高速公路线形设计课件

积雪冰冻地区为6％。
高速公路与立体交1叉 5
（2）超高缓和段
从直线上路拱双坡断面，过渡到曲线上具有超 高横坡的单坡断面，要有一个逐渐变化的区段， 这一变化段为超高缓和段。
超高缓和段长度可按下式计算：
高速公路与立体交1叉 6
（3）超高横坡变化的旋转轴
绕中间带中心线旋转 绕中央分隔带边缘旋转 绕各自行车道中线旋转
4
5
6
10
900
700
450
—
速度折减量 15
700
900
600
500
（km/h）
20
—
1200
900
700
25
—
—
1000
850
高速公路与立体交3叉 9
▪陡坡路段处可设置缓和坡段，缓和坡段的
纵坡应小于3％，长度应符合最小长度的规 定。
▪在连续上坡路段是由几个不同陡坡坡段组
成时，坡长是否符合规定，一般可采用平 均纵坡法。
坡度值。
▪最大纵坡的确定是主要依据高速公路上所行驶的 代表性车型及其动力特性。
我国高速公路最大纵坡
设计速度（km/h） 120
100
最大纵坡（％）
3
4
80
5
高速公路与立体交3叉 4
2、最小纵坡
▪一般规定最小纵坡不宜小于0.3％。 ▪特别对长路堑路段以及其它横向排水不畅路段，
为防止积水渗入路基而影响其稳定性，应采用不小 于0.3％的纵坡。
3
3、直线最小长度
同向曲线间最小直线长度以不小于6V为宜； 反向曲线间最小直线长度以不小于2V为宜。
高速公路与立体交叉
4
二、圆曲线
1、圆曲线最小半径
圆曲线最小半径包括一般值、极限值及不设超高 的最小半径。
设计速度（km/h）
120
100
80
一般值（m）
1000
700
400
极限值（m）
650
主要考虑停车视距S停的要求。
▪高速公路立交双向行驶匝道上，需要保证会车视距。
高速公路与立体交2叉 3
2、停车视距
1 停车视距是指驾驶员从发现前方路上的障
碍物到将车停住，沿车道中心线所必须的最短距离。
▪司机视线高度以小客车为标准，取1.2m；障碍物
是指车道中心线上0.10m高之物体顶面。
（2）停车视距由三部分组成：
高速公路与立体交4叉 6
4、竖曲线最小半径和最小长度
竖曲线半径（m）
设计速度（km/h）
120
100
80
极限值 11000
6500
3000
凸形
一般值 17000 10000
4500
极限值 4000
3000
2000
凹形
一般值 6000
4500
3000
竖曲线最小长度（m） 100
85
70
高速公路与立体交4叉 7
高速公路与立体交1叉 7
2、加宽
曲线上双车道路面加宽值计算式为：
高速公路双车道路面加宽值规定见下表：
圆曲线半径 （m）
200－250
加宽值（m）
0.8
150－200 1.0
100－150 1.5
高速公路与立体交1叉 8
在圆曲线范围内加宽为不变的全加宽值， 两端设置加宽缓和段。
高速公路与立体交1叉 9
眩光 与环境难以协调
高速公路与立体交叉
2
2、直线最大长度
德国规定不超过72s的行程 日本根据德国的规定制定出“适宜的直线最大
长度为行车速度的20倍” 原苏联规定为8km 美国规定为4.83km 我国规范尚未对最大直线长度作出具体规定，
但规范中也指出，直线的最大长度应有所限制。
高速公路与立体交叉
切线长度T、曲线长度L等于其水平投影长度。
高速公路与立体交4叉 4
2、竖曲线要素计算
▪竖曲线长度L或竖曲线半径R：
▪竖曲线切线长T： ▪竖曲线外距E： ▪竖曲线上任一点的纵距y：
高速公路与立体交4叉 5
3、设计标高
▪凸形竖曲线
设计标高＝未设竖曲线时的设计标高-y
▪凹形竖曲线
设计标高＝未设竖曲线时的设计标高+y
思考
1、合成坡度在高速公路的什 么位置考虑？ 2、当设计采用的道路纵坡与 超高组成的合成坡度超过容许 值时，怎么办？
高速公路与立体交4叉 2
4、最小合成坡度
▪我国规范规定最小合成坡度不宜小于0.5
％；
▪在超高过渡的变化处，合成坡度不应设
计为0％。
高速公路与立体交4叉 3
三、竖曲线
1、基本方程式
▪因纵坡很小，因而实际计算时，可假设竖曲线的
思考：高速公路V＝100km/h一段已设计好
4％上坡段500m，拟再按3％设置上坡段， 其长度为多少？
高速公路与立体交4叉 0
二、合成坡度
1、合成坡度是指由路线纵坡与路拱横坡所组成的
斜向坡度。
高速公路与立体交4叉 1
2、高速公路规定：
▪一般地区合成坡度不得大于10％及10.5％。 ▪积雪或冰冻地区合成坡度不得大于8％。 ▪自然横坡较陡峻的傍山路段合成坡度必须小于8％。
（2）超高与加宽 ▪ 爬坡车道的超高坡度规定值
主线超高值（％） 10 9 8 7 6 5 4 3 2
爬坡车道超高值 （％）
5
4
32
▪ 超高坡度的旋转轴为爬坡车道内侧边缘。 ▪ 爬坡车道的曲线加宽按行车道曲线加宽有
关规定。
高速公路与立体交5叉 0
（3）平面布置 ▪ 爬坡车道总长由起点处渐变段长度、爬坡
400
250
不设超高 路拱≤2％ 5500
4000
2500
最小半径
（m） 路拱>2％ 7500
5250
3350
高速公路与立体交叉
5
二、圆曲线
1、圆曲线最小半径
圆曲线最小半径包括一般值、极限值及不设超高 的最小半径。
极限最小半径是指圆曲线半径采用的最小极限
值。
不设超高的最小半径是指道路曲线半径较大、
§ 3 平面线形
道路是一个三维空间实体，其中线是一条空间曲 线，中线在水平面上的投影形状即为公路平面线形。 高速公路平面线形组成的三个基本要素分别是：
• 直线 • 圆曲线 • 缓和曲线
高速公路与立体交叉
1
一、直线
1、直线特点
路线短捷，方向明确 线形简单，容易测设 长直线线形呆板，易疲劳、超速、夜间
▪反应距离S反 ▪制动距离S制 ▪安全距离S安
高速公路与立体交2叉 4
（3）高速公路停车视距
设计速度（km/h）
120
100
80
停车视距（m）
210
160
110
货车停车视距（m）
245
180
125
高速公路与立体交2叉 5
3、平面视距的保证
高速公路与立体交2叉 6
（1）横净距：在弯道各点的横断面上，汽车轨迹线与
▪当在平曲线超高横坡渐变段上，为使行车道边缘
不致出现反坡，路线最小纵坡不宜小于容许超高渐 变率。
▪当必须采用平坡或小于0.3％的纵坡时，其边坡应
作纵向排水设计。
高速公路与立体交3叉 5
3、坡长限制
（1）最小坡长
为保证行车的安全与平顺，坡长不宜过短，通 常最短以不小于设计车速行驶9s的行程为宜。
设计速度（km/h） 120
100
80
最小坡长（m） 300
250
200
高速公路与立体交3叉 6
（2）最大坡长 ▪陡坡路段因汽车发动机功率降低而影响行车安全，
为保证行车安全，应限制坡长以控制汽车爬坡、满 足汽车车速下降到不低于最低限速时所能行驶的距 离。
▪纵坡长度限制主要是依据8t载重车的爬坡性能
曲线，同时考虑坡底速度与允许速度差确定
车道长度和终点处附加长度三部分组成。
爬坡车道终点附加长度
上坡 附加段纵坡（％） 下坡 平坡
0.5 1.0 1.5 2.0
附加长度（m）
150 200 250 300 350 400
高速公路与立体交5叉 1
3、爬坡车道长度的确定 ▪ 绘制道路纵断面线形图 ▪ 绘制分段换算坡度图 ▪ 绘制速度曲线图 ▪ 确定爬坡车道范围与长度
路面加宽值由直线段加宽为0逐渐按比 例增加到圆曲线起点处的全加宽值。为 使路面边缘圆滑、舒顺，任一点加宽值 为：
高速公路与立体交2叉 0
五、行车视距
高速公路与立体交2叉 1
1、行车视距分为：
▪停车视距 ▪会车视距 ▪超车视距
高速公路与立体交2叉 2
思考
高速公路主要考虑哪 些行车视距？
▪高速公路基本路段有中央分隔带而无对向车流，
四、爬坡车道
1、爬坡车道设置条件
▪ 当上坡方向载重汽车的行驶速度降低到下
表的容许最低速度以下时。
设计速度（km/h）
120
100
80
容许最低车速（km/h） 60
55
50
▪ 上坡路段的设计小时交通量超过设计通行
能力时。
▪ 六车道及六车道以上的高速公路，一般情
况下不再需要设置爬坡车道。
高速公路与立体交4叉 8
相同。
高速公路与立体交1叉 3
5、缓和曲线要素计算
切线总长： 外矢距： 曲线总长： 超距：
高速公路与立体交1叉 4
四、曲线的超高与加宽
1、超高 (1) 何谓超高？
在公路的圆曲线路段，为了抵抗离心力的作用， 将路面做成圆心倾斜的单向横坡，称为超高。
超高横坡度的大小可按下式计算得到：
高速公路的最大超高值，一般地区为10％，
视线之间的距离。
▪横净距小于行车轨迹至障碍物的距离，视距能
够得到保证；
▪横净距大于行车轨迹至障碍物的距离，视距不
能得到保证。
高速公路与立体交2叉 7
（2）图解法确定清除范围
▪ 按一定比例绘制弯道
平面图，并示出行车轨 迹线位置；
▪ 在行车轨迹线上以规
定的视距S量出多组对 应起终点，并分别连接 起来；
按视觉条件计算
Ls=R/9～R
设计速度（km/h）
120
100
80
缓和曲线最小长度（m） 100
85
70
思考
圆曲线长度和缓和曲线 长度的关系如何？
高速公路与立体交1叉2
3、回旋线最小参数A
设计速度（km/h） 120
100
80
A最小值 （m）
260
200
140
4、不设缓和曲线的圆曲线半径
对高速公路，考虑到驾驶者的视觉与舒适感，不 设缓和曲线的最小半径与不设超高的最小半径值
曲线法三种典型的设计模型
•直线与圆弧间的连接 •两同向圆弧间的连接
高速公路与立体交3叉 2
曲线法三种典型的设计模型
•直线与圆弧间的连接 •两同向圆弧间的连接 •两反向圆弧间的连接
高速公路与立体交3叉 3
§4 纵面线形
一、纵坡度与坡长限制
1、最大纵坡 ▪最大纵坡是指在纵断面设计中所允许采用的最大
高速公路与立体交叉
8
2、平曲线最小长度
• 行驶时间不能过短 • 控制离心加速变化率
设计速度（km/h）
120
100
80
平曲线最小长度（m）
200
170
140
小偏角处曲线长不能过短
为使线形圆滑舒顺，平曲线长度应超过安全行车所 必需的长度，Lmin宜大于3V，最好取6V。
高速公路与立体交叉
9
三、缓和曲线
▪ 绘出这些视线的包络 线，即视距包络线；
▪ 与弯道内侧的障碍无
位置比较，即可确定相 应断面上的视距切除范 围。
高速公路与立体交2叉 8
（2）图解法确定清除范围
高速公路与立体交2叉 9
六、基于曲线的平面定线方法
高速公路与立体交3叉 0
曲线法三种典型的设计模型
•直线与圆弧间的连接
高速公路与立体交3叉 1
1、缓和曲线作用
• 曲率逐渐变化 ，便于驾驶与路线顺畅 • 离心加速度逐渐变化，汽车进入圆曲线不致产
生侧向冲击
• 作为超高与加宽的过渡段，减少行车震荡 • 与圆曲线配合,增加线形美观
高速公路与立体交1叉 0
高速公路与立体交1叉 1
2、缓和曲线最小长度
按离心加速度变化率计算
按司机操作反应时间计算
2、爬坡车道的构造
1 横断面构成 ▪ 爬坡车道设置在上坡方向主线车行道右侧，一般
宽3.50m，其与主线车行道之间设以路缘带。
▪ 爬坡车道的路肩和主线一样仍然由硬路肩和土路
肩组成。
▪ 当爬坡车道旁路肩较窄，不能提供紧急停车时，
应在连续很长的爬坡车道路段，根据需要设置紧 急停车带。
高速公路与立体交4叉9
的。
高速公路与立体交3叉 7
（3）我国高速公路的坡长限制
设计速度（km/h）
120
3
900
4
700
纵坡度（％）
5
—
6
—
100
80
1000
1100
800
900
600
700
—
500
高速公路与立体交3叉 8
如果有条件预测纵坡前的车辆行驶速度， 应根据实际速度折减量按下表确定最大限 制坡长。
纵坡（％）
3
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安全稳定所采 用的最小半径。
一般最小半径是指在通常情况下采用的最小半
径。
高速公路与立体交叉
6
圆曲线最小半径
设计速值（m）
1000
700
400
极限值（m）
650
400
250
不设超高 路拱≤2％ 5500
4000
2500
最小半径
（m） 路拱>2％ 7500
5250
3350
思考
圆曲线半径如何确定？
高速公路与立体交叉
7
✓圆曲线半径的确定
一般情况下宜采用极限最小半径的4-8倍或超高为24％的圆曲线半径；
地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小 半径的圆曲线半径； 地形条件特别困难不得已时，方可采用极限最小半 径； 同前后平面线形要素相协调； 同纵面线形相配合，避免小半径曲线与陡坡相重叠； 根据实地的地形、地物、地质、人工构造物及其它 条件的要求，结合标准综合确定。