道路勘测设计 第二章道路平面设计2.ppt

1、,二、曲线设计：,（二）缓和曲线：,2、缓和曲线的线形：,我国标准规定的缓和曲线：采用回旋曲线,2.2 道路平面线形设计原理,二 、曲线设计：,（二）缓和曲线：,2、缓和曲线的线形：,回旋线的基本公式：,我国标准规定的缓和曲线：采用回旋曲线,2.2 道路平面线形设计原理,回旋线的公式推导：,即：,当LP=0时，=0,回旋线参数A,回旋线的起点：LP=0，r= 回旋线的终点：LPLS，rR 则RLs=C=A2，即回旋线的参数值A为：,以曲率为零的点作为回旋线起点和坐标原点，起点的切线方向作为x轴，过原点并与x轴垂直的轴作为y轴，那么任意P点的坐标：,回旋线上任意P点的坐标,直线 曲线,圆曲线 缓

2、和曲线：主要采用回旋线,三、路线设计中所采用的线形组合：,平面线形三要素：,平面线形中代号的含义：,低速道路上，可只使用直线和圆曲线 近代一些高速公路只用曲线不用直线,2.2 道路平面线形设计原理,单曲线：一个或多个交点处设一个曲线 复曲线：两个或多个交点处设两个或多个曲线并对接,三、路线设计中所采用的线形组合：,公路平面线形组合形式：,交点：转角点，指路线改变方向时，两相邻直线段延长线的交点，是中线测量的控制点,2.2 道路平面线形设计原理,三、路线设计中所采用的线形组合：,1、简单型 2、基本型 3、凸形,（一）单曲线：一个或多个交点处设一个曲线,2.2 道路平面线形设计原理,三、路线设计

3、中所采用的线形组合：,1、简单型：直线-圆曲线-直线 适用：当实地地形和地物等条件所选择的平曲线半径大于标准所规定的不设超高的平曲线半径时使用,（一）单曲线：,曲率,三、路线设计中所采用的线形组合：,2、基本型：直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线,（一）单曲线：,适用：当实地所选半径小于标准规定的不设超高半径时采用 从线形的协调性出发，宜将回旋线、圆曲线、回旋线长度之比设计成1：1：1,曲率,三、路线设计中所采用的线形组合：,3、凸形：在两个同向回旋线间不插入圆曲线相衔接的组合,（一）单曲线：,适用：路线严格受地形、地物限制处采用 凸型的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容许最小回旋

4、线参数和圆曲线一般最小半径的规定 设置的几何条件：20=,曲率,（一）单曲线：,三、路线设计中所采用的线形组合,ZY,虚交点简单型单圆曲线： 虚交指路线的交点不能设桩，更无法安置仪器（如交点落入河中、深谷下、峭壁上或建筑物上等），或者因转角较大，交点远离曲线，也可做虚交处理,三、路线设计中所采用的线形组合：,1、简单型复曲线 2、基本型复曲线 3、卵形曲线 4、复合型曲线 5、 C形曲线 6、 S形,（二）复曲线：两个或多个交点处设两个或多个曲线并对接,2.2 道路平面线形设计原理,同向复曲线,反向复曲线,三、路线设计中所采用的线形组合：,（二）复曲线：,1、简单型复曲线(圆曲线直接相连的组合

5、)： 直线-圆曲线（R1）-圆曲线（R2）-直线,适用：当两个不同方向偏角的相邻交点间根据实际地形、地物等条件所选择的曲线半径均大于标准规定的不设超高的曲线半径，且由此计算的两相邻圆曲线半径之比在1.5以内时应设置此种形式,曲率,三、路线设计中所采用的线形组合：,（二）复曲线：,2、基本型复曲线(两端带缓和曲线的组合的复曲线)： 直线-回旋线A1-圆曲线R1-圆曲线R2-回旋线A2-直线,适用：当两个不同方向偏角的相邻交点间根据实际地形、地物等条件所选择的曲线半径均小于标准规定的不设超高的曲线半径，且由此计算的两相邻圆曲线半径之比在1.5以内时应设置此种形式,曲率,（二）复曲线：,3、卵形：

6、用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合 直线-缓和曲线Ls1-圆曲线R1-缓和曲线LF-圆曲线R2 -缓和曲线Ls2-直线,三、路线设计中所采用的线形组合,卵形曲线的要求： （1）卵形上的回旋线参数A不应小于该级公路关于回旋线最小参数的规定，同时宜在下列界限之内：,式中：A回旋线参数；R2小圆半径（m） （2）两圆曲线半径之比宜在下列界限之内：,（3）两圆曲线的间距，宜在下列界限之内：,式中：D两圆曲线的内移值之差（最小间距）（m）,（二）复曲线：,3、卵形： 用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合 直线-缓和曲线Ls1-圆曲线R1-缓和曲线LF-圆曲线R2 -缓和曲线Ls2-直线,三、路线设计中

7、所采用的线形组合,D两圆曲线的内移值之差（最小间距）（m）,适用：选定的主曲线半径与反算的副曲线半径的比值大于1.5时采用,曲率,（二）复曲线：,4、复合型曲线： 两个及两个以上同向缓和曲线在曲率相等处相互连接的组合形式,三、路线设计中所采用的线形组合,复合型曲线的要求：,两个回旋线参数之比宜为：A2：A1=1：1.5,Note:复合型回旋线除了受地形和其它特殊限制的地方外,一般很少使用，多出现在互通式立体交叉的匝道线形设计中,曲率,（二）复曲线：,5、C形曲线： 同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的线形,三、路线设计中所采用的线形组合,C形曲线的要求：,其连接处的曲率为0，也就是R=，相

8、当于两基本型的同向曲线中间直线长度为0,Note: C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用,曲率,（二）复曲线：,6、S形：亦称反向复曲线 圆曲线R1-回旋线A1-回旋线A2-圆曲线R2,S形曲线的要求： （1）S型相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。当采用不同的参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜 （2）在S型曲线上，两个反向回旋线之间原则上不设直线。不得已插入直线或当两个圆曲线的回旋线重合时，短直线或重合段的长度L应：,三、路线设计中所采用的线形组合,（3）S型两圆曲线半径之比不宜过大，宜为：,R1大圆半径（m） R2小圆半径（m）,曲率,三、路线设计中所采用的线形组

9、合,回头曲线： 主曲线和两个副曲线组成，主曲线为转角180度左右的圆曲线，副曲线为一般圆曲线，主、副曲线之间一般以直线连接,回头曲线的设置条件：,山区低等级公路，当路线跨越山岭时，为了克服距离短、高差大的展线困难，或跨越深沟等，路线方向需作较大转折，往往需要设置回头曲线 由一回头曲线的终点至下一回头曲线起点的距离，在二、三、四级公路上分别不小于200m、150m、100m,曲率,常用曲线,本次课结束！,2.3 道路平面线形设计的技术标准,道路平面设计的技术标准包括： 曲线标准 直线标准 保证行车安全、舒适、经济,2.3 道路平面线形设计的技术标准,一 、圆曲线的最小半径 （最大半径、平曲线最小

10、长度） 二、缓和曲线的最小长度 三、回旋线参数的确定 四、直线的最大和最小长度,2.3 道路平面线形设计的技术标准,一、圆曲线的最小半径：,（一）圆曲线最小半径的含义：,1、圆曲线极限最小半径：车辆在设置超高的曲线上安全行驶，满足最低舒适性要求的半径规定值,2、圆曲线一般最小半径：指各级公路按设计速度行驶的车辆能保证安全、舒适行车的最小允许半径。设超高,3、圆曲线不设超高最小半径：道路曲线半径较大、离心力较小时，汽车沿双向路拱（不设超高）外侧行驶的路面摩擦力，足以保证汽车行驶安全稳定采用的最小半径,超 高,双向路拱,单向横坡 为超高,1、圆曲线极限最小半径：,选择极限最小半径时，要设置最大超高

11、，允许的最大超高横坡I横 8% 横向力系数 f =0.100.16,2、圆曲线一般最小半径：,3、圆曲线不设超高最小半径：,超高值随半径增大而减小 ，超高横坡I横 6% 8% 横向力系数 f =0.05 0.06 其值约为极限最小半径的1.5 2.0倍,圆曲线半径较大时可不设超高，而允许设置与直线路段相同的路拱横坡 从行驶的舒适性考虑，必须把横向力系数控制到最小值 按路面泥泞或结冰时的最不利情况，考虑汽车在路拱外侧行驶 I路拱=1.5% 时，f = 0.035 ； I路拱=2.0% 时，f = 0.040,一、圆曲线的最小半径,I路拱=2.5% 时，f = 0.040 ； I路拱=3.0% 时

12、，f = 0.045,（三）圆曲线最小半径确定依据：,车辆在曲线上稳定行驶的必要条件是横向力系数不能超过路面与轮胎之间的横向摩阻系数,f - 横向力系数，单位车重所受的横向力大小，其值受汽车行驶的稳定性、乘客的舒适性和运营的经济性等因素的影响,2.3 道路平面线形设计的技术标准,一、圆曲线的最小半径：,（二）标准对三种半径的规定：,课间休息,祝大家学习愉快！,2.3 道路平面线形设计的技术标准,一、圆曲线的最小半径：,（二）标准对三种半径的规定：,（1）公路线形设计时应根据沿线地形等情况，尽量选用较大半径。 在不得已情况下方可使用极限最小半径 （2）当地形条件许可时，应尽量采用大于一般最小半径

13、的值 （3）半径较大的曲线路段，最好采用不设超高的最小半径 （4）选用曲线半径应注意前后线形的协调，不应突然采用小半径曲线 （5）长直线或线形较好路段，不能采用极限最小半径 （6）从地形条件好的区段进入地形条件较差区段时，线形技术指标应 逐渐过渡，防止突变,城规规定的圆曲线最小半径：设超高最小半径，设超高推荐半径，不设超高最小半径以及不设缓和曲线最小半径 当受地形条件限制时，可采用设超高推荐半径值；当地形条件特别困难时，可采用设超高最小半径值,NOTE:城市道路的圆曲线最小半径与公路不同,2.3 道路平面线形设计的技术标准,圆曲线的最大半径：,半径大到一定程度时，其几何性质与行车条件与直线无太

14、大区别，容易给驾驶人员造成错误判断反而带来不良后果，最大半径不宜超过10000m,2.3 道路平面线形设计的技术标准,平曲线最小长度：,在进行平曲线设计时应避免设置小于7的转角 当条件受限转角小时，应设置较长的平曲线,2.3 道路平面线形设计的技术标准,二、缓和曲线的最小长度：,(一)规范上对缓和曲线最小长度的规定：,缓和曲线最小长度,四级公路（设计速度20km/h）为超高、加宽过渡段长度 回旋线长度应随圆曲线半径增大而增长,2.3 道路平面线形设计的技术标准,二、缓和曲线的最小长度：,（二）缓和曲线最小长度确定原理：,1、从控制离心加速度变化率考虑 2、从控制方向盘操作的最短时间考虑 3、从

15、控制超高附加纵坡不宜过陡考虑,为方便驾驶员操作，我国将汽车在缓和曲线上的行驶时间定为3s，则缓和曲线最小长度为,1、从控制离心加速度变化率考虑，使旅客感觉舒适,缓和曲线最小长度确定原理,在t秒内从缓和曲线起点到达终点，汽车走完缓和曲线全长LS，曲率半径r由均匀过渡到R，离心加速度由0均匀变化到v2/R,所以离心加速度的增长率为,假设汽车等速行驶，则,将v(m/s)化为V(km/h)得缓和曲线最小长度计算公式为：,缓和曲线最小长度确定原理,3、从控制超高附加纵坡不宜过陡考虑：,超高过渡,单向横坡 为超高,表4-12,2.3 道路平面线形设计的技术标准,二、缓和曲线的最小长度：,（三）缓和曲线的设

16、置条件（规范上的规定）：,高速公路、一、二、三级公路的直线与半径小于下表中所列不设超高圆曲线最小半径相衔接处，应设置回旋线进行连接 四级公路的直线与大于不设超高的圆曲线最小半径相衔接处可不设置回旋线,2.3 道路平面线形设计的技术标准,二、缓和曲线的最小长度：,（三）缓和曲线的设置条件：规范规定可不设缓和曲线的情况,（1）对于单圆曲线，当圆曲线半径大于或等于不设超高的圆曲线半径时，可不设缓和曲线,（2）半径不同的同向复曲线，当两曲线的半径都大于不设超高的半径，且两曲线的内移植之差不超过0.10m时，可以不设缓和曲线 （3）复曲线中大小圆半径之比：当设计速度80km/h，R1/R2 1.5，两圆

17、曲线中间可不设缓和曲线；当设计速度80km/h，R1/R2 2.0，两圆曲线中间可不设缓和曲线；反之复曲线两圆曲线中间应设缓和曲线,从视觉条件要求确定A： 适宜的缓和曲线角0=329,在回旋线终点=0，将0=3和0=29分别代入上式，则A的取值范围为：,三、回旋线参数A的确定,2.3 道路平面线形设计的技术标准,三、回旋线参数的确定：,经验证明： 如果R小于100m，则选择A R 当R=100m左右时，通常取AR 圆曲线半径较大或接近3000m， A R/3 在圆曲线半径较大时， R3000m，A R/3,2.3 道路平面线形设计的技术标准,四、直线的最大和最小长度：,直线的最大与最小长度应有

18、所限制 一条公路的直线与曲线的长度设计应合理 德国规定直线的最大长度为20V（适于高速公路V100km/h） 公路线形必须采用与自然地形相协调的线形 合理利用地形和避免采用长直线 以司机克服单调、疲劳为原则来设计 我国没有统一规定，大多采用20V，相当于72s的行程,1、 标准上的规定：,2.3 道路平面线形设计的技术标准,四、直线的最大和最小长度：,当设计速度V60km/h时， (1)同向圆曲线间的直线最小长度:不小于6V为宜 (2)反向圆曲线间的直线最小长度:不小于2V为宜 当设计速度V40km/h时，可参照上述规定执行,2、规范上的规定：,直线的长度不宜过长，两圆曲线之间以直线径相连接时

19、，直线的长度不宜过短,本次课结束！,2.4 道路平面设计方法,一 、道路路线的形成过程 二、曲线定位桩点计算 （一）单圆曲线 （二）设置缓和曲线的圆曲线 （三）复曲线设计 三、平面设计一般规定与基本步骤 四、平曲线形式和半径选择,2.4 道路平面设计方法,一 、道路路线的形成过程：,纸上定线：先在大比例尺（一般以1：1000为宜）地形图上确定道路中线的位置，再实地放线，把交点的位置在实地上标定下来，适用于技术标准高的、地形、地物复杂的路线 现场定线：直接在现场标定交点，从而确定道路中线位置，适用于标准较低的路线,先控制后碎部,先控制后碎部,基本概念,1、交点：转角点，指路线改变方向时，两相邻直线段延长线的交点 2、导线：将测区内的相邻控制点用直线连接而成的连续折线 3、导线边长：相邻导线点间的距离，称为导线边长 4、桩点：表示路线中线的具体位置的点 5、桩号（里程）：表示某桩点至路线起点沿路线走向的水平投影距离（里程数）(m)，表示为K2+345.67 该桩称为里程桩，也称中桩 6、主点：不同线形之间的交