《高速公路设计中的线性设计案例》5000字

高速公路设计中的线性设计案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u1308高速公路设计中的线性设计案例综述 126099一、线性设计 114828二、设计过程 1211121.选线定线 19114三、平面线性设计 359671、平面线性设计的基本要求： 383362、平面线形设计一般原则  4191033、平面线形三要素 4251374、圆曲线 5257725、缓和曲线 687941、 730691与整体圆形曲线设计相互配合得当,增加了整体线形的美观性。 7291151.2竖曲线的设计 12一、线性设计学习了我们在平面线型设计基础,解决了汽车行驶轨道特点,直线、圆曲线、缓和曲线及其作用都是平面设计的重要因素，并且利用了平面上线形设计的三个基本要素来进行整体的平面设计。通过参考规范、教科书等与道路设计相关的内容,布置工作小组成员共同进行道路的平面设计,完成道路路径的平面规划,制作一条直线、曲线线路角度表、逐桩坐标表，并为纵断面设计和横断面设计提供数据和图纸。二、设计过程1.选线定线(1)选线选择一条路线在技术上是可行的，在经济上是合理的，并且符合所要求的道路中心的运作。这是一种极其复杂的自然和社会经济环境状况，需要综合考虑各种因素。为了做到这一点，我们需要更广泛、更准确地选择路线，我们需要更精确地确定路线的轮廓，我们需要逐步进行分析比较，以便确定最合理的路线。道路选线的一般原则：=1\*GB3①在道路设计的所有阶段，应使用各种先进的手段，在多面示范和具体选择的基础上，深入和详细地研究最佳路线的选择。=2\*GB3②应该以这样一种方式设计,确保道路交通安全、舒适和速度,只要工作进行的建造和维修是在少量低成本、使用成本较低,有良好的性能，有利于的施工和维护。路线设计必须考虑到舒适和合理地与三维设计兼容的特性。如果工作量没有显著增加，则尽可能适用较高的技术指标。如果不考虑到生产量的大幅度增加，就不容易采取最低或最高的目标，也不应该单方面追求高的目标。 =3\*GB3③选择线应与农业用地的基础建设相适应，以减少土地占用，尽量减少高产土地、经济作物田或经济林地等。 =4\*GB3④穿越名胜古迹、有景观，历史遗迹的道路，必须注意保持自然界的原始状态，人工道路，必须与周围的环境和景观相协调，我们建设的道路应该处理重要的历史遗迹。=5\*GB3⑤选择路线的时候，要对地质和水文进行调查，确定其对工程的影响。=6\*GB3⑥线路应注意保护环境，注意道路建设和车辆运行造成的影响和污染，如线路有影响自然景观和资源的可能；占用土地和破坏房屋的影响；城市的布局和行政区域的规划、农业、灌溉系统、排灌系统和线路影响现有设施的分区；噪声污染、车辆向大气、水、农业排放的影响。2，对路线方案选择有影响的主要因素：=1\*GB3①路线在政治、经济、国防等领域的作用非常重要,路线对于国家或其他地方的建设过程中的目标和使用属性的要求,体现了我们在改革开放与综合利用中的重大政策意义。=2\*GB3②路线对于交通运输网络(铁路、公路、内河航道、航空运输等)、与工业、采矿、城市规划等的关系中的作用非常重要。沿路上在与土地使用的关系。=3\*GB3③沿途自然环境因素的影响;技术类型分类和在现实中可能达到的技术标准,线路使用的任务和特性的影响;道路长度,筑路所用材料的数量,施工环境条件及建设项目数量,三种材料(包括钢材,木材,水泥)使用量,费用,施工时间,劳动力以及它们对于运营,施工与养护有着重要的影响。=4\*GB3④其他，例如与旅游景点、历史文物、沿途的景观景点等的联系。丘陵地区的地貌特征是连绵不断的山丘、纵横交错的山脊、蜿蜒的曲线、宽阔的山脊、平坦的山坡和山谷的相对高度略有差异。在多山的地区，路线有三种形式:平坦的地区——直线，横倾角更大的地区——和起伏的地区——直线和斜线之间。（2）定线道路的中线位置的确定,地形和地质条件都被考虑进来,考虑到布局合理,纵向和横向的计划。在定线方面，不同的地面形状有不同的问题。像平坦的平原、微山和丘陵地区，地面平坦容易，路线不受高度限制，路线要注意避开平面上的障碍物，各点之间的路线要直而短。三、平面线性设计1、平面线性设计的基本要求：1.1、汽车行驶轨迹的几何性质特征：轨迹是连续的、平滑的，即在轨迹上的任何一点都没有错头或断头;曲率是连续不断地，意思是说轨迹的任何点上找不到两个曲率值。曲率的连续变化也就是连续的,其基本意思就是在一个轨迹系统中的任何一个小节点上都没有两个同样的节点曲率及其变化频次所占相对应的轨迹数量,1.2、平面线性要素：曲率为零的线性：直线；曲率为常数的线性：圆曲线；曲率为变数的线性：缓和曲线。2、平面线形设计一般原则 （一）平面线必须是直的、连续的、柔和的，并适应地形特征，与周围环境相协调。（二）使车辆平稳速度行驶，要保持各个要素的连续性，避免有技术指标的急速变化。在设计时应注意以下几点： 2.1.长直线要避免用半径小的曲线收尾。较长的直线和较大半径的弯道会导致高速行驶，而小半径弯道会因来不及减速而引起交通事故的发生。 2.2.要有过渡的区域。 2.3.平曲线应有足够的长度。要是平曲线过短，再加上驾驶员操作频繁，高速驾驶时会带来危险，同时旅客心理不舒服。当转角小于7度，曲线显得比实际短，易造成错觉。3、平面线形三要素3.1、直线对于一条直线的水平道路,这条水平曲线在我国高速公路的设计中被认为是使用最为广泛,因为这样两点之间的水平直线长度是最短的,因为这样一条水平线形,要求地势平坦,没有大量的障碍物,在水平直线的基础上,在添加这条笔直道路能够给人留下简短、直达的印象,有其特殊之处。便且机动车可以在一条直线上的受力简单,前进的方向清晰,驾驶时操作相对简单;然而由于较长直线很难以和地面的状态协调,也就会容易让驾驶员很难准确地检查和观察车距,产生垂直线的紧张情绪;如果进一步改善速度就会很容易造成事故。直线线形的不应该过长，也不应该太短。《规范》明确规定了当符合设计实际运行曲线速度≥60km/h时,相同方向运行的曲线中间最小同方向直线的运行距离(以km计)要求不能小于适合设计的实际运行曲线速度(以km/h计)的6倍是最好的,反向运行曲线间最小反向直线的运行长度(以km计)长度要求以不大于超过符合设计实际运行曲线速度(以km/h计)的2倍为宜。可以选择在一条直线上的路段情况:在一个地势平坦的土壤地区或者是山脉之间的开放式谷地,没有任何地理的限制;以一条直线为主要规划点的地方,如城市及其附近的地区,或者是农业区域的规划为正方形;已建成的路段，如长桥和隧道；道路的交叉点及其前后；双轨制道路的交叉点。此外,线路的最高运行长度也要受到一定的限制。采用长线方式时,为了弥补其景观简单和失控的缺点,应该充分地结合沿线的特点和具体条件,采取一些相应的技术和管理措施,并特别注意以下的问题:3.1、长的直线纵向斜坡不可能太大,长的直线增加下一个陡坡较容易造成车辆移动速度太快。3.2、最好是将长直线与大直径的凹形垂直曲线结合起来，可以在直线上稍稍缓慢地增加一些。3.3、当道路两侧的土地太空旷时，应采取诸如种植不同类型的树木或放置某些建筑、雕塑、标志等措施，以改善单调的周围环境。3.4、对于低坡平曲线或中低坡路段,除应当符合曲线的半径、超高、观测距离等要求外,还应当采取固定标线、强化路面耐水性和防滑能力等安全保护措施。4、圆曲线在各级高速公路和大型城市道路上,无论其转角度的大小,都相对于建立一个平坦的曲线,圆弧式的曲线就是平坦型曲线的一个组成部分。根据汽车的地形可以选择不同尺寸和大小的椭圆型曲线,以满足汽车的适合地形及驾驶员视觉上的心理。圆曲线半径选用的原则:如果半径足够,必须充分地保证驾驶者在一定的速度下能够安全地行驶。应充实水件质量,使得弧形线不但能够较好地成形,减少工作过程,而且还能充分满足桥梁及隧道、路基等各种建筑设备的要求。（2）在确定圆弧线的半径时，应注意根据形状和沿线其他棋子的情况，尽量选择较大的半径，以便安全、舒适地行驶，避免突然变化。（3）当选择曲线的半径最大时,其中半径数值一般不宜超过10000m缓和曲线缓和曲线的线形是一种指将直线与圆曲线之间,或者可说是直线半径上长度相差较大的同向圆曲线之间的同向曲率逐步发生变化的一条曲线,是一条道路运行平面上的线形整体构成基本要素之一。除四级以上高速公路外,每级以上高速公路均线上应当同时设置舒适缓和的通行曲线。（一）缓和曲线作用1、逐变的离心加速度会给驾驶员及乘客以舒适的感觉，提高驾车安全性与整体圆形曲线设计相互配合得当,增加了整体线形的美观性。规范规定，下列情况可不设缓和曲线：1、在一条低的直线和一个高的圆形长度曲线之间,当一条直线圆形长度曲线的最小半径或者长度最小大于或者长度等于"不设超高的最小半径"时（见表3-8）。2、半径不同的同方向圆曲线，小圆的半径超过或刚好等于“不设超高的最小半径”的时侯3、反向圆曲线:小反向圆的半径长度应该必须大于或几乎等于"不设超高的最小半径",且必须同时符合以下三个条件之一（1）小圆曲线按有关规定在设置最小回旋线长的其中一条最大回旋小圆曲线时,其中内位移长度数值之差不能超过0.1米;（2）（3）具体计算根据上述情况,应尽量使圆形曲线的半径能够接近于不设超高的最低半径,一般圆形曲线的半径取1000m,但是不应该超过10000m,圆形曲线的最低长度一般需要3s的行程;当设计的速度限制在120k/h,圆曲线的半径限制在小于不设超高的最低半径(r〈5500m)时,应该考虑设置回转式曲线,圆的曲线总长一般限制在120m,但不能限制在小于85m。本路段设计范围为K171+700-K172+900，路线长1.2Km,JD6位于此路线上，已知JD6的坐标为（638940.491，517199.674），转角=28º56ˊ18.6〞(右)。在设计时，，l=350m。平曲线要素的计算P==，p=切线T1的计算公式及结果：切线T2的计算公式及结果：曲线长外距切曲差。各主点桩号的计算已知:JD6桩号为:K172+076.584；计算：直缓点桩号为ZH=JD6-=K172+076.584-689.446=K171+387.138缓圆点桩号为HY=ZH+=K171+387.138+400=K171+787.138；圆缓点桩号为YH=HY+=K171+787.138+1372.697-750=K172+409.835缓直点桩号为HZ=YH+=K172+409.835+350=K172+759.835曲中点桩号为QZ=HZ-=K172+759.835-=K172+073.487交点桩号为JD6=QZ+=K172+073.487+=K172+082.868逐桩坐标表计算已知JD6的坐标为（638940.491，517199.674），JD7的坐标为（636789.737，516947.914），转角=28º56ˊ18.6〞(右)。计算：表1SEQ表\*ARABIC\s11逐桩坐标表桩号坐标桩号坐标N(X)E(Y)N(X)E(Y)K171+380639483.434517517.264K172+160638750.414517164.440K171+387.138639464.128517506.829K172+180638731.089517159.287K171+400639448.588517496.484K172+200638711.708517154.350K171+420639431.740517486.706K172+220638692.273517149.629K171+440639413.886517477.939K172+240638672.788517145.123K171+460639396.017517466.194K172+260638653.253517140.835K171+480639378.128517457.482K172+280638633.672517136.764K171+500639361.212517445.812K172+300638614.047517132.908K171+520639343.262517436.197K172+320638594.384517129.255K171+540639326.271517426.647K172+340638574.686517125.791K171+560639309.233517416.173K172+360638554.958517122.501K171+580639292.142517406.786K172+380638535.205517119.372K171+600639274.991517397.497K172+400638515.429517116.389K171+620639255.776517387.317K172+409.835638504.415517114.786K171+640639238.489517377.258K172+420638495.633517113.537K171+660639220.127517367.332K172+440638475.821517110.802K171+680639202.682517358.550K172+460638455.995517108.170K171+700639184.152517347.923K172+480638436.158517105.624K171+720639166.530517336.464K172+500638416.311517103.152K171+740639149.813517327.185K172+520638396.457517100.738K171+760639131.669517317.459K172+540638376.598517098.368K171+780639113.356517307.456K172+560638356.736517096.026K171+787.138639095.488517297.908K172+580638336.872517093.699K172+800639085.996517293.098K172+600638317.007517091.373K171+820639068.080517284.209K172+620638297.143517089.048K171+840639050.066517275.520K172+640638277.278517086.723K171+860639031.957517267.032K172+660638257.414517084.398K171+880639013.755517258.745K172+680638237.550517082.072K171+900638995.462517250.661K172+700638217.685517079.747K171+920638977.080517242.781K172+720638197.821517077.422K171+940638958.611517235.105K172+740638177.957517075.097K171+960638940.059517227.636K172+759.835638167.625517073.787K171+980638921.424517220.372K172+760638158.092517072.771K172+000638902.710517213.317K172+780638138.228517070.446K172+020638883.919517206.469K172+800638118.363517068.121K172+040638865.053517199.831K172+820638098.499517065.796K172+060638846.114517193.403K172+840638078.635517063.470K172+080638827.105517187.186K172+860638058.770517061.145K172+100638808.028517181.180K172+880638078.635517063.470K172+120638788.886517175.387K172+900638058.770517061.145K172+140638769.680517169.806竖曲线的设计纵断面设计中,速度值设计范围为120km/h,最大纵坡以平均值为3%,最小纵坡以平均值考虑到排水不可能小于0.3%,最小横向坡长不可能超过300m,当平均纵坡以平均值为4%时,最大横向坡长不可能超过800m,纵坡以平均值为3%时,同时各条路线平均横向坡以接近5.0%~5.5%之间为宜,凸行横向竖曲线半径一般应大于10000m,不应小于6500m，最小长度为85m。凹行竖曲线半径不小于3000m，一般大于4500m。本设计路段K171+700~K172+900有两个变坡点，各变坡点的桩号，高程，坡率为：第1变坡点桩号为K171+370，高程：207.31m，i=-2.134%,i=-1.082%；第2变坡点桩号为K172+990，高程：189.78m，i=-1.082%,i=-1.719%。此次纵断面设计采用的竖曲线半径为R=16000m，R=56000m。竖曲线要素的计算竖曲线一：,为凸形曲线，曲线长；切线长；外距。竖曲线二：同理求得：曲线长L=356.72m；切线长T=178.36m,外距E=0.28m。竖曲线上各个重要桩号及高程的计算过程竖曲线一：起点桩号=K171+370-T=K171+370-84.16=K171+285.84终点桩号=K171+370+T=K171+370+84.16=K172+454.16变坡点1对应桩号设计高程=207.31+E=207.31+0.22=207.53m竖曲线1起点设计高程=207.31+T×i=207.31+84.16×2.134%=209.11m竖曲线1终点设计高程=207.31-T×i=207.31-1.082%×84.16=206.39m竖曲线二：起点桩号=K172+990—T=K172+990-178.36=K172+811.64终点桩号=K172+990+T=K172+990+178.36=K173+168.36变坡点2对应桩号设计高程=189.78-E=189.78-0.28=189.5m竖曲线2起点设计高程=189.78+T×i=189.78+178.36×1.082%=191.72m竖曲线2终点设计高程=207.31-T×i=189.78-1.719%×178.36=186.71m竖曲线上各桩号高程计算表：竖曲线1、2各桩设计高程分别见REF_Ref226298690\h表12与REF_Ref226298748\h表13。表1SEQ表\*ARABIC\s12竖曲线1设计高程桩号横距x(m)竖距h1(m