二级公路平面线型设计.docx

某二级公路平面线型设计胡慧，张博文（张家口市际源路桥工程有限公司）摘要：在道路设计中，平面线型的设计占有十分重要的地位，本文就平面线型设计中的圆 曲线设计，缓和曲线设计以及组合曲线的线型设计分别用图表和计算等方式详细的说明 了设计的过程一、平面设计要求 平面设计中，圆曲线半径、缓和曲线半径长度的取值必须满足其相应的规定在此基础上，应根据设计条件尽量选用较高的技术指标，不应轻易选用指标中的最大（或最小）值，并保持各种线形要素的均衡性、连续性二、 圆曲线设计圆曲线半径的确定，必须能够保证汽车以一定的车速安全行驶选用曲线半径时，应充分注意地质、水文条件，使曲线既能更好地吻合地形，减少工程，又能满足桥梁的要求和隧道、路基等建筑物的设置条件一般地段曲线半径的选择受地形影响不大，应结合占用农田等情况，尽量采用较大半径的曲线圆曲线能较好的适应地形的变化，并可获得圆滑的线形，圆曲线在适应地形情况下，应尽量选用较大半径，在确定半径时应注意以下几点：1.一般情况宜采用极限最小半径的 4-8 倍或超高为 2%-4%的圆曲线半径；2.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；3.应同前后先行要素相结合,使之构成连续均衡的曲线线形；4.应同纵断面线形相结合,避免小半径曲线与陡坡相重合；5.每个弯道半径值的确定,应按技术标准根据实际选用。

我国《公路工程技术标准》中所规定的圆曲线最小半径取值，具体规定见下表 2.2 《公路路线设计规范》规定圆曲线的最大半径不宜超过 10000m；为了保证汽车行驶的舒适性和安全性，平曲线应有足够的长度，圆曲线的长度也宜有 3s 的行程极限最小半径是指按计算行车速度行驶的车辆,能保证其安全行驶的最小半径它是设计采用的极限值，当路面横坡和横向力系数最大时,可按R=V²/127（μ±i）计算出极限最小半径，道路曲线为极限最小半径时,设置最大超高一般最小半径对按计算速度行驶的车辆能保证安全和舒适性，它是通常情况下推荐采用的最小半径它介于极限最小半径与不设超高最小半径之间不设超高最小半径是指曲线较大，离心力较小,靠轮胎与路面间的摩阻力就足以保证汽车安全稳定行驶采用的最小半径,这时路面可以不设超高此时对行驶在曲线外侧车道上的车辆,其 i 值为负值,大小等于路拱横坡从舒适角度考虑,此时取的 μ 值比极限最小半径所采取的 μ 值小的多我国《公路工程技术标准》规定不设超高最小半径是取 μ=0.035 , i=-0.015 因此根据汽车转弯的横向稳定分析：(2.1))(1272ivR式中：—横向力系数；—路面横坡，无超高时为路拱横坡。

i取=0.1， =2%，代入上式(3.1)，得 R=164im所以在此段公路设计中根据圆曲线半径的选用原则，拟采用圆曲线半径为R=280m根据汽车转弯的横向稳定分析得出半径 R=164小于所选半径 R=500，mm所以满足汽车转弯时的横向稳定性要求表 2.2 圆曲线半径取值表公路等级高速公路一二三四计算行车速度(km/h)120100806010060804060304020极限最小半径(m)65040025012540012525060125306015公路等级高速公路一二三四一般最小半径(m)10007004002007002004001002006510030路拱≤2.0%5500不设超高的最小半径(m)路拱＞2.0%75004000150015004000150025006001500350600150三、缓和曲线设计 直线与半径小于不设超高最小半径的圆曲线相连接处，应设置缓和曲线本设计中圆曲线半径取 R=500m,小于不设超高最小半径 R=300m（路拱≤2.0%）,所以需要设置超高由于车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶，所以要求缓和曲线有足够的长度 《公路工程技术标准》中规定计算行车速度为40km/h 的公路中缓和曲线最小长度是 50m（见表 2.3） 。

表 2.3 缓和曲线最小长度公路等级高速公路一二三四计算行车速度(km/h)120100806010060804060304020缓和曲线最小长度(m)10085705085150703550253520缓和曲线的最小长度，一般从以下几个方面考虑：1.旅客感觉舒适(2.2)RVLs3036. 0(min) 2.超高渐变率适中(2.3)pBLi s(min)3.行驶时间不过短(2.4)2 . 1(min)VLs式中：—圆曲线半径（m） ；R—设计车速(km/h)；V—旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m） ；B—超高坡度与路拱坡度代数差（%） ；i—超高渐变率，即旋转轴线与行车道外侧边缘线之间的相对坡度，取p1/200因此，根据上式 2.2)、(2.3)、(2.4)得330.0360.036 40(min)4.68( )500sVLmR5 0.03(min)30( )1200i sBLmp40(min)33( )1.21.2sVLm结合以上要求，取满足要求50( )sLm四、组合曲线类型及设计 T0 0 p sLsL'LEZH HY QZ YH HZ 图 2.2 平曲线要素示意图1.曲线几何元素的计算公式如下：内移值： (2.5)342238424RL RLpss切线增值： (2.6)232402RLLqss缓和曲线角： (2.7)o s RL 180 20切线长： (2.8)qpRTH2tan)(曲线长： (2.9)soHLRL2180)2(0圆曲线长： (2.10)oYRL180)2(0外距： (2.11)RpREH2sec)(切曲差： (2.12)HHHLTD 2桩号 JD1：K0+210.567.平曲线要素：''' 1400 ,50 ,731451sRm Lmo内移值：24243350500.42324238424 5002384 400ssLLpmRR切线增值：3322505024.99722402240 400ssLLqmR缓和曲线角：''' 018050 18012133.4922 400sL Roo o切线长：'''12133.49()(4000.0.515)24.987110.90922TRp tgqtgmo曲线长： '''''' 0(2)2400(29 4952.12 5 0923.83 )2 50219.146180180sLRLm  oo oo其中圆曲线长：'''''' 0(2)400 (12 2548.92 5 0923.83 )122.326180180yLRm oo oo外距：'''12 2548.9()sec(4000.515)sec4009.376822ERpRmo超距：22.672DTLm具体计算数值附表一：直线、曲线及转角表。

2.逐桩坐标计算YXZH HYHZYH QZJD1已知 QD 坐标为 X=68400.2613，Y=39904.1485JD1 坐标为 X=68460.95485，Y=40105.7792ZD 坐标为 X= 68446.36884，Y=40216.9305(1)直线上桩坐标计算 设交点坐标为 JD（XJ、YJ） ，直线的方位角为 A1、A2则 ZH 点坐标：XZH = XJ + Tcos(A1 + 180)YZH = YJ + Tsin(A1 + 180)设直线上加桩里程为 L, 曲线起点里程为 ZH,曲线终点里程为 HZ,则前直线上任意点的坐标：X = XJ + (T + ZH–L)×cos(A1 + 180)Y = YJ + (T + ZH–L)×sin(A1 + 180)后直线上任意点的坐标（L>HZ）：X = XJ + (T–ZH + L)×cos A2Y = YJ + (T–ZH + L)×sin A2(2)设缓和曲线的单曲线曲线上任意点的切线横距.........5990403456406 6134 492 25 sssLRl LRl LRllx式中： —缓和曲线上任意点至 ZH（或 HZ）点的曲线长；l—缓和曲线长度。

Ls(3)第一缓和曲线（ZH～HY）任意点坐标      ssZHLlARLlxXX21230cos30cos/      ssZHRLlARLlxYY21230sin30cos/(4)圆曲线内任意点坐标由 HY～YH 时  RLlARLRXXs HY)(90cos90sin21  RLlARLRYYs HY)(901cos90sin2式中： —圆曲线内任意点至 HY 点的曲线长；lXHY、YHY—HY 点的坐标由 YH～HY 时  RLlARLRXXs HY)(901801cos90sin2  RLlARLRYYs HY)(901801sin90sin2式中： —圆曲线内任意点至 YH 点的曲线长l(5)第二缓和曲线（HZ～YH）内任意点坐标      ssZHRLlARLlxXX22230180cos30cos/      ssZHRLlARLlxYY21230180sin30cos/式中： —第二缓和曲线内任意点至 HZ 点的曲线长。

l综合以上公式计算出本次设计的线路上各桩号的坐标，见附表二逐桩坐标表参考文献1 池淑兰等.路基工程.北京:中国铁道出版社，20022 李嘉.公路设计百问.北京:人民交通出版社，20033 吴银柱.土建工程 CAD.北京:高等教育出版社，20024 交通部标准.公路勘测规范(JTJ061-99).北京:人民交通出版社,19995 殷广月.浅谈高等级公路的线形设计.辽宁交通科技，2005（12）：3～886 徐鹏华.浅谈高性能沥青.企业技术开发，2006（2）：19～237 朱惠君.高速公路路基设计与施工. 北京:人民交通出版社，1998。