公路勘测设计备课教案

江苏省交通技师学院

备课本

课程名称：公路勘测设计

授课班级：11512011+42-11512013

教研室：道路与桥梁

教师姓名：刘玲

学年第一学期

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教师刘玲教研室道路与桥梁

编写日期2015年9月2日审批日期

教学内容第一章绪论总课时4

目

1、了解公路发展概况及其主要组成部分

的

2、掌握公路勘测设计的阶段和任务

要

3、熟悉公路分级及技术标准以及公路勘测设计的基本依据

求

1、公路的分级

2、公路设计的基本依据

点

难

1、公路设计的基本依据

点

课时对应

章节内容

分配页码

§1-1、§1-2公路发展概况及规划、公路的分级与技术标准2P.10-14

§1-3、§1-4公路勘测设计的依据和程序、本课程的任务2P.15-17

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教师刘玲教研室道路与桥梁

编写日期2015年9月15日审批日期

教学内容第二章平面设计总课时24

1、熟悉平面线形三种基本要素

目

2、合理应用公路圆曲线最小半径、缓和曲线最小长度和平曲线的限

的

制值

要

3、理解并合理设计各种平面组合线形

求

4、掌握公路平面线形设计成果

1、圆曲线半径的确定、最小半径的种类与确定

重

2、缓和曲线几何参数及平曲线要素的计算

3、平曲线超高，平曲线加宽

点

4、平面线形设计要点、公路平面线形设计成果

难

1、平曲线加宽，行车视距及种类、平面视距的保证

点

课时对应

章节内容

分配页码

§2-1直线218-21

§2-2圆曲线221-24

§2-3缓和曲线225-33

§2-4平曲线超高233-40

§2-5平曲线加宽、240-42

§2-6中桩坐标的计算242-48

§2-7行车视距248-54

§2-8~平面线形设计要点、254-57

§2-9公路平面设计成果257-61

设计考核阶段考核6

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教师刘玲教研室道路与桥梁

编写日期2015年9月24日审批日期

教学内容第三章纵断面设计总课时18

目

1、了解汽车动力性能对纵坡设计的要求

的

2、掌握平、纵面线形组合设计的原则和方法

要

3、纵断面的设计的要点、方法和步骤

求

1、平、纵线形组合的原则和方法

点

难

1、纵断面设计要点、方法和步骤

点

课时对应

章节内容

分配页码

§3-1、纵坡及坡长设计、264-68

§3-2竖曲线268-71

§3-3爬坡车道271-73

§3-4公路平、纵线形组合设计273-76

§3-5,纵断面设计要点、276-79

§3-6纵断面设计成果279-85

设计成果评

阶段设计考核6

比

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教师刘玲教研室道路与桥梁

编写日期2015年9月30日审批日期

教学内容第四章横断面设计总课时18

目1、熟悉公路横断面的组成

的2、掌握公路建筑限界与公路用地的概念

要3、掌握免费运距与经济运距、平均运距。运量的概念

求4、掌握横断面设计方法及土石方计算与调配

1、公路建筑限界和公路用地

2、横断面设计方法及土石方计算与调配

点

难

1、路基横断面图的绘制，土石方数量计算表的编制

点

课时对应

章节内容

分配页码

§4-1、路基横断面、287-92

§4-2公路建筑限界与公路用地292-93

§4-3、路基边坡、293-95

§4-4横断面设计方法295-96

§4-5、路基土石方数量计算及调配、296-100

§4-6横断面设计成果2100-102

设计成果

第三阶段设计成果考核6

考核

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教师刘玲教研室道路与桥梁

编写日期2015年10月08日审批日期

教学内容第五章选线总课时8

目

1、熟悉公路选线的一般原则、方法和步骤

的

2、掌握平原地区和丘陵地区选线的特点

要

3、掌握山岭地区选线及路线展线的主要形式、主要问题和处置方法

求

1、公路选线的一般原则、方法和步骤

2、平原区和丘陵区选线的要点

点

难

1、山岭地区选线及路线展线的主要形式

点

课时对应

章节内容

分配页码

§5-1~§5-2概述、路线方案比较、2103-105

§5-3、山岭区选线、2105-110

§5-5丘陵区选线2110-112

§5-4平原地区选线2112-118

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教师刘玲教研室道路与桥梁

编写日期2015年10月16日审批日期

教学内容第六章定线总课时14

目

1、了解纸上定线的内容与操作方法

的

2、掌握实地定线的方法和步骤，纸上移线的条件、方法与步骤

要

3、掌握受限条件下的平曲线半径选定

求

1、纸上定线，实地定线的方法与步骤。

2、受限制条件下平曲线半径的选定。

点

难

1、受限制条件下平曲线半径选定

点

课时对应

章节内容

分配页码

§6-1纸上定线2132-132

§6-2实地定线2132-137

§6-3纸上移线2137-142

设计练习

路线设计2

设计练习

路线设计2

设计练习

路线设计2

设计练习

路线设计2

四

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教师刘玲教研室道路与桥梁

编写日期2015年10月25日审批日期

教学内容第七章公路外业勘测总课时4

目1、了解公路初测的目的和任务

的2、掌握公路初测的内容和步骤

要3、了解公路定测的任务、内容及分工

求4、掌握定测时各组的任务和工作内容

1、初步测量和定线测量的程序、内容和方法

2、初步测量和定线测量的基本概念、理论和原理

点

难

1、初步测量和定线测量的程序、内容、方法

点

课时对应

章节内容

分配页码

§7-1公路初测2146-146

§7-2公路定测2146-151

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教师刘玲教研室道路与桥梁

编写日期2015年11月02日审批日期

教学内容第八章公路交叉设计总课时4

目1、熟悉公路与公路、管线交叉的形式

的2、掌握平面交叉的设计内容和设计方法

要3、掌握公路平面交叉，公路立体交叉

求4、了解公路与其他路线的相交

1、平面交叉口的交通分析

2、公路平面交叉

点

难

1、公路立体交叉和公路与其他管线交叉

点

课时对应

章节内容

分配页码

§8-1,

公路交叉口分析、公路平面交叉2163-170

§8-2

§8-3、

公路立体交叉、公路与其他路线交叉2170-175

§8-4

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教师刘玲教研室道路与桥梁

编写日期2015年11月15日审批日期

教学内容第九章公路现代测设技术总课时4

目

的1、了解公路路线计算机辅助设计(CAD)系统的组成

要2、了解数字地面模型及3s技术在公路设计中的应用

求

1、公路路线CAD的组成系统

2、数字地面模型。

点3、3s技术

难

1、公路路线CAD组成系统。

2、数字地面模型

点

课时对应

章节内容

分配页码

§9-1、

公路路线CAD技术、数字地面模型2177-181

§9-2

公路透视图、“3S”技术在公路勘测设计中的应

§9-3、

2181-184

§9-4

用

课时授课计划

授课日期9.79.79.8

班级11512011+4

2

题目§1-1、§1-2公路发展概况及规划、公路的分级与技术标准

目1、了解交通运输网络的组成

的

2、了解我国公路现状与发展规划

要

3、掌握我国公路的分级和公路的技术标准

求

重1、公路的分级

2、公路的技术标准

点

难

1、公路的分级和公路的技术标准

点

教

教材教学方法讲授

具

报

第一节公路的发展概况及规划

一、交通运输网络构成

书

二、我国公路现状与发展规划

设第二节公路的分级及技术标准

一、公路分级

计二、公路技术标准

教学过程教学说明

（教学手段、时间分配、

（包括教学环节、教学内容、教师活动、学生活动、设计意图等）教学效果、教学反思等）

教学过程

组织教学：

讲授新课:

第一节公路发展概况及规划

一、交通运输网络构成

(一)国家综合运输系统的构成

现代交通运输由铁路、公路、水运、航空以及管道等五种运输方式组成。

这些运输方式的点、线、面交通运输组成国家综合运输系统。

铁路运输适合于远程大宗货物及旅客运输，其特点是运量大、迅速，特

别是高速铁路的出现，使铁路的运揄能力得到进一步的提高，但由于铁路运输

需转运，装卸费用较高，使其一般只在远距离运输上占优势。由于铁路轨道的

限制，铁路运输属线性运输。

水路运输特点是廉价的运输方式，但是速度慢，并受自然因素制约大；

运输方式包括内河及海洋运输。

航空运输适于快速运送旅客，紧急物资及邮件，速度快但是成本高。

管道运输适用于液态、气态及散装粉状材料运输的专用方式。

公路运输适用于旅客及货物的各种运距的批量运输。

(二)公路运输的特点及在国民经济中的地位

公路运输与其它运输方式相比较具有如下特点：

(1)机动灵活，能迅速集中和分散货物，做到直达运输，，不需中转，可

以实现“门到门”的直接运输，节约时间和减少中转费用，减少货损。

(2)受交通设施限制少，是最广泛的一种运输方式，可延伸到任何山区、

农村、机关、单位，可承担其它运输方式的运转任务，是交通运输网中

其它各种运输方式联系的纽带。

(3)适应性强，服务面广时间上随意性强，可适于小批量运输和大宗运

输。

(4)公路运输投资少，资金周转快，社会效益显著。

(5)与铁路、水运等运输相比较，公路运输的汽车燃料价格高，服务人

员多，单位运量小，所以在长途运输中，运输成本偏高。但随着高速公

路的迅速发展，汽车制造技术不断改进，运输管理水平不断提高，这些

不足逐步得到改善。

二、我国公路现状与发展规划

(一)公路发展史

古代：早在公元前2000年前，就有了可以行驶牛、马车的道路。秦始

皇统一六国以后大修驰道，颁布“车同轨”法令使得道路建设得到一个

较大的发展。

近代：20世纪初汽车引入我国，通行汽车的公路发展起来。从1906年

在广西友谊关修建第一条高速公路开始到1949年底，全国公路通车里程

有8.1万公里。

现代：中华人民共和国成立以后，为了迅速恢复和发展经济，巩固国防，

国家对公路建设做出了很大的努力，取得了显著的成就，特别是改革开

放后三十几年来，公路建设迅速发展。

（二）公路现状分析

新中国成立以后，特别是改革开放以来，我国的公路建设取得了巨大

的成就，但是与国际上发达国家相比，差距仍然很大；与国内其它工业

相比，仍相对滞后，远不能满足新形势下对公路运输的要求。归纳起来，

还存在如下几个方面的问题：

1、公路数量少，通达深度不够

（1）公路通车总里程少

（2）公路密度低

2、路网等级低、路面质量差、标准低

3、发展不平衡

4、同行能力差

5、服务水平低

（三）发展规划

1、发展方向

由于我国公路总量仍然偏少，今后很长一段时间内还必须坚持提高公路

质量、等级加大公路密度并重的原则。积极新建公路，沟通断头路，加速国家

高速公路网建设与旧路的技术改造。

2、发展规划

2004年交通部推出新一轮国家高速公路网规划。我国城市布局为“7918”

的高速公路网络，即7条射线、9条纵线、18条横线，总里程约8.5万公里。

规划的高速公路网将连接所有现状人口在20万以上的319个城市，包括所有

的省会城市以及港澳台。规划中，东部地区平均半小时以上高速，中部地区平

均一小时高速，西部地区平均2小时高速。

此外，国家高速公路网还包括辽中环线，成渝环线，海南环线，珠三角

环线，杭州湾环线、台湾环线共六条环线，两段并行线和35条联络线。

第二节公路的分级与技术标准

一、公路分级

《公路工程技术标准》将公路根据功能和适应的交通量分为五个等级，即高速

公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。

（一）高速公路

高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的多车道公路。

四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量

25000-55000辆;

六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量

45000-80000辆；

八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量

60000〜100000辆;

（二）一级公路

一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。

四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量

15000〜30000辆；

六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量

25000-55000辆。

一级公路是连接高速公路或是某些大城市的城乡结合部、开发区经济带及人烟

稀少地区的干线公路。它实际上是有两种不同的任务和功能：一种具有干线功

能，部分控制出入；另一种是可以采用平交的距离不长的连接线等。一级公路

强调必须分向、分车道行驶，《标准》规定一级公路一般应设置中央分隔带。

当受特殊条件限制时，必须设置分隔设施，不允许用画线代替。

（三）二级公路

二级公路为供汽车行驶的双车道公路。

双车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量

5000-15000辆。

二级公路为中等以上城市的干线公路或者通往大工矿区、港口的公路。为保证

汽车的行驶速度和交通安全，在混合量交通大的路段，可设置慢车道供非汽车

交通行驶。

（四）三级公路

三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。双车道三级公路应能适应将各种车

辆折合成小客车的年平均日交通量2000-6000辆。

（五）四级公路

四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。

双车道四级公路能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400辆以

下。

四级公路为“主要供汽车行驶的双车道公路”。是指公路应按汽车行驶的要求

设计，同时也允许拖拉机、畜力车、人力车等非机动车交通使用车道，其混合

交通量特征明显。

二、公路技术标准

（一）公路等级选用的基本原则

（1）公路等级的选用根据公路功能、路网规划、交通量，并充分考虑项目所

在地区的综合运输体系、远期发展规划等，经论证后确定。

一条公路，可分段选用不同的公路等级或同一公路等级不同的设计速度、路基

宽度，但不同公路等级、设计速度、路基宽度间的衔接应协调，过渡应顺适。

（2）预测的交通量介于一级公路与高速公路之间时，拟建公路为干线公路，

宜选用高速公路；拟建公路为集散公路，宜选用一级公路。

（3）干线公路宜选用二级及二级以上公路。公路等级应根据公路网的规划，

从全局出发按照公路使用任务、功能和远景交通量综合确定。

（二）各级公路设计交通量的预测

各级公路的设计交通量的预测应符合下列规定：

（1）高速公路和具有干线公路的一级公路的设计交通量应按20年预测；具有

集散功能饿一级公路，以及二、三级公路的设计交通量应按15年预测；四级

公路可按实际情况确定。

(2)设计交通量预测的起算年应为该项目的可行性研究报告中的计划通车年；

(3)设计交通量的预测应充分考虑走廊带范围内远期社会、经济的发展和综

合运输体系的影响；

(4)设计路线长度

公路分期修建必须遵照统筹规划、总体设计、分期实施的原则，是前期工程在

在后期仍能充分利用。高速公路整体式断面路段不得横向分割分期修建。

小结：本节主要讲述了我国交通运输网的组成和我国的公路现状与发展规划以

及我国的公路的分级和技术标准。

作业：《公路工程技术标准》将我国的公路分为哪几个等级？

课时授课计划

授课日期9.89.89.8

班级11512011+4

2

题目§1-3、§1-4公路勘测设计的依据和程序、本课程的任务

目1、掌握我国的公路的设计依据。

的

2、掌握我国的公路勘测设计程序。

要

3、了解本课程的基本要求。

求

4、了解本课程的主要内容。

重1、我国的公路的设计依据。

2、我国的公路勘测设计程序

点

难

1、我国的公路勘测设计程序

点

教

教材教学方法讲授

具

报

第三节公路勘测设计的依据和程序

书一、设计的依据

二、公路勘测设计程序

设第四节本课程的任务

一、本课程的性质和学习本课程的基本要求

计二、本课程的特点

三、本课程的主要内容

教学过程教学说明

（教学手段、时间分配、

（包括教学环节、教学内容、教师活动、学生活动、设计意图等）教学效果、教学反思等）

教学过程

组织教学:

复习：公路等级选用的基本原则是什么？

讲授新课：

第三节公路勘测设计的依据和程序

一、设计依据

路线设计是按勘测设计程序、已批准的计划任务书和《标准》等进行的。

无论是新建公路或是改建公路，都应有充分的技术经济依据，其中最基本的设

计依据是设计车辆、交通量和计算行车速度。

（一）设计车辆

车辆的外廓尺寸是公路几何设计的重要依据。行驶在公路上的车辆主要有

机动车和非机动车两类。我国《标准》将设计车辆分为小客车、载货汽车和鞍

式列车三类。各类设计车辆的基本尺寸见教材表1-1和图1-2„

在确定设计交通量时，应将在公路上行驶的各种车辆，折算为设计车辆

--—小客车的交通量。各种汽车的折算是为了有统一尺度才能比较交通量的大

小。各种车辆的斤算系数如表1-2所示。

（二）设计速度

1、设计速度的定义

指在气候条件良好，交通量正常，汽车行驶只受公路自身条件（几何要素、

路面、附属设施等）影响时，一般驾驶员能保持安全、舒适驾驶车辆行驶的最

大速度。

2、设计速度的规定

最大值：120km/h

最低值：20km/h

各级公路设计速度见教材表1-3

3、设计速度的选用

（三）交通量

交通量是公路分级的主要依据。公路的交通量是指单位时间内通过公路上

某一横断面处的往返车辆总数。交通量与社会经济发展速度、气候、物产、文

化生活水平等多方面因素有关，且随着时间、地点的不同而随机变化。其具体

数值通过交通调查和交通预测确定。

日交通量

交通量3小时交通量

1年累计交通量

1、设计日交通量N4=N°（l+7）”"

2、设计小时交通量我国采用第30位小时交通量作为设计依据。

（四）通行能力

1、基本通行能力

可采用“车头时距”或“车头间距”推求。（《城市道路设计》）

2、设计通行能力

（1）公路服务水平

含义：反映了公路的交通负荷状况。

分级：高速、一级公路以车流密度为指标；二级、三级公路以延误率和平

均运行速度为指标将公路服务水平划分为一级、二级、三级、四级共四个等级。

（2）设计通行能力

二、公路勘测设计程序

（-）公路勘测设计主要的技术标准、规范及有关文件

见教材

（二）工程可行性研究

1、“预可”

2、“工可”

（三）设计任务书

（四）勘测设计阶段及任务

1、"一阶段设计”：施工图设计

2、“两阶段设计”：初步设计+施工图设计

3、"三阶段设计”：初步设计+技术设计+施工图设计

（五）设计文件编制

设计文件组成和内容依据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》的

相关规定。

小结：本节课主要讲述了公路勘测设计的依据和设计的程序。

作业：公路勘测设计的依据是什么？

课时授课计划

授课日期9.109.109.10

班级11512011+42

题目§2-1〜§2-3直线、圆曲线、缓和曲线

目1、掌握直线的线形特征、直线长度的限制

的

2、掌握直线设计要点

要

3、圆曲线半径的计算公式和影响因素

求

4、圆曲线最小半径和半径的选用

5、了解设置缓和曲线的目的和条件

6、了解缓和曲线的性质和缓和曲线的最小长度

7、了解直角坐标与缓和曲线常数

8、了解缓和曲线的省略条件

重

1、直线长度的限制和圆曲线半径的计算公式与影响因素。

2、缓和曲线的性质和缓和曲线的最小长度。

点

难

1、圆曲线的计算公式和圆曲线半径的选用。

2、直角坐标与缓和曲线常数

点

教

教材教学方法讲授

具

报

第一节直线

书一、直线的线形特征二、直线长度的限制三、直线设计要点

第二节圆曲线

设一、圆曲线的几何要素二、圆曲线半径计算公式与影响因素

三、圆曲线最小半径四、圆曲线半径的选用

第三节缓和曲线

一、设置缓和曲线的目的和条件二、缓和曲线的性质

三、缓和曲线的最小长度四、直角坐标与缓和曲线常数

五、缓和曲线的省略条件

教学过程教学说明

（教学手段、时间分配、

（包括教学环节、教学内容、教师活动、学生活动、设计意图等）

教学效果、教学反思等）

教学过程

组织教学：

复习：公路勘测设计阶段的划分有几种？

讲授新课：

第一节直线

一、直线的线性特征

作为平面线形要素之一的直线，在公路平面设计中使用最为广泛。因为

两点之间以直线为最短，因此一般在选线和定线时，只要地势平坦，无大的地

物、地形障碍，选线、定线人员都会首选考虑使用直线。其主要特征是：

（1）直线以最短的距离连接两目的地，具有短捷、缩短里程和行车方向

明确的特点。

（2）直线具有视距良好、行车快速、易于排水等特点。

（3）由于已知两点就可以确定一条直线，因而直线线形简单，容易测设。

（4）从行车的安全和线形美观来看，过长的直线，线形呆板，行车单调，

易使驾驶员产生疲劳，也容易发生超速，行车时驾驶员难以估计车

间距离，在直线上夜间行车时，对向车容易产生眩光。

（5）直线虽然路线方向明确，但只能满足两个控制点的要求，难以与地

形及周围环境相协调。

（6）笔直的公路给人以简捷、直达、刚劲的良好印象，在美学上直线也

有其自身的特点。

二、直线长度限制

1、直线最大长度

由于长直线的安全性差，一些国家对直线的最大长度做了规定：德国规定不

超过20V;前苏联规定为8km；美国为4.83km。我国目前尚无统一的规定。在

运用直线线形并确定其长度时，必须持谨慎的态度。总的原则是：公路线形与

地形相适应，与景观相协调，直线的最大长度应有所限制；当采用长直线线行

时，为弥补景观单调的缺陷，应结合具体情况采取相应的技术措施。

2、直线的最小长度

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间连以直线形成的平面线形。其中

间的直线长度就是指前一曲线的终点至后一曲线的起点之间的长度。当此直线

长度较短时，在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉，使整个线

形缺乏连续性，形成所谓的“断背曲线”，《公路路线设计规范》规定当设计速

度>60km/h时，同向曲线最小长度以不小于行车速度的6倍为宜，当设计速度

<40km/h时，可参照上述规定执行。

2）反向曲线间的直线最小长度

反向曲线是指两个转向相反的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。由于两

弯道转向方向相反，考虑超高和加宽缓和段的需要以及驾驶员的操作方便，其

间的直线最小长度应予以限制。

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。

《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

的距离宜满足要求。

三、直线设计要点

1、适用条件

(1)路线不受地形、地物限制的平原或山区的开阔谷地

(2)城镇及近郊或规划方正的农耕区等以直线为主体的地区；

(3)为缩短构造物长度以便于施工的长大桥梁、隧道路线；

(4)为争取较好的行车和通视条件的平面交叉前后；

(5)双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线，以提供较好条件的超车

路段。

2、直线应用应注意的问题

(D采用直线应特别注意它同地形的关系，在运用直线线形并决定其长度时,

必须持谨慎态度，并不宜采用长直线。

(2)长直线或长下坡尽头的平曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规

定要求外，还必须采用设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。

(3)长直线上纵坡不宜过大，因为长直线加上陡坡，下坡时很容易导致超速

行车。

(4)长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到

一些缓和或改善。

(5)道路两侧地形过于空旷时，宜采用种植不同树种或设置一定建筑物、雕

塑、广告牌等措施，以改善单调的景观。

(6)关于“长直线”的量化问题。

(7)直线最短长度宜不宜过短，特别是同向圆曲线间不得设置短的直线。

第二节圆曲线

圆曲线是公路平面设计中最常用的线形之一，各级公路不论转角大小，在转折

处均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中最主要组成部分。圆曲线具有易于地

形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，故使用十分广泛。

一、圆曲线的几何要素

圆曲线的几何要素为：

切线长，切线长，曲线长，外距，切曲差

二、圆曲线半径的计算公式与影响因素

行驶在曲线上的汽车受离心力作用其稳定性受到影响，而离心力的大小又与

曲线半径密切相关，半径越小越不利，所以选择平曲线半径时尽可能采用较大

的值，只有在地形或其他条件受限制时才可使用较小的曲线半径。为了行车的

安全和舒适，《标准》规定了圆曲线半径在不同情况下的最小值。

1、关于横向力系数

横向力系数可近似为单位车重上受到的横向力。

横向力的存在对行车产生不利的影响，而且〃越大越不利，主要表现在以下几

方面：

(1)考虑汽车行驶的横向稳定性

汽车在圆曲线上行驶的稳定性包括横向倾覆稳定性和横向滑移稳定性，由

于汽车在设计和制造时，充分考虑横向倾覆稳定性，将其重心定的足够低，完

全可以保证在正常装载和行驶情况下，不会在横向上产生倾覆。因此，在平面

设计过程中，主要考虑横向滑移稳定性，保证轮胎不在路面上产生滑移即可。

为此，需要满足关系式横向滑移稳定性，保证轮胎不在路面上产生滑移即可。

为此，需要满足关系式横向力XW轮胎与路面之间的摩阻力F,因为X=〃.G

和F-G.f,所以只需要满足条件：//<fo

(2)考虑驾驶操作

曲线上行驶的汽车，在横向力作用下，轮胎会产生横向变形，使轮胎的中

间平面与轮迹前进方向形成一个横向偏移角，致使增加了汽车在方向操纵上的

困难，尤其是车速较高时，就更不容易保持驾驶方向上的稳定。

(3)考虑燃料消耗和轮胎磨损

由于横向力的影响，行驶在曲线上的汽车比在直线上的汽车的燃料消耗和

轮胎磨损都要大，这是因为当汽车在曲线上行驶时，除了要克服行驶阻力外，

还要克服横向力对行车的作用，才能使行车沿着正确的方向，为此增加了燃料

的消耗；与此同时，在曲线上行驶时，横向力的作用使汽车轮胎发生变形，致

使轮胎的磨耗也额外增加了。

(4)考虑乘车的舒适性

汽车行驶在曲线上，随横向力系数〃值大小不同，乘客将有不同的感受。

据试验，乘客随着〃的变化其感觉和心理反应如下：

当〃<0.10时，不感到有曲线存在,很平稳；

当4=0.15时，稍感到曲线存在，，尚平稳；

当〃=0.20时，已感到有曲线存在，稍感不平稳；

当〃=0.35时，感到有曲线存在，已感到不平稳；

当M>0.40时，非常不稳定，站不住，有倾倒的危险感

综上所述，〃值的采用关系到行车的安全、经济和舒适。为计算最小平曲线半

径，应考虑各方面的因素采用一个舒适的〃值。研究表明：〃的舒适界限，

由0.10-0.16随行车速度而变化，设计中对高、低速路可取不同的数值。

2.超高横坡度y

(1)最大超高横坡度八，max

在车速较高的情况下为了平衡离心力要采用较大的超高横坡度，但公路上行驶

的车辆的速度并不一致，特别是在混合交通的公路上，需要兼顾快、慢车的行

驶安全。对于慢车，特别是因为暂停在弯道上的车辆，其离心力接近于0或等

于0。如超高横坡度过大，超出轮胎与路面间的横向磨阻系数，车辆沿着路面

最大合成坡度下滑的危险，因此必须满足：ib,

f\v—年中气候恶劣季节路面的横向磨阻系数

制定最大超高横坡度除考虑公路所在地区的气候条件外，还必须给予

驾驶员和乘客心理上的安全感。除山岭重丘区、城市附近、交叉口以及有相当

数量非机动车行驶的公路上，最大超高横坡度比一般公路还要小些。

(2)最小超高横坡度八,mm

公路超高横坡度不应该小于公路直线段的路拱横坡度不应该小于公路直线段

的路拱横坡度，否则不利于公路的排水，故有：ib,min=i,式中i尸路拱横坡度。

三、圆曲线最小半径

行驶在曲线上的汽车，由于受到离心力的作用，其稳定性受到了影响，离

心力的大小又与曲线半径密切相关，半径越小越不利。所以在选择曲线半径时，

应尽可能采用较大的半径值，只有在地形与其他条件受到限制时，才可能使用

较小的曲线半径。为了行车安全和舒适，我国《标准》规定了三种圆曲线的最

小半径，即极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径。

1、极小最小半径

2、一般最小半径

3、不设超高的最小半径

四、圆曲线半径的选用

选用圆曲线半径时，应注意以下几点：

(1)在地形、地物等条件许可时，优先选用大于或等于不设超高的最小

半径；

(2)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；

(3)当地形条件受限制时，应采用大于或接近一般最小半径的圆曲线半

径；

(4)在自然条件特殊困难或受其他条件严格限制而不得已时，方可采用

极限最小半径；

(5)《规范》规定圆曲线最大半径不宜超过10000m。

第三节缓和曲线

一、缓和曲线设置目的和条件

(-)设置条件

《公路工程技术标准》规定，公路等级在三级以上，当平曲线半径小于不

设超高的最小半径时，应在直线和圆曲线之间设置缓和曲线。

(-)设置目的

1.便于驾驶员操纵方向盘

2.消除离心力的突变，提高舒适性

3.满足超高、加宽缓和段的过渡

4.与圆曲线配合得当，增加线形美观

二、缓和曲线的性质

(一)汽车转弯时的理论轨迹方程

当汽车逐渐由直线驶入圆曲线，为简便可作两个假定：一是汽车作匀速行

驶；二是驾驶员操纵方向盘作匀角速转动，即汽车的前轮转向角由直线上的零

度均匀地增加到圆曲线上a角值，如图所示：

kw(1-2-6)

①二cot(1-2-7)

式中：k——系数，小于1；

----方向盘的转动角度，rad/s；

t-------行驶时间，s；

3——方向盘转动的角速度，rad/s；

式(1-2-6)及式(1-2-7)得

(/)-ka)t(1-2-8)

d

p=------

tan。

7d很小，d所对应的圆心角很小，所以

tan。=0

。kcotkcoS

kcoppkco

1、0、k均为常数，可令

d

——v=A'2

ka)

4

fS-.....(1-2-9)

P

3：S一一汽车从曲线起点行驶至所求点之距离，m;

A----参数；

e一曲线上所求点处的曲率半径，m。

式(1-2-9)为汽车转弯时的理论轨迹方程。

(―)回旋线作为缓和曲线

《标准》规定采用回旋线作为我国公路设计的缓和曲线线形

三、缓和曲线最小长度

1.根据离心加速度变化率求缓和曲线最小长度

心上

47R4

2.依驾驶员操纵方向盘所需时间求缓和曲线长度

,vv

l=vt=——1=——

h,3.61.2

3.根据超高附加纵坡不宜过陡来确定缓和曲线最小长度

P

4.从视觉上应有平顺感的要求计算缓和曲线最小长度

缓和曲线的起点和终点的切线角§最好在3度到29度之间

^-<A<R

3

sKlh<s2

《公路工程技术标准》规定按行车速度来求缓和曲线最小长度，同时考虑

了行车时间和附加纵坡的要求。各级公路最小缓和曲线长度见表2-7。

各级公路缓和曲线最小长度表2-7

公路等级高速公路一二三四

设计速度121010

8080608060403020

(km/h)000

最小缓和曲10

85708570507050352520

线长度(m)0

四、直角坐标与缓和曲线常数

(一)切线角

1.缓和曲线上任意点的切线角§X

缓和曲线上任意一点的切线角，是指缓和曲线上该点的切线与缓和曲线

起点的切线所成夹角。

2.缓和曲线的总切线角网

a

h2R

(-)缓和曲线直角坐标

1.任意点

y=-----------(2-15)

6Rlh336内/；

s5

X=S40*,/,；

2.缓和曲线终点

/21；

丫卜=」--------J

'6R336R;

1：

x=l——J(2-16)

h''h40R2

(三)缓和曲线常数

为了能在直线与圆曲线之间插入缓和曲线，必须将原有圆曲线向内移动一

定的

距离P。圆曲线向内移动有两种方法：一种是圆心不变，使圆曲线半径减

小，从而使圆曲线向内移动；另一种是半径不变，而圆心沿分角线方向内移，

使圆曲线向内移动。采用第一种方法。

1.内移值P

p=—^―（2-17）

24R

2.切线增量q

/Z3

q^—-----1（2-18）

2240/?2

3.缓和曲线的总切线角§h

瓦％（2-19）

（四）有缓和曲线的公路平曲线计算

1.单交点（对称形）

a）缓和曲线常数计算

b）平曲线几何要素计算

a

切线长Th=T+q=（R+p）tan—+q

a

外距Eh=E+p=（/?+p）sec--7?

jrJr

曲线长Lh=-R（a-2/?）+2lh=-—aR+

1oU1oU

圆曲线长Ly=Lh-2lh

曲切差Dh=2Th-Lh

在平曲线中设置了缓和曲线后，平曲线有五个基本桩，即

ZH——第一段缓和曲线的起点（直缓点）；

HY——第一段缓和曲线的终点（缓圆点）;

QZ——平曲线的中点（曲中点）；

YH——第二段缓和曲线的终点（圆缓点）；

HZ——第二段缓和曲线的起点（缓直点）。

五、缓和曲线的省略条件

（一）省略条件

1.四级公路省略

2.圆曲线半径大于等于不设超高最小半径时

3.复曲线符合P29条件时

小结：本节主要讲述了直线的线形特征，圆曲线的几何要素，圆曲线半径的选

取、设置缓和曲线的目的和条件，缓和曲线的性质，缓和曲线的最小长度，直

角坐标与缓和曲线常数和缓和曲线的省略条件。

作业：1、某平原微丘区二级公路有一弯道，其平曲线半径R=260m,交点JD

桩号为K16+721.26,偏角为a=29°23'24",试计算该曲线上设置缓和曲线后的

五个基本桩号。

2、缓和曲线的省略条件有哪些？

课时授课计划

授课日期9.149.149.15

班级11512011+42

题目§2一4〜§2一6平曲线超高、平曲线加宽、中桩坐标的计算

目1、掌握平曲线超高的原因和条件。

的

2、掌握超高缓和段的形式。

要

3、了解平曲线上设置加宽的原因和条件。

求

4、掌握直线的线形特征、直线长度的限制。

5、掌握直线设计要点。

6、圆曲线半径的计算公式和影响因素。