隧道平纵线形研究
隧道工程4-2-1 隧道平纵横断面设计
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2.隧道坡道形式
一般可采用单面坡或人字坡。
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2.隧道坡道形式
两种不同的坡型适用于不同的隧道。
对位于紧坡地段,要争取高程的区段上 的隧道、位于越岭隧道两端展线上的隧道、 地下水不大的隧道,或是可以单口掘进的 短隧道,可以采用单面坡型;
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2.隧道坡道形式
两种不同的坡型适用于不同的隧道。
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3.隧道坡度大小
高速铁路中,由于行车速度快,对 于坡道的最大坡率做出了要求,正线 的最大坡度,一般条件下不应大于 20‰,困难条件下,经技术经济比较, 不应大于30‰。动车组走行线的最大 坡度不应大于35‰。
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谢 谢!
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3.隧道坡度大小
m的取值
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3.隧道坡度大小
洞口外一段距离内,也要考虑相应的折 减。 当列车的机车一旦进入隧道,空气阻力 就增加,黏着系数也开始减少。所以在上 坡进洞前半个远期货物列车长度范围内, 也要按洞内一样予以折减。
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3.隧道坡度大小
除了最大坡度的限制以外,还要限制最 小坡度。因为隧道内的水全靠排水沟向外 流出。《铁路隧道设计规范》规定,隧道 内线路不得设置平坡,最小的允许坡度不 宜小于3‰。
《铁路隧道》
第4章 隧道平纵横断面设计
• 第一节 隧道平面设计 • 第二节 隧道纵断面设计
• 第三节 隧道横断面设计
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学习重点
• 隧道坡道形式及坡度大页
1.隧道纵断面概述
隧道纵断面是中心线展直后在垂直面上 的投影。纵断面设计主要包括隧道内线路 的坡道形式、坡度大小和折减、坡段长度 和坡段间的衔接等内容。
对于长大隧道、越岭隧道、地下水丰富 而抽水设备不足的隧道,宜采用人字坡型。
高速公路平纵组合线形评价的研究
由式 ( ) 得 某 一 设 计 速 度 时 , 同 平 曲 线 半 1可 不
径 上所对应 的保证 汽 车沿纵 横组合方 向具 有稳定 性 的弯道最 大坡度 值 。 1 2 经济 协调性 .
还很少 , 量化 的线形 评价更 是 为之甚少 , 定 大多数
线形评价 只是 局限 于定 性 的角度 。本文 的研究也
度 有着直 接影 响 , 其在 我国车辆类 型复杂 、 尤 车辆
性 能参差 不一 , 驶 车辆 之 间 的速 度变 化影 响更 行
为 突 出 , 这 些 又 必 然 对 路 段 上 的 通 行 能 力 和 服 而
1 1 安全 协调性 . 据统计 , 发生在 弯坡路 段的交通 事故 很多 , 这
路纵坡 , 坡 为 正 , 上 下坡 为负 ; h为汽 车 旋 转 部 分
影响 系数 ; g为重力 加 速度 ; 为 汽 车变 速率 , a 加速 取正 , 减速取 负 。 己知汽车在一定 的阻力 系数下 , 以计算 出动 可 力 因数 , 在海拔较高地 带还应 考虑海 拔荷载 系数 , 再
的 压 力 、 车 后 面 因 空 气 稀 薄 产 生 的 吸 力 以 及 空 汽 气 与 汽 车 表 面 的 摩 擦 力 , 风 时 空 气 阻力 减 小 , 顺 逆
加。因此要增 加 车辆 行驶 的稳定 性 , 对 平 曲线 应
半 径或纵坡度 按一定 的关 系进行折减 来满足 l 。 _ 1 ] 在曲线上 如果 以直线上 相 同大小 的最大 纵坡 i 为控制 , 平 曲线 半 径 、 速 、 坡 具 有相 作 。 则 车 横
段最 大纵坡 度 值 , , 即现行 规 范规 定值 ; 为车 辆速度 ,m/ ; 为 公路 横 坡 即超 高 值 , , k h 即现
公路项目平纵线形组合设计要点研究
公路项目平纵线形组合设计要点研究摘要:本文主要对公路项目线形组合选线原则进行阐述,对公路项目线形组合设计的影响因素进行分析,并结合案例,围绕平面线形、纵断面线形、平纵面线形组合三方面设计进行探讨,以此构建公路立体线形结构,提高公路设计、施工质量,进一步促进公路事业的发展。
关键词:公路项目;平纵线形;设计要点引言:经济的快速发展,越来越多的人对公路建设质量开始重视,山区公路建设,由于山区地形复杂,外在影响因素较多,导致工程施工难度大,为紧跟建设步伐,必须优化公路线形结构,保证公路平纵面线形设计合理,以此提高公路服务水平,减少交通事故发生,保障交通安全。
1.公路项目线形组合选线原则1.1山区沿河线路选线原则山区公路一般沿着河边、溪边建设的比较多,所以在建设公路时,必须进行实地考察,并结合实际情况,对河岸、线位高低、换岸等情况进行详细了解,协调其与公路建设之间的位置,选择合适的位置进行施工,减少泥石流、滑坡、崩塌等外在环境因素对施工的影响,提高施工进度,降低安全隐患,最大化的保证工程质量。
比如,在施工中最常见的情况是跨河换岸,在对该情况设计线路时,必须对地质条件进行勘测评估,在满足施工要求后,对于河岸一般选择平坦顺直,支沟较少,不受冲刷的一侧,设计路线要选择山体稳固,逆层的一岸,减少外界环境因素对施工的影响,满足以上两点要求后方可选择跨河换岸的地点。
1.2越岭线垭口选线原则合理选择垭口、越岭标高以及垭口两侧的展线条件对越岭线路的选择具有重要的作用。
其中,垭口的选择最为重要,必须结合当地的地质条件和水文状态来确定,首先,在选择垭口时,必须保证其与路线走向一致,标高和两侧有足够的空间进行展线。
其次,选择地质条件稳定且山体较薄的垭口,避免地质灾害,同时节省工程量及投资。
最后,在垭口两侧地形不具备展线条件的情况下,考虑越岭隧道方案,选择合理的垭口越岭标高使两侧引线和隧道的建筑费用最低。
经过技术经济论证比较,结合沿线交通组成和交通量,尽量减少线路里程及工程量,节约成本实现效益最大化。
隧道内线形设计
摘要现阶段国内公路隧道设计的标准基本遵循(公路工程技术标准)(JTJ001.97)和《公路隧道设计规范)(JTJ026-90),由于其局限性,对隧道洞口的平纵线形以及隧道洞口与洞外的路线线形连接,规定中模糊性较大,从而全国许多设计单位在隧道勘察设计中采用的设计标准合适,但隧道建成后住往在隧道洞口容易出现行车安全事故。
本文试图从这些内容阐述线形与行车安全的关系,以供同行讨论。
关键词公路隧道平纵线形行车安全高速公路作为现代化的公路交通方式为我国的国民经济建设起到了巨大的促进作用。
随着近几年高速公路通车里程的快速增长,尤其是高速公路不断向山区延伸,由于线形布设的局限性,公路隧道的平面线形采用曲线往往不可避免.可喜的是,公路设计、管理部门现阶段对高速公路安全问题越来越重视,探讨高速公路运营管理、交通安全设施问题的论文也越来越多,但对高速公路隧道的平纵线形,由于设计规范的局限,设计中许多安全因素容易忽略,因而许多高速公路隧道因线形组合的不尽合理,在隧道内、更多的在洞口段出现行车安全事故.本文作者试图通过隧道的平纵线形设计及洞口段平纵组合,分析隧道线形设计对行车安全应注意的几个问题。
1 隧道的平面线形对公路隧道的平面线形而官,一般公路隧遭以直线隧道较为合适眉直线隧道在隧道的排水、衬砌结构及隧道的路面处理上均较为简单,同时直线隧道对隧道的通风也相对有利.但山区高速公路由于受地形、地质条件的限制,隧遭内设置平曲线往往不可避免。
考虑到司乘人员在隧道内的墙效应,行车视距相对于隧道外受到了较大的限制.以下为隧道内几种小半径平曲线的车辆视距情况:小半径的平曲线也会在隧道内产生较大的路面超高横坡,从而影响隧道结构断面的变异.近期笔者有幸参加了我国多家省级公路设计院隧道设计图的咨询工作,发现较多的隧道内平曲线半径较小,大者甚至达到了要求设置5%~7%的路面超高,隧道内的路面扭曲严重.隧道内行车槐角较差,行车安全难以得到保证。
隧道工程4-2-3 隧道平纵横断面设计
6.隧道纵断面设计实例
(1) 隧道的基本情况 包括隧道的进出口位置、洞门型式、 明洞里程、线路的方向、隧道纵断面 的地面起伏情况等,这类内容是隧道 的基本情况
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6.隧道纵断面设计实例
(2) 地质情况
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隧道的地形地貌 地质岩性、产状 节理产状 地下水情况 环境等级划分 特殊地质
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6.隧道纵断面设计实例
(5) 隧道平面及辅助洞室 隧道平面的设计,可以得到隧道的 线路形式、线路间距、曲线或缓和曲 线的分布等。辅助洞室是隧道附属建 筑中很重要的一个设计内容,辅助洞 室的设置位置一般是从纵断面中得到 的。
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6.隧道纵断面设计实例
(6) 线路坡度设计 在图中所要表达的主要内容就是隧 道的坡率、坡道长度、变坡点位置和 变坡点的高程。
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6.隧道纵断面设计实例
(7) 地面标高及里程 隧道结构中要明确的标明隧道相应 里程的地面标高,通过计算地面和轨 面的高差,可以得知隧道的埋深情况, 以此判断隧道是按深埋还是浅埋进行 检算。
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6.隧道纵断面设计实例
在隧道纵断面图中,要有相应的图 例、平面曲线参数表、隧道线间距加 宽表等。
6.隧道纵断面设计实例
(3) 围岩等级及其长度 隧道的衬砌结构设计是与围岩等级 相关的,通过围岩等级的描述,可以 选择特定的支护结构设计参数,同时 也由此可以得到隧道结构的经济指标 等。
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6.隧道纵断面设计实例
(4) 施工方法 隧道结构的施工方法与围岩的等级、 开挖断面等有关,对于已选定的线路 等级和隧道线路形式(单线双洞或双 线单洞),施工方法一般仅与围岩的 等级相关。
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公路隧道洞口3s设计速度行程与路线平、纵面线形关系探讨
当 0时 ,i=i1; L时 , + 1 2,则 : _1_11 。
2-
抛物线上任意 点的曲率半径 为 :
内的平 、纵面线形应 一致 。特殊困难地段 ,经技术经济 比较后 , 洞 口内外平 面 曲线可采 用缓和 曲线 ,但应加 强线形 诱导设施 。 JTG D70-2004 《公路 隧道设计规范 》隧道洞外连接线应 与隧 道 线形 向协 调,并 符合 以下规 定 中明确 :隧道洞 口内外各 3s
important in the design of expressway.This paper discusses the problem of 3s design speed and tunnel alignment in line with the normative regulations, in order to provide a reference for the tunnel desig n of t he location of t he hole and linea r combination design of
5s设 计 速 度 行 程 。相 关 规 定 说 明 :隧 道 洞 口位 置 布 设 与路 线平 、 则 R k,得二次抛物线竖 曲线基本方程为 :
纵面线形 的协调配 合与行车安全有着极其重要 的关系 。 l 路 线 纵 面 线 形 组 成
CO 2+ +啦 啦 … ….", , l x2+ + ll
nat surface.
[Keywords]tunnel hole position;3s desig n speed travel;route;relationship
目前 ,云南省 山区高速公 路的建设 正在如火 如荼的进行 ,
平、纵线形组合设计原则及要求
平、纵线形组合设计道路的线形状况是指道路的平面和纵断面所构成的立体形状。
线形设计第一从路线规划开始,而后依据选线、平面线形设计、纵断面线形设计和平纵线形组合设计的过程进行,最后展此刻驾驶员眼前的平、纵、横三者组合的立体线形,特别是平、纵线形的组合对峙体线形的好坏起着至关重要的作用。
平、纵线形组合设计是指在知足汽车动力学和力学要求的前提下,研究怎样知足视觉和心理方面的连续、舒坦,与四周环境的协调解优秀的排水条件。
特别在高等级公路的设计中一定着重平、纵线形的合理组合。
(一)组合原则平面与纵断面组合应依据以下设计原则:1.应能在视觉上自然地引诱驾驶员的视野,并保持视觉的连续性;2.平面与纵断面线形的技术指标应大小均衡,不要悬殊太大,它不单影响线形的平顺性,并且与工程花费亲密有关,任何单一提升某方面的技术指标都是毫无心义的。
3.选择组合适合的合成坡度,以利于路面排水和安全行车;4.应注意线形与自然环境和景观的配合与协调 ,以减少驾驶员的疲惫和紧张程度。
特别是在路堑地段,要注意路堑边坡的美化设计。
(二)组合方式1.平曲线与竖曲线组合 a 平曲线和竖曲线二者在一般状况下应互相重合,且平曲线应稍擅长竖曲线以下图,宜将竖曲线的起终点,放在平曲线的和缓段内;这类立体线形不单能起到引诱视野的作用,并且可获得平顺和流利的成效。
b平曲线与竖曲线大小应保持均衡,此中一方大而缓和时,另一方切忌不可以形成多而小。
1 / 5平、竖曲线几何因素要大概均衡、均匀、协调,不要把过缓与过急、过长与太短的平曲线和竖曲线组合在一同。
c当平曲线半径和竖曲线半径都很小时,平曲线和竖曲线二者不宜重叠,或一定增大平、竖曲线半径。
d凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部不得插入小半径的平曲线,也不得与反向平曲线拐点相重合,免得失掉指引驾驶员视野的作用,使驾驶员操作失误,惹起交通事故。
2.平面直线与纵断面的组合 a 平面的长直线与纵面直坡段相当合,对双车道公路能供给超车方便,在平展地域易于地形相适应,行车单一,驾驶员易疲惫。
隧道平纵断面设计
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隧道平面设计
(一)铁路隧道
高速铁路单、双线隧道的选定:
选定的原则: 当隧道长度大于20 km时,从防灾救援方面考虑,一 般采用双洞单线隧道方案,如已竣工通车的兰武二线乌 鞘岭隧道(长20 050 m)和石太客运专线太行山隧道(长27 839 m)等。
山岭隧道
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隧道平面设计
(二)公路隧道
山岭隧道
21
隧道平面设计
(二)公路隧道
因此,在受洞口地形限制,围岩条件 较好时,也可以选用大断面的连拱式单洞 隧道。目前,在公路隧道中出现了不少大 断面的连拱隧道形式。
山岭隧道
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隧道平面设计
(二)公路隧道
在桥隧相连、隧道相连、地形条件限制等特殊 地段,也可以采取小净距隧道或连拱隧道形式。当 然,也可在洞身段采取较大间距,形成独立双洞, 而在洞口段渐变过渡成小净距或连拱形式,使其更 符合实际情况。
根据地质、地形、路线的走向、通风等因 素确定隧道的平、曲线线形。设为曲线时,不 宜采用设超高的平曲线,并不应采用设加宽的 平曲线。
山岭隧道
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隧道平面设计
(二)公路隧道 隧道不设超高的圆曲线最小半径符合以下规定:
山岭隧道
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隧道平面设计
(二)公路隧道 隧道的行车视距与会车视距符合以下规定:
山岭隧道
故在确定隧道方案时,应结合线路的隧道分布和 隧道两端引线等相关工程的具体情况,综合考虑。
山岭隧道
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隧道平面设计
(一)铁路隧道
高速铁路单、双线隧道的选定:
选定的原则: 当隧道长度小于10 km时,一般采用单洞双线方 案,可利用施工时的辅助坑道作为防灾救援和人 员疏散的紧急出口,如郑西客运专线函谷关隧道 (长7 851 m)、秦东隧道(长7 684 m)等。
公路隧道施工方法与勘察设计探讨
公路隧道施工方法与勘察设计探讨摘要:文章对公路隧道施工方法与,贯通控制测量与勘察、设计,等进行了介绍,并对掘进机法、盾构法和沉埋管段法等现代隧道修建方法的运用和技术进行了论述。
关键词:公路隧道;勘察设计;隧道施工随着国民经济的发展,公路隧道无论从数量或规模上都在不断增加。
目前,航空勘测、遥感技术、物探技术、岩层中应力应变的量测技术、电子计算机技术等的广泛应用,使隧道勘测设计技术水平也有很大提高。
水平钻探技术和预灌浆技术的不断提高,增强了隧道开挖过程的安全性。
并能保证隧道工程的施工质量。
1 隧道勘察设计1.1 隧道勘测前期踏勘为确定隧道位置、隧道类型、施工方案、环保和后期维护等提供技术依据,要对隧道所在地区的地貌、地质状况,以及地下水分布情况和水量等水文资料进行勘测。
在隧道预设段落进行地质钻探调查过程中,须了解区域内围岩的类别。
围岩对隧道整体稳定性、使用寿命和设计施工方案有决定性影响,可依据围岩的综合强度来选择隧道设计方案与施工方法。
1.2 隧道选线隧道位置的选择,直接决定了建设项目类型、工程造价、以及通车后的养护与安全运营。
因此,在踏勘测量时,结合路线的基本走向,在深入调查的基础上,深入研究,权衡轻重。
决定取舍。
方案应综合考虑政治、经济、国防、环保及工程造价等因素进行论证,加以比选。
通常当路线开挖深度超过30m时,就应进行隧道与深度开挖方案的比较。
论证阶段不仅需考虑施工难度和施工成本,同时还需兼顾建成后运营及维护成本。
隧道平面线形设计应与隧址两端路线线形相一致。
在隧道起点、终点和中间控制点之间按选线原则找出本着路线最短,成本最低的通过点,将隧道作为一个基础控制点,发挥隧道线形在总体布线中的重要作用。
在各控制点之间反复穿线、插点,结合具体地形地貌条件综合考虑平、纵、横三方面的合理安排,确定道路中线的位置,尽量避免高边坡的出现。
确定隧址主要是要考虑地质条件,洞口位置,隧道长度。
地质条件对隧址的选择起决定性的作用,只要地质条件较好,隧道加长也是可以的,隧道应按照“顾全大局,兼顾两头,能长则长”的原则确定隧道的长度。
道路路线平纵线形组合设计探讨
标准》 对于平纵线形组合 设计 有如 下要求 : 当道路 的设计 速度不 3 交通 安 全对 平纵线 形组 合设 计 的要 求 汽车行驶在道路上 , 驾 驶员 通过视 觉 、 运 动感 觉 以及 时间变 小于 6 0 k m / h时 , 必须 重视 线形平 纵组 合 的合 理性 , 尽 量 满足 线 形连续 、 指标均衡 、 视觉 良好 、 景观协 调 、 安 全舒适 ; 当道 路 的设计 化感觉来判断道路 线形 。驾驶员 感受 到 的是 道路 三维 立体 线形 速度不大于 4 0 k m / h时 , 则首 先保 证行 车安全 , 然 后在 条件 允许 的综合效果 , 而非平 面或纵 断面的单一 因素 。因此平 纵线形 组合 设计的优劣 , 对 视觉诱 导起重 要作 用 , 任何 导致视 觉 中断或 扭 曲 范围 内尽量做到平纵线形的合理组合 , 减 轻和避免 不 良 组合 。 的线形组合都可 能导致 交通 事故 的发生 。在 进行 平纵 线形 组合 1 平纵 线 形组合 设计 的基 本原 则
2 ) 重 视平 、 纵线形指标的均衡协调 性。这与道路 立体线形 的
平顺 性 及 工 程 费 用 息 息 相 关 。
车方 向但行车速度 又过 高 而造 成交 通事 故。平 面设 计 时尽量 少 采用或避免 在
破 坏了线形连线性 , 往 往诱导驾 驶员产 生错觉 , 是 3 ) 应 采用合理的合 成坡 度 , 保证行 车安全 和路面排水 。合 成 不 同程度扭 曲, 道路上的事 故 多发处 。尤其 是 高速 行 车时 , 驾 驶 员更 易 出现 错 坡度过大 , 可能产生急弯 和陡坡 的组合 , 威 胁行车安 全 ; 合 成坡 度 觉, 公路 轮廓是 驾驶员判 断行 车方 向 的主要 因素 , 因此 需特别 注 过小 , 易造成路 面积水 , 行车时溅水成雾 , 同样存在行车危 险。 4 ) 充 分利用道路 的周 围环境 减轻驾 驶员 在行 车过程 中的疲 意平纵线形 的配合及形成 的视觉效果 。
隧道工程中隧道选线设计
三 隧道平、纵断面线形设计
(1)铁路隧道平面线形设计
• 隧道内的线路最好采用直线。 • 应尽可能采用短轴线,或是半径较大的曲线。 • 在曲线两端应设缓和曲线,最好不使洞口恰恰落在缓和曲线
分离式隧道 连拱隧道
一 隧道位置的选择 1.1 隧道位置选择的概述
隧道具体位置的选择与区域工程地质条件、水文地质条件、地 形地貌条件、工程难易程度、投资的数额、工期要求,以及现有的 施工技术水平与今后的运营条件等因素密切相关。
一 隧道位置的选择
隧道选址的基本原则:
• 必须与总体设计相协调适应; • 隧道位置应选择在稳定的地层中; • 越岭隧道应进行较大范围的方案选择,选择在地质条件
沿河傍山地面线路靠里做隧道或增长隧道, 减少桥梁、路基工程,能减少或避免许多 弊病。
以中长隧道或长隧道代替隧道群或桥隧群, 工程集中单一,施工管理方便,并有利于 运营安全。
沿河傍山修建中长隧道或长隧道,易于设 置辅助坑道(如横洞),增加工作面。
一 隧道位置的选择
1.4 地质构造的影响
• 单斜构造: 尽可能避开软弱结构面,隧道不能与软弱结构面平行,应 正交或成一定角度。
一 隧道位置的选择
(2)选定高程 •隧道标高越高,隧道越短, 施工期越短,两端展线长度增 加,运营条件差; •隧道标高低,隧道加长,施 工期长,运营条件好; •选择越岭隧道标高时,综合 考虑施工、运营等多因素比较 确定最优隧道标高。
一 隧道位置的选择
示例:穿越中国大凉山西部支脉小相岭的单线铁路隧道。成昆铁路全线最高点 车站之间,1966年完工
谈高速公路平纵面的线形设计
Au g . 2 0 1 3
ห้องสมุดไป่ตู้
・1 21 ・
谈 高 速 公 路 平 纵 面 的 线 形 设 计
高 琦
( 山西省公路局 大同公路分局 , 山西 大 同 0 3 7 0 0 6 )
摘
要: 详细论述 了高速公路 平纵 面线 形设计的方法 , 指 出高速公路线 形设计 的总体原 则是在满足 各项 技术标 准的 前提 下, 综合
比如行车安全 、 线形连续 、 视觉舒 畅、 线形美观等 。 所 以, 在设计 前期可根 据 现行 的标 准及规 范来 设计 , 同时再 参 考 面的因素 , 地 形及地质条件 , 依据 运行 速度 来选 取合 理 的线形 设计 指标 , 这 2 . 4 处理好 直 线与 曲线 的 关 系 样 才能基本保证 线形 整体 设计 的可 靠性 。在 对线 形设 计进 行 优 直线 与曲线是 平面线形设计的两 大要素 , 线 形设 计应 该结合 化时 , 还需 要对运行速度进行试算 , 对线 形 的连 续性 进行检 验 , 同 不 同的地形 、 地物条件 , 将线形要素进行科 学组 合 , 对 直线 与 曲线
2 平面 线 形设 计
但 前提条件是 地形 开阔无 障碍 公 路平面线形主要包括 直线 、 圆曲线 、 缓和 曲线 , 在选 择线形 尽量 以直线路线为 首先 考虑 思路 , 物 。直线形公路设 置 比较简单 、 方 向明确且距 离 较 短 , 车 辆 的受 时, 应该与地形 相适 应 , 线形 曲率应该灵 活运用 , 且 要具有 一定 的 力情况也要 比在 曲线 上行 驶时 简单 。所 以在 不受地 形地 物 约束 连续均匀性 , 不能存 在突 变现 象。高速 公路 线形 设计 时 , 对 于 直 长大桥 、 隧道等 地段应 该尽 量设 置成 直 线。这样 不 线 与曲线的应用争论较 多 , 但总体原 则应该 是在满 足各项 技术标 的平坦开 阔、 仅可 以为驾驶员提供 良 好 的通视 条件 , 也有利 于提高 车速与 通行 准 的前 提下 , 尽 量考虑安全与美观 的因素 。
关于城市道路平、纵、横设计的几点思考
关于城市道路平、纵、横设计的几点思考摘要:城市道路设计是一个繁锁而细致的工程,本文根据笔者20年的设计经验,对城市道路平、纵、横设计常用做法作一个疏理和总结,仅供同行参考。
关键词:平面设计、纵断面设计、横断面及交叉口设计引言:我国基础设施建设于90年代末开始进入了一个高速发展期,作为从事城市道路专业设计的一名工作者,笔者有幸经历并参与了这段道路建设的黄金时期。
本文是根据笔者20年的设计经验,对城市道路平、纵、横设计常用做法作一个疏理和总结。
1平面设计1.1平面设计要点城市道路平面线形设计一般应按照所在片区规划道路网布置,如果道路等级较高或规划路网未最终审定,可适当对规划线形进行优化处理。
在进行平面线形设计的时候,项目应考虑与道路、桥梁、隧道、轨道交通、地下空间、城市景观、交通枢纽等的衔接与协调,处理好与规划、已建构筑物、现状地形地物、待建构筑物以及需要分段、分期设计实施道路之间的关系。
应结合片区综合交通规划进行公共交通、慢行交通、机动车交通等方面交通组织设计。
1.2平面线形设计路线平面线形,通常是直线、圆曲线和缓和曲线3种基本线形要素的组合。
在道路上各要素所占比例难以量化规定,只要各组成要素在满足规范的基础上使用合理、组合得当,可以得到较为舒适的平面线形。
1.2.1最大直线长度设计在公路设计中为避免驾驶员视觉疲劳,最大直线长度通常参照德国的规范,以20倍设计速度的值控制。
但在城市道路里,根据实践经验,长直线不会产生上述弊端,相反,长直线更显大气,也更有利于两厢用地开发。
1.2.2平曲线间最小直线长度设计两平曲线间的直线长度不宜过短。
根据实践经验,同向曲线之间最小直线长度(以米计)控制在设计车速6倍左右;反向曲线之间最小直线长度(以米计)控制在设计车速2倍左右,能获得较满意的效果。
当线形半径小于规范中不设缓和曲线最小值且车速较小时(≤40km/h),缓和曲线可用直线代替,但应满足规范要求最小长度。
上海地铁盾构隧道纵向变形分析
上海地铁盾构隧道纵向变形分析【摘【摘 要】隧道若发生纵向变形将严重影响到隧道结构的安全。
分析探讨了纵向变形的发生、变化情况以及隧道结构和防水体系所允许的纵向变形控制值。
及隧道结构和防水体系所允许的纵向变形控制值。
结合工程实践结合工程实践,对隧道发生的典型沉降曲线规律进行了深入的分析,其结论对有效控制隧道纵向变形具有指导意义。
【关键词】隧道;通缝拼装;纵向变形;环缝;错台;防水;失效失效至2020年,上海将建成轨道交通运营线路达到20条、线路长度超过870 km 以及540余座车站的网络规模。
这其中,以盾构隧道结构为主的地下线路几乎占到一半。
控制隧道纵向变形是确保隧道结构安全的重要因素之一。
在研究隧道纵向变形时,我们首先要关注这种变形是以何种方式发生、又是如何发展变化以及隧道变形控制值是多少等问题,本文对这些问题进行了分析探讨。
本文对这些问题进行了分析探讨。
1、盾构隧道结构和构造设计、盾构隧道结构和构造设计盾构法隧道是由预制管片通过压紧装配连接而成的。
盾构法隧道是由预制管片通过压紧装配连接而成的。
与采用其它施工方法建成的隧道相比与采用其它施工方法建成的隧道相比,盾构隧道明显的特点就是存在大量的接缝。
1 km 长的单圆地铁盾构隧道需要五~六千块管片拼装而成,接缝总长度约是隧道长度的20余倍。
因此,盾构隧道的多缝特点已成为隧道发生渗漏水最直接或潜在的因素之一(见图1)。
在盾构拼装结构中,接缝有通缝和错缝之分,现以单圆通缝盾构隧道为例进行隧道纵向变形分析。
1. 1 盾构隧道结构与构造设计盾构隧道结构与构造设计1. 1. 1 管片厚度、分块及宽度管片厚度、分块及宽度单圆通缝隧道管片厚度350mm,管片为C55高强混凝土,抗渗等级为1 MPa 。
一环隧道由6块管片拼装而成(一块封顶块F 、两块邻接块L 、两块标准块B 和一块拱底块D),圆心角分别对应16°、4×4×65°65°和84°(见图2a)。
公路隧道平面线形设计探讨
就 国外 来 讲 ,如 美 国及 欧 洲 国家 ,修 建 公 路 隧道 时 ,隧 道平面线形 大多数设计为平 曲线 ,特别是在洞 口段尽 量设置 为 曲线 ,以 利于 光 线 的过 渡 ,解 决 隧道 进 出 El处 视 力 和 心理 的不 适 应 问 题 , 同时 避 免 因 出 El“白洞 ” 影 响而 导致 的驾 驶 人 员加速 出洞 的现象 ,从而预 防进 出口处事故的发生。
较 线 隧道 复 杂 ,但 存 在 的 问 题 已经 不 再 难 以克 服 。这 l匕鄙 叮以 从 近 年 来 我 国 的隧 道 建 设 卜得 到 验 证 。如 已经 贯 通 的 秦 岭特 长 隧 道 ,以 及 即 将 通 车 的 长度 为 亚 洲 第 、世 界 第 一 的 秦 岭 终 南 山 隧道 (18.02km ),无 论 是 施 工 精 度 、施 工 速 度 ,还 是 施 I_=质 瞳都 已达 到 冈 际先 进 水 平 。其 中 ,终 南 山 隧道 贯通 精 度 高 程 误 差 仅 为 1 m m , 中线 误 差 仅 为 1 2m m , 最 月 掘进 达 509m , 已经 达 到 了 围 内、 外 特 长 隧 道施 工 的 新 水 ’卜。
收 稿 19期 :2012—01—15 作 者 简 介 :潘 飞 鹏 (1979一)男 ,广 西 南宁 人 ,广 西 交通 科 学 研 究 院 ,研 究 方 向 为公 路 工程 设 计 及 造 价 编 制 。
水下交通隧道的线形设计综述
水下交通隧道的线形设计综述目前,水下隧道施工工法主要有钻爆法、盾构法、沉管法和堰筑法。
文章基于水下隧道的设计,并结合相关工程实例,针对这四种工法的施工特点和运营阶段的要求,分别介绍了其平、纵面设计的控制因素和相关要求,给出了各工法平纵设计的推荐参数,可为今后水下隧道的总体设计提供重要参考。
标签:水下隧道平纵面设计控制因素;盾构法;钻爆法;沉管法;堰筑法路线总体的线形设计重要性众所周知,它是设计成败的关键,是设计的灵魂,文章先介绍水下隧道平纵设计的共性控制因素,再结合各工法的特点单独介绍其平、纵控制因素。
1 水下隧道平纵面设计共性控制因素1.1 平面共性控制因素1.1.1 路线符合国家和所在区域发展战略,与道路规划协调一致,充分发挥项目的功能。
1.1.2 充分考虑严重影响工程方案实施的建设条件,如工程地质、水文、气象、潮汐、等因素。
水下隧道工程对地质条件比较敏感,有时甚至是决定性因素,始终要把地质条件作为确定路线方案的第一要素,尽量避开水域风化槽和不良地质地段,降低工程风险及造价。
1.1.3 两端接线方案也是决定路线走向的重要控制因素,接线方案重点研究两岸的交通疏解及与现有道路的交通组织。
1.1.4 尽量避免与城市其他设施的干扰:区域内其他设施主要是既有道路、既有管网设施、既有建筑物及环境敏感点等。
1.1.5 充分考虑项目建设条件对工程实施可行性和经济合理性的影响。
根据国内外工程建设的技术水平和施工水平,考虑线位区域建设条件对工程技术方案实施阶段的影响,保证所选线位在工程上的可实施性。
为减小施工难度,降低工程造价,布线时要尽可能考虑施工的要求。
1.1.6 线形顺适、连续,在不过多增加投资的前提下,尽量采用较高的技术标准或不设超高的圆曲线,注意指标的均衡与连续。
1.1.7 适当考虑当地人文、景观、生态环境、地方政府的要求。
1.2 纵断面共性控制因素1.2.1 隧道内坡度:最小纵坡不宜小于0.5%,最大坡度一般按4.0%控制,困难情况,经论证可按6%控制。
隧道出入口3s行程内线形一致性判断
隧道出入口线形一致性判断及程序实现公路隧道设计规范(JTG_D70-2004)规定,隧道洞外连接线应与隧道线形相协调,并符合隧道洞口内外各3秒设计速度行程长度范围的平面线形应一致。
目前对这一规范要求的解读存在一定问题:通常情况下,若隧道洞口内外各3秒设计速度行程长度落在平曲线的圆曲线段或直线段范围内,则认为符合规范要求,但是,若隧道洞口内外各3秒设计速度行程长度落在缓和曲线段内,或者一部分落在缓和曲线段,一部分落在圆曲线段或直线段,则对于是否符合规范要求存在一定分歧。
2003 年版《公路工程技术标准》(JTG B01 -2003) 对隧道平面线形没有特殊规定, 对洞口线形规定为“隧道洞口内外侧不小于3 s 设计速度行程长度范围内的平纵线形应一致”。
条文说明强调“是必要的, 也是必须的”, 没有进一步说明“线形应一致”的含义。
于2006 年10 月1 日起执行的《公路路线设计规范》(JTG D20- 2006) 在最后审稿时, 将“平纵线形应一致”修订为“平面线形不应有急骤的方向改变”,但又没有解释什么情况属于“有急骤的方向改变”。
在实际应用中,这样的模糊而有歧义的规定使设计受到很大限制,往往为了符合规范规定,不得不调整线位或者采用高指标,这样常常会增加工程的造价,给施工带来技术难题,即使如此,线形前后也不一定协调。
因此,我们需要对此进行深入研究,使线形在满足安全性的条件下突破这一规范。
研究思路规范关于隧道出入口线形3秒连续的规定主要是考虑到隧道出入口存在黑洞和白洞的效应,这给驾驶员的视距造成障碍。
假如,隧道出口是一个缓和曲线参数非常大的曲线,如A=2000,这样的缓和曲线在一个较短的长度范围内(驾驶员视距障碍的时间所行驶的距离,可以取3秒行程)可以看作是圆曲线,即驾驶员按照圆曲线行驶一段后,其位置与按缓和曲线行驶的位置的偏差很小。
如果这样,我们就可以认为线形上可不受这约束。
因此,首要问题就这个偏差取多少合适。
平纵线形之组合设计
第四节公路平、纵线形组合设计教学目的:掌握平、纵线形组合设计的原则、一般要求和组合方式等重点难点:1、平曲线和竖曲线结合的一般要求2、平面直线和纵断面结合的一般要求教学方法:讲授+多媒体播放图片教学课时:2课时教学过程:Ⅰ复习提问:1、什么是爬坡车道?2、爬坡车道设置的条件3、竖曲线的两种形式?纵断面设计线是由什么组成的?Ⅱ导入新课公路的空间线形是指由公路的平面线形和纵断面线形及横断面所组成的空间带状结构物;公路设计是从路线规划开始的,然后经选线、平面线形设计、纵断面设计和平纵线形组合设计,最终以平、纵、横组合的立体线形展现出来。
汽车行驶过程中,驾驶员所选择的实际行车速度是他对立体线形的判断作出的,这样,立体线形组合的优劣最后集中反映在汽车的车速上。
因此,设计中不仅仅满足平面、纵断面线形标准,还必须满足公路空间线形视觉的连续性,并有足够的舒适感和安全感。
Ⅲ讲解新课一、视觉分析(一)视觉分析的意义公路设计除应考虑自然条件、汽车行驶力学的要求外,还要把驾驶员在心理和视觉上的反应作为重要因素考虑。
汽车在公路上行驶时,驾驶员是通过视觉、运动感觉和时间的变化来判断线形。
公路的线形、周围景观、标志及其他有关信息,驾驶员几乎都是通过的视觉感受到的。
从视觉心理出发,对公路的空间线形及其与周围自然景观和沿线建筑的协调,保持视觉的连续性,使行车具有足够的舒适感和安全感的综合设计称为视觉分析。
(二)视觉与车速的动态规律(1)驾驶员的注意力集中和心理紧张的程度随着车速的增加而增加。
(2)驾驶员的注意力集中点随着车速增加而向远方移动。
当车速增加97km/h时,他的注意力集中点在前方600m以外的某一点。
(3)当车速超过97km/h时,对前景细节的视觉开始模糊起来。
(4)驾驶者的周界感随车速的增加而减少。
当车速达到72km/h时,驾驶者可以看到公路两侧视角30~40°的范围,而当车速增加到97km/h时,视角减至20°以下。
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第二章山区公路隧道设计标准的安全性分析及建议2.1 概述近年来,我国隧道拥有量急剧增加,尤其值得关注的是特长隧道的数量呈现大量增长趋势,截止2010年,特长隧道数量由2005年的43座增加已经到265座,合计1138km。
特别,6km以上的超长隧道已不鲜见。
我国已成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家。
2005年至2010年间,隧道年平均增长达712km,年平均增加865处。
随着7918网的实施,高速公路隧道向山区拓展,特长隧道、超长隧道的的纵坡和线形问题与行车安全密切相关,由此带来的安全问题不容忽视。
公路隧道设计规范(JTG D70-2004)规定的“隧道纵坡不应小于0.3%,一般情况下不应大于3%”是否适应山区6km以上特长公路隧道尤其值得研究,随着特长隧道长度的不断增长,设计规范4.3.4款“隧道内的纵坡形式,一般宜采用单向坡;地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向坡”是否需要修订?关系隧道行车安全的另一个问题是隧道洞口平面线形的合理布置,山区公路隧道受地形、地质条件的限制,制约因素更多、更复杂,不仅仅要考虑线形问题,也应考虑避免隧道洞口高边坡和隧道两洞之间的净距以及展线难易。
图2.1-1 2005~2010年全国隧道数量统计图(单位:座)图2.1-2 2005~2010年全国隧道数量统计图(单位:km)我国公路隧道的拥有量已经突破5122.6km,隧道特殊的行车环境,其行车安全性问题值得研究。
高速公路隧道洞口交通事故原因具有多样性、复杂性的特点。
需要通过对高速公路隧道洞口交通事故特征的调查,以人、车、路和周围环境体系分析隧道洞口交通安全的设计影响因素,有利于提出隧道洞口交通安全性的合理对策。
据统计,浙江省某高速路2004年1月~2005年1月,共发生各类交通事故263起,其中与隧道有关的交通事故为96起,而发生在隧道洞口的交通事故就有58起,约占全线事故总数的22%。
所以,寻找影响隧道洞口交通安全因素,提出隧道洞口安全性的解决对策,具有重要意义。
造成交通事故的原因极其复杂,从总体上来看,主要归结于人、车、路和环境。
根据《京珠高速公路韶关段隧道群交通运行环境评价研究》研究成果,隧道交通事故具体原因大致分为10类,其中制动失效、紧急避让不及而碰撞的事故占总数的34%,与人有关的事故率高达64%。
常见的设计缺陷有:直线路段过长(尤其是超长隧道),驾驶员因沿途景观单调,产生驾驶疲劳;弯道和凸形竖曲线半径过小,驾驶员的行车视距变小,视盲区增大;道路坡度(纵坡)过大;用短直线连接两个同向曲线;道路路面的附着系数过低等。
影响隧道行车安全的非几何线形因素有:(1) 隧道洞内外光线亮度不同的影响。
在车辆由隧道外进洞的过程中发生交通事故较多,主要是由于隧道洞内外的光线亮度差异大,明暗度变化过于急骤,驾驶人员视觉功能不适应,车辆在高速进入隧道过程产生“黑洞”现象,本能地过猛踩刹车,产生“甩尾”,造成方向失控,发生撞击隧道壁或前后车辆追尾的事故。
而车辆由隧道内出洞口过程发生交通事故较少,主要是由于车辆在隧道内的运行速度相对低些,出洞过程行驶条件逐渐转好的缘故。
(2) 隧道洞内光线差、能见度低的影响。
隧道洞内光线比较差,加之烟雾浓度高,使能见度降低,是诱发隧道内交通事故的主要原因。
驾驶人员在环境单调的隧道内行驶时,由于光线差、能见度低,容易出现判断失误,造成追尾或侧向相碰的交通事故。
同时,车辆在隧道洞内超车现象还较普遍,增加了交通事故发生的可能性。
(3) 隧道洞内湿度大、尘埃多,路面摩擦系数降低。
隧道洞内由于是相对封闭的特殊环境,得不到雨水冲洗、阳光的暴晒,油渍和尘埃附着在路面上,由于洞内湿度大,降低了路面的摩擦系数,增大了交通事故发生概率。
2.2交通事故特点调查和相关研究结果表明,我国公路交通事故具有以下特点:◆发生事故的车型以大型货车为主,小客车次之;交通流中的小客车和大型客货车以及集装箱车的比重逐年增长。
◆发生交通事故的原因以机械故障或失控、疲劳驾驶或酒后驾驶、紧急避让、爆胎为主;◆事故多发生在5:00~7:00和16:00~17:00之间,与隧道早、晚高峰时间段基本吻合,表明事故多发生于交通量较大的时间段;◆隧道出入口附近交通事故发生率较高,已认定的交通事故多发点(段)中有相当部分在隧道出入口附近。
◆国内外的事故资料都表明:下坡路段的事故发生频率明显高于上坡路段,特别是长大下坡路段。
重型载重车辆的快速行驶更易引发重大恶性交通事故。
根据下坡路段的事故原因分析,超过半数的肇事车辆是由于制动失效引起的。
由上表可见,隧道长度超过12km,平均纵坡达到2.5%时存在连续长陡下坡问题。
因此,隧道长度≥12km时,从车辆行驶安全和隧道施工排水需要考虑,设人字坡更为有利。
《公路隧道设计规范》4.3.4款“隧道内的纵坡形式,一般宜采用单向坡;地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向坡”已经不适应特长隧道越来越多、越来越长的现实。
2.2 隧道平面线形隧道安全运营问题集中反映在隧道洞口。
调查发现,隧道引线路段发生的安全事故频率明显高于洞内,事故率约占隧道事故的1/3。
隧道洞内发生的安全事故以超载、超速、超限、疲劳驾驶、隧道内违规超车为主。
隧道洞口事故多发的原因是隧道洞口内外光线的急剧变化以及行车宽度、视距和行车环境的改变。
研究表明,车辆穿越隧道时由于隧道内外环境的不同,驾驶员将会做出相应的调整,大致可分为三个阶段:隧道前调整期(LT )、隧道中适应期(LZ)和隧道末调整期(LM)。
大型车和小型车的典型三阶段示意图见2.2-1和2.2-2。
图2.2-1 大型车辆隧道内外速度变化图2.2-2 小型车辆隧道内外速度变化由于在这一阶段驾驶员的驾驶行为会发生较大的变化,与洞内运行相比,从安全方面来说不利于行车安全。
视距不足再加上速度过快是隧道事故发生的主要原因。
从以上的调查结果不难发现,对于设计速度约为60km/h的大型车司机在进洞口260m的位置开始调整速度;对于设计速度80km/h的小型车司机在进洞口260m的位置开始调整速度。
可见对应于不同的设计时速,进洞前需要调整速度的距离越长。
在隧道线形设计时应满足在调整其之前驾驶员应能发现前方的洞口。
《公路工程技术标准》(JTG B01 2003)规定:隧道洞口内侧不小于3秒设计速度行程长度与洞口外侧不小于3秒设计速度行程长度范围内的平纵线形应一致。
《公路隧道设计规范》4.3.5规定隧道洞外连接线应与隧道线形相协调,并符合以下规定:1 隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围的平面线形应一致。
2 隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围的纵面线形应一致,有条件时宜取5s设计速度行程。
3 当隧道建筑限界宽度大于所在公路的建筑限界宽度时,两端连接线应有不短于50m的同隧道等宽的路基加宽段;当隧道限界宽度小于所在公路建筑限界宽度时,两端连接线的路基宽度仍按公路标准设计。
这些规定是隧道洞口行车安全的必要保障,对隧道洞内及洞口附近线形提出一些设计要求是必要的。
将缓和曲线段设置在洞口,是许多路线设计人员易犯的错误。
由于缓和曲线段线形的曲率是不断变化的,司机在车辆的快速行驶过程中必须通过不断调整方向盘,来保持车辆的正常行驶;另一方面车辆在行驶过程中产生的离心力急剧变化,危险性也在增加,同时洞口光线的变化,也影响司机的反应速度,因此洞口段的缓和曲线也应尽量避免,以保证洞口的行车安全。
对于洞口的纵坡,L T之内的变坡点应采用大半径的竖曲线,L T之外的竖曲线可以适当放宽标准。
但山区高速公路由于受地形、地质条件的限制,隧道内设置平曲线往往不可避免;此外,随着施工技术的提高,以及通风设备性能的改进,可以根据路线布设的整体需要,采用曲线隧道。
曲线隧道不仅有助于控制洞内车速,提高驾驶人的注意力,而且比直线隧道能够更好地解决光线过渡和眼睛的适应问题,更好地解决驾驶的单调感。
但需要强调的是,采用曲线隧道方案,必须对停车视距进行验算,满足停车视距的要求,并应避免采用需设加宽和超高的圆曲线半径。
在地形条件相对较好的低山丘陵区,隧道一般相对独立,通过路线的反复调整,能够在工程规模变化不大的情况下,较容易做到所想要的线形。
而对于地形和地质条件复杂的山区,隧道的设置受隧道长度、隧道前后连接线的工程规模、隧道进出口位置选择等诸多因素制约,所采用的线形符合直线或圆曲线线形比较困难,特别是对于设置隧道群的路段。
若隧道洞口3 s 行程必须采用直线或圆曲线线形,则往往出现以下情况:1.出现采取降低洞口连接线,甚至降低隧道内平面线形指标的方法来满足隧道洞口3 s 行程的线形要求,可能出现更不利于行车安全的情况。
例如: 在某山区高速公路项目勘察设计时,隧道洞口内外3 s 行程线形采用缓和曲线,行车视距均大于规范规定的110 m 要求,通过运行速度检验,该路段运行速度的协调性较好,行车安全有保证。
但在审查时专家提出洞口内外3 s 行程线形不满足规范规定要求(必须保证为直线) ,认为存在安全问题,提出将隧道前后平曲线半径一个从900m 减小为600m ,超高值由3% 增大为5% ,线形调整后成为长下坡末尾接小半径平曲线;另一个平曲线半径由500 m 改为450 m ,而450 m 半径不满足规范对停车视距的要求。
该意见实际上是将安全的线形设计改为不利于安全的线形。
2.隧道洞口连接线线形与自然环境不协调,出现高边坡或高架桥,导致隧道洞口连接线的工程规模增加,或对自然环境影响增大。
3.对于隧道群路段,易出现公路整体线形因需要满足隧道洞口3 s 行程要求,而调整曲线半径大小或改变隧道群之间的曲线组合,使线形设计很僵硬,与自然环境不协调,或使前后线形指标不均衡、不顺畅。
4.隧道洞口位置不是预先选定的,而是为了确保洞口内外3 s 行程处于直线或圆曲线上,后通过画图调整“调”出来的,这样的设计很难选择到最佳洞口位置。
5.已建隧道洞口内外3 s 行程线形不满足直线或圆曲线情况较多,若存在安全问题,需要改建,许多隧道改建困难。
若隧道洞口3 s 行程可采用缓和曲线等线形,则灵活设计将得以体现:隧道洞口线形设计时,若能采用各种曲线线形布设,就能最大限度地顺应地形,与复杂的山区自然条件相协调,使总体方案做到最合理,使洞口位置做到最佳选择,使工程造价得到有效降低,灵活设计得以体现。
隧道洞口“线形应一致”的不同理解,对工程规模、环境影响以及行车条件将产生很大影响。
例如青兰高速邯郸至涉县段鼓山隧道为三车道隧道,设计车速120km/h,为满足3S要求,不得不调整隧道进洞位置,使隧道洞口边仰坡增高。
平面线形主要有直线、圆曲线、缓和曲线3 种,组合线形主要有直线与缓和曲线、缓和曲线与圆曲线、缓和曲线与缓和曲线(S 形曲线)、圆曲线与圆曲线(大圆半径R 与小圆半径r 的比值小于115) 4 种。