来布布置路线线。（11）在横坡坡较陡的的路段，，应注意意结合路路基边坡坡加固措措施来安安排路线线，尽量量避免高高边坡和和长深的的路堑。。（12）注意路路线与桥桥涵和其其它特殊殊构造物物的配合合。3．曲线定定线经过穿线线交点确确定了路路线的交交点位置置，在交交点处还还需要根根据标准准结合地地形、地地物及其其它因素素选择适适宜的平平曲线半半径，控控制曲线线线位。。1)单交点法法单交点是是实地定定线最常常采用的的方法之之一。它它是用一一个交点点来确定定一段单单圆曲线线的插设设曲线方方法。方方法简便便，适用用于一般般转角不不大，实实地能直直接钉设设交点时时。单交点法法半径R的大小，，直接影影响曲线线线位，，如图，当转角角较大，，不同半半径可能能使曲线线线位相相差几米米甚至几几十米。。线位的的移动将将直接影影响线形形、工程程数量及及路基稳稳定，确确定半径径一般结结合地形形和其它它因素按按以下控控制条件件来选择择。单交点法法①外距控制制(即曲线中中点控制制)如图根据弯道道内侧的的固定建建筑物，，确定曲曲线A点是不与与其发生生干扰的的控制点点，即可可用皮尺尺量出控控制的外外距值E，并测出出转角，，即可反反算确定定半径。。单交点法法②切线控制制(即曲线起起、终点点控制)有时路线线为了控控制曲线线起终点点位置，，要求曲曲线的切切线长为为一定值值，比如如相邻的的反向曲曲线间要要求一定定的直线线长度，，或者要要求桥头头或隧道道洞口在在直线上上等，这这时曲线线半径就就由控制制的切线线长来选选定。③曲线长长控制当路线转转角较小小，为使使曲线长长度满足足最短曲曲线长度度，则曲曲线半径径最小值值可反算算确定。。单交点法法④曲线上任任意点控控制如图，有时路路线由于于桥涵人人工构造造物位置置或原路路改建的的要求，，控制曲曲线必须须从任意意点A通过时，，可用试试算法选选择半径径。其办办法是：：先实地地量出JD至B点的距离离和要求求的支距距(即BA)，初选半半径R。单交点法法⑤按纵坡控控制当路线纵纵坡紧迫迫时，为为使弯道道上合成成纵坡不不因曲线线半径太太小而超超过规定定值，这这时，应应根据已已定的纵纵坡和合合成纵坡坡标准值值来反算算出超高高横坡，，再按控控制的超超高横坡坡求得最最小控制制半径。。2)双交点法