道路与轨道交通勘测设计：第2章 平面设计.ppt

第一节 概述第二节 直线第三节 圆曲线第四节 缓和曲线第六节 道路平面设计成果第五节 平面线形设计定义：带状三维空间结构物，道路中线在水平面上的投影形状平面线形 在已知道路的规划红线后，根据交通要求，以及适合地形地物情况下，确定道路在平面上的直线、曲线和衔接，称道路平面线形设计 1.平面线形主要组成：直、圆、缓（平面线形三要素） 直线：距离短，行车不变方向，过长易疲劳，车速 高，遇地形地物必须转折 圆曲线：使用多，现场易设，自然表明方向，诱导视线，R小时由直线到圆曲线会感到突然变化 缓和曲线：采用曲率半径不断改变的缓和曲线，顺畅美观，缓和行驶、符合轨迹，缓和离心加速度变化速率 2.平面线形设计内容：确定道路平面上直线、曲线及衔接 过去：长直线短曲线 现在（高级公路）：曲线缓和曲线一、直线的特点 1）两点之间直线为最短 2）短捷、直达 3）方便的测定方向和距离 4）难与地形相协调 5）高填深挖，破坏景观 6）易使驾驶员感到单调、疲倦二、直线的最大长度和最小长度1、直线的最大长度 日本和德国：最大长度（m)不超过20V（V为设计车速，以km/h计）前苏联：最大长度为8km美国：最大长度为 3 mile（约4.83km）1、直线的最大长度 我国很难对直线长度作出统一规定，经调查，主要总结出以下几点：1）位于城市附近的道路，驾驶员和乘客无直线过长希望驶出的不良反应。

2）位于乡间平原的公路，随季节和地区的不同，驾乘人员有不同反应3）位于大戈壁、大草原的公路，除了直线别无其他选择 因此，城镇及附近20V是可以接受的；景色单调处最好控制在20V内2、直线的最小长度1）同向曲线：转向相同的两相邻曲线之间夹短直线，易于形成断背曲线，应避免同向曲线之间最小直线长度6V，(特殊2.5V低速)V60km/h)2）反向曲线：转向相反的两相邻曲线之间最小直线长度2V (V60km/h) 断背曲线三、直线的运用1）路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷地带2）城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区3）长大桥梁、隧道4）路线交叉点及其附近5）双车道公路提供超车的路段一、圆曲线的特点：1）曲线上任意一点的曲率半径R常数2）曲线上任意一点都在不断地改变方向3）汽车在圆曲线上行驶要受到离心力作用4）汽车在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差二、汽车行驶的横向稳定性 横向倾覆 横向滑移二、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离心力F作用在汽车重心沿水平方向使汽车产生 向外滑移、倾覆之力 F离心力（N）R平曲线半径（m)v汽车行驶速度（m/s） 横向力X：横向力系数 R平曲线半径（m) v汽车行驶速度（m/s） V汽车行驶速度（km/h） 横向力系数 横向超高坡度2、横向倾覆条件分析 b汽车轮距（m） hg汽车重心高度（m） 利用上式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向倾覆的最小平曲线半径R或最大允许行驶速度V。

3、横向滑移条件分析横向摩阻系数，一般 （0.60.7） ， 是附着系数 利用上式可计算出平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径R或最大允许行驶速度V4、横向稳定性保证 汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移，为此，在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也保证横向倾覆的稳定性 一般在满载情况下能保证横向行车的稳定性，但装载过高时可能产生倾覆现象三、圆曲线半径及圆曲线长度（一）公式与因素V行车速度（km/h）横向力系数ih超高横坡度1、横向力系数（1）危及行车安全h轮胎与路面之间的横向摩阻系数，与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关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2、最大超高ih(max)w一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数高速公路、一级公路：8%或10 二级四级公路：8积雪冰冻地区的各级公路：6（二）最小半径的计算1、极限最小半径 ih610，h=0.10.17是在特殊困难条件下不得已才使用的，一般不轻易采用二）最小半径的计算2、一般最小半径 ih68，h=0.050.06是在通常情况下推荐采用的最小半径3、不设超高的最小半径 ih0.015，h=0.035 ih0.02， h=0.04 ih0.025，h=0.04 ih0.03， h=0.045 ih0.035，h=0.05（三）圆曲线半径的运用 尽量选用较大半径，最大半径一般不应超过10000m。

（四）圆曲线的最小长度 一般要有3s行程四、圆曲线的运用技术合理，经济适用尽量选用较大半径五、圆曲线各要素关系JD交点 QZ曲中点ZY直圆点 YZ圆直点主点：ZY、QZ、YZ主点桩号计算D超距桩号：自路线起点至某点的里程，称为该点的桩号一、缓和曲线的作用与性质1、定义：是设置在直线与圆曲线之间或不同半径的两圆曲线之间的一种曲率变化连续的曲线 2、作用：(1)曲率渐变；(2)离心加速度渐变；(3)超高及加宽渐变；（4）线形美观图2-9）一、缓和曲线的作用与性质3、缓和曲线的性质：常采用回旋线(辐射螺旋线)：与汽车等速行驶、以不变的角速度转动方向盘产生的轨迹一致还有三次抛物线，双扭线等) 特点：曲线任一点半径r与该点距起点长度l成反比 rl=C二、缓和曲线的形式（一）回旋线作为缓和曲线A回旋线参数ORLsYX缓和曲线要素计算主点桩号计算例题：已知平原区某二级公路有一弯道，偏角右=30，半径R=250m，缓和曲线长度Ls=70m， JD=K2+536.480要求：（1）计算曲线要素； （2）计算曲线主点里程桩号解：（1）曲线要素计算：n（2）主点里程桩号计算：n以交点里程桩号为起算点：JD = K2+536.480 nZH = JD T = K2+536.480 - 102.183 = K2+434.297 nHY = ZH + Ls = K2+434.297 + 70 = K2+504.297 nQZ = ZH + L/2= K2+434.297+200.903/2 =K2+534.749 nHZ = ZH + L = K2+434.297 +200.903 =K2+635.200 nYH = HZ Ls = K2+635.200 70 = K2+565.200 二、缓和曲线的形式（二）其他形式的缓和曲线（略）1、三次抛物线2、双纽线三、缓和曲线的最小长度及参数（一）缓和曲线的最小长度1、旅客感觉舒适 （离心加速度变化率）三、缓和曲线的最小长度及参数（一）缓和曲线的最小长度2、超高渐变率适中3、行驶时间不过短 至少3s三、缓和曲线的最小长度及参数（二）缓和曲线参数A值一般情况：R/3AR，可得到视觉上协调而又舒顺的线形当R较小或较大时： R100m，AR R3000m，AR/3 也没问题（三）缓和曲线的省略在规范中规定下列情况下可不设缓和曲线：1）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”2）半径不同的同向圆曲线间，当小圆半径大于“不设超高的最小半径”。

（构成复曲线）3）小圆半径大于规定所列临界曲线半径（表2-8），且符合下列条件之一时： （构成复曲线）(1)小圆曲线按规定设置相当于最小缓和曲线长的回旋曲线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过0.1m(2)设计车速80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径（R2）之比小于1.5(3)设计车速80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径（R2）之比小于2复曲线 一、平面线形设计一般原则（一）平面线形应直捷、连续、顺适、并与地形、地物相适应，与周围环境相协调（二）保持平面线形的均衡与连续： （1）长直线尽头不能接以小半径曲线：长直线，谨慎采用采用长直线：纵坡不宜过大，与大半径凹型竖曲线组合为宜，种树、建筑、标志、抗滑 圆曲线：R取(48)R极限，特殊取R极限，一般取R一般，小半径弯道与陡坡避免重合 （2）高、低标准之间要有过渡（三）注意与纵断面设计相协调 （四）平曲线应有足够的长度1、汽车驾驶员在操纵方向盘时不感到困难 至少6s时间，困难时亦不应小于34s最小长度见表2102、转角7时的平曲线长度 应设置较大的平曲线长度，以防产生急转弯的错觉 见表211二、平面线形要素组合设计公路平面线形设计，主要有单圆型、基本型、S型、卵型、凸型、C型、复合型、回头曲线和复曲线等几种。

1、基本型 缓圆缓，长度之比最好1:1:1 - 1:2:1 2、S型 3、卵型 4、凸型 两同向回旋线直接衔接，地形严格受限才采用5、复合型 两同向回旋线直接相连，特殊情况下采用 6、C型 同向回旋线在曲率=0处连接，特殊情况下采用 7、回头曲线8、复曲线（见前述）三、平面线形设计示例（略）一、道路平面设计的表格： 1.直线、曲线及转角表； 2.逐桩坐标表二、道路平面设计图 平面图工程师语言，设计文件，成果设计路线平面位置、尺寸、原地形地物 一般采用比例尺：公路: 1：10001：2000(1：5000已少用)；城市：1：5001：1000视设计深度言：(小比例)可行性，(中比例)初设，(大比例)施工图二、道路平面设计图1）公路：路中心线里程桩号，平曲线要素(表)，水准点，交叉口，桥隧位置，带状200m2）高等级：坐标表、中心线、分隔带、曲线主桩位3）城市：路中心线、规划红线、车行道、人行道，及停车场(带)，绿带、渠化，分隔带，交通岛、人行横道，地上地下管线，沿街建筑出入口(牛腿式坡)，雨水口、窨井(桩号、标高)，交叉口及缘石半径，沿线里程桩，曲线要素表(、R，T、L、E)4）另有各种标注：指北针，路名，横断面宽度、坡度，比例尺，拼图线，图签，说明，图例。