2第二章平面设计.ppt

1、,道路勘测设计 Road Survey and Design,Yang Lin College of civil engineering of NEFU,第二章 平面设计 Chapter 2 Horizontal alignment design,Yang Lin College of civil engineering of NEFU,August 20,3,第一节概述,一、路线 道路：由平面线形、纵断面、横断面组成。 二、汽车行驶轨迹与道路平面线形 1、汽车的行驶轨迹特征： （1）汽车行驶轨迹是连续圆滑的； （2）汽车行驶轨迹的曲率是连续的； （3）汽车行驶轨迹的曲率的变化率是连续的。 2

2、、平面线形要素 三要素：直线、圆曲线、缓和曲线（各要素应与行驶轨迹相对应）。 三、路线平面设计的内容 根据设计速度确定直线、圆曲线、回旋线参数。 保持现行的连续性、均衡性。,August 20,4,直线,圆曲线,缓和曲线,缓和曲线,O,圆曲线,直线,August 20,5,第二节直 线,一、直线的特点 距离最短，形成短捷、直达的美学效果；汽车在直线上行驶受力简单、方向明确、驾驶容易；测设、施工容易。 起伏较大地区，与地形结合困难，易产生高填深挖路基，破坏自然景观；易产生超速行驶，对安全行车不利。 二、直线的最大长度和最小长度 1、直线的最大长度 量化指标：20V 长直线（不同位置）行车的感受调

3、查结果（见P31） （1）城市附近、景观丰富地区，无不良反应； （2）位于乡间平原区的公路，随季节和地区的不同，驾驶员有不同的反应；丘陵、山岭和重丘地区会怎么样？ （3）戈壁、草原的公路，长度达到数十公里，驾驶员极度疲劳，超速行驶。,August 20,6,2、直线的最小长度 （1）同向曲线间直线的最小长度：不小于6V(m)。 断背曲线：两同向曲线间所夹直线很短时称之为断背曲线。 视觉上易造成直线与两端曲线构成反弯的错觉，两个曲线看成一个曲线 （2）反向曲线间直线的最小长度：不小于2V(m)。 考虑超高、加宽过渡需要，驾驶员操作方标（调整方向盘所需要时间）。 三、直线的运用 （1）路线完全不受

4、地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷地区； （2）城镇及郊区道路，或以直线为主体进行规划的地区； （3）长大桥梁、隧道等构造物路段； （4）路线交叉点及附近； （5）双车道公路提供超车路段。 2、改善长直线弊端的措施 两侧植树或设置构造物，改善视觉环境。长直线尽头，采取措施保障行车安全。,August 20,7,曲线间的直线,August 20,8,第三节汽车行驶的稳定性与圆曲线,曲线上汽车的受力分析图,Fcos,一、汽车行驶的横向稳定性1.在圆曲线上行驶时力的平衡,August 20,9,横向力系数：即单位车重所具有的横向力。将车速v（m/s）化成V(km/h),则：,2、横向倾覆条件分

5、析,August 20,10,3、横向滑移条件分析,汽车横向摩阻系数一般为h=（0.60.7） 0.5 ,为附着系数 4、横向稳定性的保证 汽车在圆曲线上行驶的横向稳定性主要取决于横向力系数值h得大小；现代汽车重心渐低，一般b=2hg，及b/2hg1， h 0.5 。即汽车没有产生倾覆之前，先产生滑移现象。 在保证汽车不产生横向滑移的条件下，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。,August 20,11,August 20,12,第三节汽车行驶的稳定性与圆曲线,一、汽车的稳定性 （二）汽车的纵向稳定性 1、纵向倾覆 当坡道倾角0 (或道路纵坡ii0)时，汽车可能发生纵向倾覆。,August 20,

6、13,汽车等速上坡受力示意图,August 20,14,2、纵向滑移 因为， 则,August 20,15,3、纵向稳定性的保证 道路设计应满足不产生纵向滑移为条件，这样，也就避免了汽车纵向倾覆现象的出现。所以，汽车行驶时纵向稳定性的条件为：,August 20,16,曲线上汽车的受力分析图,（二）汽车行驶的横向稳定性 1、汽车在平曲线上行驶时力的平衡,Fcos,August 20,17,横向力系数：即单位车重所具有的横向力。将车速v（m/s）化成V(km/h),则：,2、横向倾覆条件分析,August 20,18,3、横向滑移条件分析,4、横向稳定性的保证 在保证汽车不产生横向滑移的条件下，

7、同时也就保证了横向倾覆的稳定性。,August 20,19,（三）汽车行驶的纵横向组合稳定性 在平直路段上，作用于前轴的荷载为：,August 20,20,汽车下坡平曲线上受力示意图,Gcos,Gsin,G,hg,L,l2,l1,V,z1,z2,x1,x2,G,Gcos ,Gsin ,Fsin ,F,R,Fcos ,August 20,21,在有平曲线的坡道上，前轴荷载增量与的比值为： 上式即为汽车沿纵横组合方向的稳定条件，也是最大纵坡在平曲线上的折减条件。,August 20,22,（一）圆曲线的几何要素,二、圆曲线,August 20,23,（二）圆曲线半径公式与影响因素,式中： V 行车

8、速度(km/h); 横向力系数； ih 超高横坡度。,August 20,24,1、关于横向力系数 （1）危及行车安全； （2）增加驾驶操纵的困难； （3）增加燃料消耗和轮胎磨损； （4）旅行不舒适。,August 20,25,2、关于最大超高横坡度ih(max),August 20,26,（三）圆曲线最小半径的计算 1、极限最小半径： 2、一般最小半径： 取值=0.050.06, ih=6%8%。,August 20,27,3、不设超高最小半径：,August 20,28,（三）圆曲线半径的特点及运用 1、圆曲线的特点 2、圆曲线的运用 尽量选用较大的半径，但最大半径一般不应超过10000m

9、 （四）圆曲线的最小长度 圆曲线的最小长度一般要有3s行程。,August 20,29,第四节回旋线,回旋线：是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。 一、回旋线的作用和性质 （一）回旋线的作用 1、曲率连续变化，便于车辆遵循； 2、离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适； 3、超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加平稳； 4、与圆曲线配合，增加线形美观。,August 20,30,（二）回旋线的性质,与数学上的回旋线正好相符。,d,r,August 20,31,二、回旋线作为缓和曲线 （一）回旋线的数学表达式,式中： r-回旋线上某点的曲率半径(m)；

10、l-回旋线上其点到原点的曲线长(m)； A-回旋线的参数。,August 20,32,回旋线示意图,August 20,33,在回旋线任意点P处取微分单元，,August 20,34,积分并将sin、cos用级数数展开，则有： 在回旋线终点处，l=Ls，r=R代入即可。,August 20,35,（二）回旋线的几何要素,(),（m）,（m）,August 20,36,T,L,R,QZ,HY,HZ,ZY,YH,q,E,O,带回旋线的圆曲线桩位示意图,p,JD,August 20,37,里程的推算 JD K17+568.38 -) Th 99.53 ZH K17+468.85 +)L 71.68

11、HY K17+540.53 +)(Lh-L) 124.48 HZ K17+665.01 -)L 71.68 YH K17+593.33 -)1/2(Lh-2L) 26.24 QZ K17+566.93 +)J/2 1.45 JD K17+568.38,August 20,38,三、其他形式的缓和曲线：,August 20,39,四、回旋线的长度及参数 （一）回旋曲线的最小长度 1、旅客感觉舒适 离心加速度变化率为,August 20,40,2、超高渐变率适中,式中： B旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边 缘的宽度(m)； i超高坡度与路拱坡度代数差（%）。 P超高渐变率,3、行驶时间不

12、过短 不少于3s的行驶距离，即LS（min）=V/1.2(m),August 20,41,（二）回旋线参数的确定,将适宜的回旋线角=329代入上式，则约有R/3AR，具体取值见书5页,August 20,42,（三）回旋线的省略 1、在直线与圆曲线间，当圆曲线半径大于或等于不设超高的最小半径时； 2、半径不同的同向圆曲线间，当小圆半径大于或等于不设超高的最小半径时； 3、小圆半径大于复曲线小圆临界半径，且符合下列条件之一时： 小圆曲线按规定设置相当于最小回旋线长的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过0. 1m。 设计速度80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径（R2）之比小于1.5。 设计速度80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径（R2）之比小于2。,August 20,43,第五节 道路平面设计成果,一、直线、曲线及转角表 二、逐桩坐标表 （一）坐标系统的采用 （二）中桩坐标的计算 1、计算导线点坐标； 2、计算交点坐标； 3、计算各中桩坐标。,August 20,44,三、路线平面设计图 （一）