公路路线平面线形设计

公路路线平面线形设计第1页/共52页第二章公路路线2.公路纵断面线形4.道路交叉1.公路平面线形3.公路横断面线形第2页/共52页职业能力目标熟悉路线设计的有关概念看懂路线平面、纵断面、横断面设计学习要求熟悉路线平面、纵断面、横断面设计内容掌握路线设计的要求与方法了解道路路线组成及路线交叉方式与要求第3页/共52页基础知识道路是一条带状的三维空间实体。它的中心线是一条空间曲线，这条中心线在水平面上的投影，称为道路路线的平面第4页/共52页沿中心线竖直剖切展开的直面，称为道路路线的纵断面第5页/共52页中心线上任意点处的法向切面，称为道路路线的横断面第6页/共52页设计阶段的划分公路工程基本建设项目，根据路线的性质和要求两阶段设计一阶段设计三阶段设计第7页/共52页两阶段设计（1）初步设计——根据批准的可行性研究报告和计划任务书，进行初测，选定合理的设计方案，计算工程数量及主要材料数量，提出施工方案建议，编制设计概算，提供包括文字说明和图表资料在内的初步设计文件。（2）施工图设计——经上级批准初步设计后，再进行定测，编制施工组织设计和施工图预算。多数工程采用的主要程序第8页/共52页一阶段设计根据批准的计划任务书，进行一次详细的定测，据以编制施工图设计文件和工程预算。仅适用于技术简单、方案明确的小型工程第9页/共52页三阶段设计（1）初步设计——根据批准的计划任务书，进行初测，编制初步设计文件和工程设计概算；（2）技术设计——经上级批准后，对初步设计中未能解决的重大、复杂的技术问题，落实技术方案，编制修正设计文件和概算；（3）施工图设计——经批准后，进行定测，编制施工组织设计和施工图预算。适用于技术复杂而又缺乏经验的建设项目或其中的个别工程第10页/共52页公路平面纵断面横断面第11页/共52页

公路设计是设置在地表供汽车行驶的一种线型带状的工程结构物。公路设计内容:线型设计〔线型组成—直线、曲线、凹凸等〕结构设计〔结构组成—路面结构、路床、路肩、路基等〕公路线型的基本要求公路服务的对象是汽车，因此，要保证汽车在公路上行驶必须:安全、迅速、经济和舒适。公路路线应满足下列要求:第12页/共52页

１、保证汽车在道路上行驶的稳定性稳定性是指汽车在公路上处于动态或静态时，不会产生倾覆、倒溜和测向滑移。因此，要求公路有足够的附着力。要注意上坡和弯道。

2、保证行车畅通，达到安全、迅速的目的要畅通必须满足:足够宽度平面、纵面要有足够的行车视距减少平面交叉第13页/共52页3、对公路的平、纵、横断面有合理布局根据公路等级及使用任务和功能，合理利用地形，正确运用技术标准，应做到:平面顺适纵坡均衡横面合理线型组合协调尽量避免穿越不良地质区技术可行，经济合理第14页/共52页第15页/共52页想一想：

如图2-1-1所示的公路线型中平面线型要素包括哪三种？属于哪种平面线型组合类型？第16页/共52页1、公路平面线形公路平面线形圆曲线缓和曲线直线曲线左右拐弯超高？加宽？第17页/共52页道路平面线形设计圆曲线缓和曲线平曲线超高平曲线加宽缓和段行车视距平面设计成果

各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由直线向圆曲线或较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形平曲线设计时，常将弯道外侧车道抬高，构成与内侧车道同坡度的单向坡，使汽车在平曲线上行驶时获得一个指向内侧的横向分力，用以克服离心力。当曲线上设有加宽和超高时，为保证线形平顺和行车安全，需设置缓和段。使汽车在一定的车速下能及时制动或避让。在这段时间内，汽车沿路面所行驶的最短距离。

路线平面设计应提供各种图纸和表格汽车在曲线上行驶时，四个车轮轨迹半径不同，因而需要比直线上更大的宽度。汽车在曲线上行驶时，四个车轮轨迹半径不同，因而需要比直线上更大的宽度。汽车在曲线上行驶时，四个车轮轨迹半径不同，因而需要比直线上更大的宽度。平曲线加宽第18页/共52页基础知识道路是一条带状的三维空间实体。它的中心线是一条空间曲线，这条中心线在水平面上的投影，称为道路路线的平面第19页/共52页优、缺点？长度要求？直线第20页/共52页各级公路在何处设置圆曲线？圆曲线半径越小越好？？圆曲线半径越大越好？圆曲线第21页/共52页在确定圆曲线半径时应注意：一般情况下宜采用极限最小曲线半径的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；地形条件特殊困难而不得已时，方可采用极限最小半径；应同前后线性要素相协调，使之构成连续﹑均衡的曲线线形；应同纵面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合（陡坡加急弯的情况）。

圆曲线半径第22页/共52页一般情况，超高有些情况，路拱第23页/共52页Rmin=V2/[127（μmax+ibmax）]极限最小半径一般最小半径不设超高的最小半径Rmin——极限最小半径，mμmax——极限最小半径所对应的横向力系数ibmax——最大超高横坡度R一般——一般最小半径，mIb——路拱超高横坡度μ——一般最小半径所对应的横向力系数R免——不设超高最小半径，m；i1——路拱横坡度：道路等级二级及二级以上，i1=0.01~0.02；二级以下，i1=0.03~0.04；μ——不设超高横向力系数其中：“-”表示汽车在道路圆曲线外侧行驶R一般=V2/[127（μ+ib）]

R免=V2/[127（μ-i1）]第24页/共52页想一想：

什么是极限最小半径？什么是一般最小半径？什么是不设超高的最小半径？第25页/共52页圆曲线元素切线长T曲线长L外距E超距D练一练：设计速度为120km/h，转角60度求一般最小半径对应的圆曲线元素。第26页/共52页基础知识道路是一条带状的三维空间实体。它的中心线是一条空间曲线，这条中心线在水平面上的投影，称为道路路线的平面第27页/共52页缓和曲线第28页/共52页想一想：

缓和曲线的概念？为缓和行车方向的突变和离心力的突然产生与消失，需要在直线（超高为0）与圆曲线（超高为h）之间插入一段曲率半径由无穷大逐渐变化至圆曲线半径的过渡曲线（使超高由0变为h），此曲线为缓和曲线。主要有回旋线、三次抛物线及双纽线等。第29页/共52页缓和曲线缓和曲线的作用：一、有利于驾驶员操纵转向盘，使路线顺畅；二、消除离心力的突变，使汽车不致产生侧向滑移；三、完成超高和加宽的过渡。在相同计算行车速度的公路上，不论曲线半径大小如何，都可取同一个缓和曲线长度第30页/共52页缓和曲线第31页/共52页基本型缓和曲线-圆曲线-缓和曲线图2-1-7组合形式第32页/共52页S型两个反向圆曲线用两段反向缓和曲线连接图2-1-8组合形式第33页/共52页横向力系数汽车在做圆周运动时，每单位车辆总重所受的横向力横向力系数为0.1相当于50kg5kg的横向力第34页/共52页横向力系数汽车在做圆周运动时，每单位车辆总重所受的横向力横向力系数为0.1相当于50kg5kg的横向力第35页/共52页横向力系数当μ＜0.10时，不感到有曲线存在，很平稳；当μ=0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳；当μ=0.20时，己感到有曲线存在，稍感不稳定；当μ=0.35时，感到有曲线存在，不稳定；当μ=0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感。影响旅行舒适性第36页/共52页超高横坡度公路等级汽车专用公路

一般公路高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路一般地区10%8%

积雪冰冻地区6%第37页/共52页极限最小半径横向力系数及超高横坡度取用表一般最小半径横向力系数及超高横坡度取用表

各级公路的最小半径值计算行车速度（km/h）1201008060403020μmax0.100.110.120.130.140.150.16ibmax（%）8888888计算行车速度（km/h）1201008060403020μ0.050.050.060.060.060.050.05ib（%）6678766计算行车速度（km/h）1201008060403020极限最小半径（m）650400250125603015一般最小半径（m）10007004002001006530不设超高的最小半径（m）路拱≤2.0%5500400025001500600350150路拱＞2.0%7500525033501900800450200第38页/共52页例：已知某平原区高速公路，其计算行车速度V=120km/h，设该公路的横坡度i=1.5%，试计算该公路不设超高的最小半径为多少？第39页/共52页例：已知某平原区高速公路，其计算行车速度V=120km/h，设该公路的横坡度i=1.5%，试计算该公路不设超高的最小半径为多少？解：已知i=0.015，设μ=0.035与《公路工程技术标准》规定相对照。《标准》规定不设超高最小半径时，当i<=2%时，μ=0.035~0.04；当i>2%时，μ=0.04~0.05。（p87）表5-1符合规定第40页/共52页什么是圆曲线上的超高？平曲线设计时，将弯道外侧车道抬高，构成与内侧车道同坡度的单向坡，使汽车在平曲线上行驶时获得一个指向内侧的横向分力，用以克服离心力，减少横向力，保证汽车行驶的稳定性及乘客的舒适性，这种设置称为平曲线超高。平曲线超高第41页/共52页为什么要设置超高？为了使较小的曲线半径能通行较大车速的车辆第42页/共52页第43页/共52页

当汽车行驶到平曲线上时，前轮轮轴中心沿着车道中心行进，后轮轮轴中心会向内侧偏移。

圆曲线半径愈小或汽车轴距愈长，后轮的偏移值就会愈大。

为了让汽车后轮能够在坚实的车道面上行驶，在公路设计时，都将圆曲线内侧的路面适当予以加宽，称为圆曲线加宽。平曲线加宽第44页/共52页平面曲线加宽《公路工程技术标准》规定，当圆曲线半径R≤250m时，应设置加宽。双车道路面的全加宽值见下表双车道路面的全加宽值单车道路面的全加宽值按表列数值的1/2取用注意事项：1、加宽应设置在圆曲线的内侧，路面加宽时路基一般也同时加宽；

2、分道行驶的公路，圆曲线半径较小时，其内侧的加宽值应大于外侧车道的加宽值。设计时应按内外车道不同的半径，通过计算分别确定其加宽值。加宽类型圆曲线半径（m）汽车轴距加前悬（m）250~200200~150150~100100~7070~5050~3030~2525~2020~15150.40.60.81.01.21.41.82.22.5280.60.70.91.21.52.0---35.2+8.80.81.01.52.02.5----第45页/共52页平面线形：直线、圆曲线（最小半径）、超高、加宽第46页/共52