道路平面线型概述
公路工程-路线平面设计

l 0, 0, l dl A 2 d
l 2 2 A2 ,
内蒙古工业大学
l2 2 A2
二. 缓和曲线 的要素计算
1.回旋线的数学表达式 ⑵.回旋曲线的坐标①行车安全 要求横向力系数μ 低于轮胎与路面之间所能提供的横向摩阻系数f: μ ≤f (3-2) ②增加驾驶操纵的困难 轮胎产生横向变形,增加了汽车在方向操纵上的困难。 ③增加燃料消耗和轮胎磨损 μ 的存在使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。
④行旅不舒适
1.确定半径的理论依据
缓和曲线上任一点的切线与该缓和曲线起点的切线所成的夹角。
内蒙古工业大学
二. 缓和曲线 的要素计算
1.回旋线的数学表达式 ⑴.回旋线的基本公式为:
rl A
2
(3-11)
但在缓和曲线的的终点处,
l
写作:
=Ls,
r =R,则上式可
(3-12)
RLs A 2
图3—11是回旋线及应用范围
内蒙古工业大学
J 2T L
内蒙古工业大学
二.曲线半径curve radius
1.确定半径的理论依据 2.最小半径的计算 3.圆曲线最大半径
1.确定半径的理论依据 ⑴横向力系数μ 的确定
V2 R 127 ( ih )
μ值过大,增加了驾驶者在弯道行驶中的紧张。对于乘客来说,μ值的增大 ,同样感到不舒适,乘客随μ的变化其心理反应如下。 当μ<0.10时,不感到有曲线存在,很平稳; 当μ=0.15时,稍感到有曲线存在,尚平稳; 当μ=0.20时,已感到有曲线存在,稍感不稳定; 当μ=0.35时,感到有曲线存在,不稳定;
1.确定半径的理论依据
2.最小半径的计算
3.圆曲线最大半径
道路平面设计线形要素与配置

道路平面设计线形要素与配置摘要:根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求,合理地确定道路各线形要素和几何参数,保持线形的连续性和均衡性,避免长直线,并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。
对于车速较高的道路,线形设计还应考虑行驶美学、驾驶员的视觉及心理上的要求,因此本次着重讨论圆曲线的半径、缓和曲线长度以及直线、曲线的合理配置等。
关键词:道路;线形要素;长直线;圆曲线;半径;缓和曲线;长度;合理配置1 道路线形要素基本概述1.1路线平面的基本线形道路是一条三维空间的实体,是一个带状构造物。
它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。
1.2直线a.直线的特点:直线距离短,直捷,通视条件好。
汽车在直线上行驶受力简单,方向明确,驾驶操作简易。
便于测设。
直线线形大多难于与地形相协调,若长度运用不当,不仅破坏了线形的连续性,也不便达到线形设计自身的协调。
过长的直线易使驾驶人感到单调、疲倦,难以目测车间距离。
b. 宜采用直线线形的路段:(1)不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地;(2)市镇及其近郊,或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区;(3)长的桥梁、隧道等构造物路段;(4)路线交叉点及其前后;(5)双车道公路提供超车的路段。
1.3圆曲线是平面线形中常用的基本线形,在道路遇到障碍或地形需要改变时设置。
1.4缓和曲线设置在曲线与圆曲线或不同半径的两圆曲线之间,用以缓和人体感到的离心加速度的急骤变化,从而达到驾驶员操作流畅,视觉平顺,线形连续。
缓和曲线目前有:回旋曲线、三次抛物线、双纽曲线等。
汽车行驶轨迹与道路平面线形,行驶中汽车重心轨迹的几何特征:(1)轨迹连续。
这个轨迹是连续的和圆滑的。
(2)曲率连续,即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。
(3)曲率变化连续:其曲率的变化率是连续的,即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。
2 圆曲线2.1概述它是路线平面设计中的主要组成部分,它具有易与地形相协调、可循性好、线形美观、容易测设等优点,使用十分普遍。
道路平面设计之道路平面线形

2 h
l
y
=
l3 6R lh
−
l7 336 ⋅ R 3lh3
l ―回旋线上任一点到 曲线起点的曲线长度
R―主曲线半径 lh ―缓和曲线长度
坐标原点在ZH、HZ
(4)在圆曲线上任意点的坐标公式
ϕm
=
αm
+
β0
=
90
π
⋅ ( 2lm + lh R
)
x = q + R ⋅sin ϕm
y = ΔR + R(1− cosϕm )
三. 缓和曲线
2、缓和曲线的选择
(1)缓和曲线轨迹特点:由直线驶入圆曲线 转弯时,其轨迹上的任一点的曲率半径与其行 程l(自转弯开始点算起)成反比,此轨迹方程 为回旋曲线方程。因此我国《标准》规定缓和 曲线采用回旋曲线。
三. 缓和曲线
(2)缓和曲线的一般方程式:
ρ ⋅l = C
(2-26)
为了设计方便,使量纲一致,故令A2=C,则
一. 直 线
断背曲线:互相通视的同向曲线间若插以短直 线,容易产生把直线和两端的曲线看成为反向曲 线的错觉,当直线过短时甚至把两个曲线看成是 一个曲线,这种线形破坏了线形的连续性,且容 易造成驾驶操作的失误,通常称为断背曲线。
设计中应尽量避免。
一. 直 线
断背曲线
X 直线的计算
一. 直 线
不设超高最小半径(m) 5500 4000 2500 1500 600 350 150
二. 圆曲线
3、平曲线长度(curve radius)
(1)平曲线最小长度规定
① 从驾驶员操纵方便、行车舒适性以及视觉要求来 看,应对平曲线长度加以限制。
城市道路平面设计

• 最大直线长度的量化还是一个需要研究的课 题,目前各国有不同的处理方法,德国和日 本规定20V,美国为180s的行程。
• 最大直线长度不必太拘泥,最小长度应该保 证。
.
9
.
10
.
11
描述直线的指标
.
12
描述直线的指标
.
13
圆曲线
.
14
(1)平曲线要素 pp203
E
圆曲线的四要素及其计算公式
.
68
加宽表达(平面图或道路分块图)
.
69
.
70
思考题
1.什么是平面曲线三要素? 2.直线道路最小长度有什么规定? 3.圆曲线的半径如何确定? 4.圆曲线最小半径由哪几类?
.
71
道路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线三种 组合而成,“平面线形三要素”。
.
5
直线
直线适用于地形平坦、视线目标无障碍处。在 平原区,直线作为主要线形要素是适宜的。
直线路段能提供较好的超车条件。 但直线过长、景色单调,往往会出现过高的车
速或司机由于缺乏警觉易疲劳而发生事故。
.
6
.
7
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8
描述直线的指标
.
34
超高过渡方式——无中央带
① 绕内边缘旋转 先将外侧车道绕中线旋转,当达到与内侧车道构 成单向横坡后,整个断面再绕未加宽前的内侧车 道边缘旋转,直至达到超高横坡值为止。
.
35
.
36
各种旋转方式的适用性
绕内边缘线旋转,由于行车道内侧不降低,有利于路基纵 向排水,一般新建公路多用此方式。绕中心线旋转可保持 中线标高不变,且在超高坡度一定的情况下,外侧边缘的 抬高值较小,多用于旧路改建工程。
第2章 道路平面线型规划设计

第2章城市道路平面线形规划设计2.1城市道路平面规划设计的内容和要求道路线形指道路路幅中心线(又称中线)的立体形状,道路中线在平面上的投影形状称为平面线形。
城市道路平面线形规划可划分为总体规划、详细规划两个阶段。
总体规划阶段的城市道路平面线形规划主要是根据城市主要交通联系方向确定城市主要道路中心线的走向,并进一步确定城市路网;详细规划阶段的城市道路平面线形规划设计一般在上一层次已经确定的城市道路网规划基础上进行,需要进一步详细确定用地范围内各级道路主要特征点的坐标,曲线要素等内容,便于进一步的道路方案设计。
在城市道路规划设计中,经常会碰到山体、丘陵、河流和需要保留的建筑,有时还因地质条件差而需要避开不宜建设的地方,所以无论城市道路还是公路不可避免要发生转折,就需要在平面上设置曲线,所以平面线形由直线和曲线组合而成。
如果城市道路转折角度不大,可把转折点设在交叉口,使道路线形呈折线状,这样可以减少道路上的弯道,便于道路施工和管线埋设,也有利于道路两侧建筑的布置。
如果转折点必须设置在路段上,则需要根据车辆运行要求设置成曲线,曲线又可分为曲率半径为常数的圆曲线和曲率半径为变数的缓和曲线。
城市道路平面线形规划设计的主要任务为:根据道路网规划确定的道路走向、道路之间的方位关系,以道路中线为准,考虑地形、地物、城市建设用地的影响,根据行车技术要求确定道路用地范围内的平面线形,以及组成这些线形的直线、曲线和它们之间的衔接关系;对于小半径曲线,还应当考虑行车视距、路段的加宽和道路超高设置要求等。
在学习本章时,尽管公式较多,但道路平面线形设计的一些常用参数,往往是可以通过查阅规范取得的,只有在旧城改造中用地条件苛刻的情况下,才需要计算道路线形要素。
所以,掌握查阅设计规范、理解计算公式的基本原理和适用条件,将是学习本章的关键。
2.2 道路弯道平曲线规划设计2.2.1 曲线要素构成及基本作用在城市道路规划设计中,一般采用圆弧曲线连接直线路段,为了使线形平顺,连接方式必须是切点相连,道路圆曲线一般通过曲线要素来描述。
线形设计-平面-第一次

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13
3、直线的运用
直线的适用条件: 路线不受限制的平原区或山间的开阔谷地 市镇或近郊或规划方正的农耕地区等以直线为主 的地区 长大的桥梁、隧道等路段 平面交叉点附近,为争取较好的行车和视距条件
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14
长直线的应用注意以下的问题:
在长直线上纵坡不宜过大 对于道路两边地形空旷时,应该采取一定的措施 改善单调的景观 长直线或长下坡的尽头应该连接大半径的平曲线 长直线适于大半径凹形竖曲线组合
离心加速度的变化率为 : v2 as Rt 假设汽车等速行驶: t v3 v3 则:as ls Rls Ras lmin
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ls v
V3 47Ras
40
(2)按司机操作方向盘时间不能过短考虑
V L vt t 3.6
t=3s 所以L=0.83V
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路线设计:指确定路线空间位置和各部分几何尺 寸的工作,分解为平面设计、纵断面设计和横断 面设计。 设计顺序 公路一般是在顾及到纵、横断面的前提下,先定 平面,再设计纵断面和横断面 城市道路线形设计中,先进行横断面设计,再设 计平面和纵断面。
4
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平面线形设计
道路中线在水平面上的投影形状称平面线形。 平面线形设计:主要考察汽车行驶的轨迹, 以此为依据进行平面线形设计。
例题2
P84,计算题第1题
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4、 缓和曲线
缓和曲线的作用和形式 缓和曲线的要素计算 缓和曲线长度和参数的确定
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1)缓和曲线的作用
《道路平面线形 》课件

满足设计速度
根据道路等级和设计速 度要求,合理选择线形 要素,确保行车安全。
连续性与一致性
保持线形的连续与一致 ,提高行车方向感和驾
驶舒适度。
环保与景观协调
考虑环境保护和景观协 调,合理选择线形要素 ,减少对自然环境的破
坏。
02 道路平面线形要素
直线
直线是最简单的道路平面线形,具有 方向一致、距离短、效率高等优点。
提升道路景观
通过线形优化与周围景观相协 调,提升道路景观品质。
优化方法
现场勘查与数据收集
对道路沿线地形、地貌、交通流量等进行详 细勘查和数据收集。
计算机辅助设计
利用计算机辅助设计软件进行线形设计和模 拟。
数学建模与分析
建立道路平面线形数学模型,运用数学方法 进行优化分析。
多方案比选与综合评估
制定多个优化方案,进行综合评估,选择最 优方案。
加强环境保护措施
采取水土保持、生态修复等措施, 减少道路建设对环境的影响。
03
02
加强交通安全设施
设置交通标志、标线、安全护栏等 ,提高道路安全水平。
加强后期维护管理
定期巡查、保养和维护,确保道路 线形保持良好状态。
04
SketchUp
一款易于学习的三维建模软件,可以用于 道路设计的初步方案制定和可视化展示。
04 道路平面线形优化
优化目标
提高行车安全性
通过优化道路平面线形,降低 交通事故风险,确保行车安全
。
提高道路通行效率
合理设计道路平面线形,减少 拥堵,提高道路通行速度和效 率。
降低建设和维护成本
优化设计可降低道路建设和维 护成本,实现经济可持续发展 。
《道路平面线形》课件

环保性要求
保护生态环境,减少对 自然景观的破坏,保持 景观的连续性和协调性
。
功能性要求
满足不同交通流的需求 ,合理设置交叉口和交 通设施,提高道路的通
行能力。
道路平面设计的方法与步骤
01
02
03
04
收集资料
收集地形图、交通流量、土地 利用等资料,为设计提供基础
数据。
确定设计速度
根据道路等级、交通流量和地 形条件等因素,确定合理的车
人性化设计
更加关注驾驶员和乘客的需求和感受,提高 道路使用的舒适性和便利性。
THANKS
感谢观看
不同线形要素的组合使用应保 证行驶连续性、舒适性和安全 性。
在线形设计时,应注重景观协 调和环保要求,尽量减少对自 然环境的破坏。
03
道路平面线形设计
道路平面设计的基本要求
安全性要求
确保行车安全,避免急 转和陡坡,满足车辆行 驶的舒适性和稳定性。
经济性要求
合理利用土地资源,降 低建设成本,提高道路
环保性评价
评估道路线形对周边环境的影响,如是否充分利用地形、减少对自然环境的破坏。
经济性评价
分析道路线形设计对建设成本和运营维护费用的影响。
道路平面线形的优化建议
调整曲线半径
根据评价结果,对不合理的曲线半径进行优 化,提高安全性。
改善视距
通过合理设置视距曲线,确保驾驶员有足够 的视野范围。
连续性和平顺性优化
桥梁与隧道
根据地形条件,合理设置桥梁和隧道,减少 对自然环境的破坏。
排水系统
山区道路需设置完善的排水系统,确保雨季 行车的安全。
05
道路平面线形评价与 优化
道路平面线型概述
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一、道路平面线型概述一、路线道路:路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施构成的三维实体。
路线:是指道路中线的空间位置。
平面图:路线在水平面上的投影。
纵断面图:沿道路中线的竖向剖面图,再行展开。
横断面图:道路中线上任意一点的法向切面。
路线设计:确定路线空间位置和各部分几何尺寸。
分解成三步:路线平面设计:研究道路的基本走向及线形的过程。
路线纵断面设计:研究道路纵坡及坡长的过程。
路线横断面设计:研究路基断面形状与组成的过程。
二、汽车行驶轨迹与道路平面线形(一)汽车行驶轨迹行驶中汽车的轨迹的几何特征:(1)轨迹连续:连续和圆滑的,不出现错头和折转;(2)曲率连续:即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。
(3)曲率变化连续:即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。
(二)平面线形要素行驶中汽车的导向轮与车身纵轴的关系:现代道路平面线形正是由上述三种基本线形构成的,称为平面线形三要素。
二、直线一、直线的特点1、优点:①距离短,直捷,通视条件好。
②汽车行驶受力简单,方向明确,驾驶操作简易。
③便于测设。
2、缺点①线形难于与地形相协调②过长的直线易使驾驶人感到单调、疲倦,难以目测车间距离。
③易超速二、最大直线长度问题:《标准》规定:直线的最大与最小长度应有所限制。
德国:20V(m)。
美国:3mile(4.38km)我国:暂无强制规定景观有变化≧20V;<3KM景观单调≦ 20V公路线形设计不是在平面线形上尽量多采用直线,或者是必须由连续的曲线所构成,而是必须采用与自然地形相协调的线形。
采用长的直线应注意的问题:公路线形应与地形相适应,与景观相协调,直线的最大长度应有所限制,当采用长的直线线形时,为弥补景观单调的缺陷,应结合具体情况采取相应的技术措施。
(1)直线上纵坡不宜过大,易导致高速度。
(2)长直线尽头的平曲线,设置标志、增加路面抗滑性能(3)直线应与大半径凹竖曲线组合,视觉缓和。
(4)植树或设置一定建筑物、雕塑等改善景观。
城市道路平面线形设计

汽车在平面曲线路段上转弯时,受到的离心力主要随着车 速和道路弧度(转弯半径)的变化而变化,车开得越快,道路 弧度越大,受到的离心力越大。
离心力
向心力
第27页/共45页
减小离心力的措施
1、转弯处路段设计,要“外高内低”,有一点的倾斜度, 防止车辆转弯时向外侧滑,但倾斜度不能过大。
第28页/共45页
在张家界天门山,被称为“通天大道”的盘山公路共计 99弯,似玉带环绕,弯弯紧连,层层叠起,依山籍壁,直冲 云霄,被称为“天下第一公路奇观”,对行车司机来说是个 很大的挑战。
第21页/共45页
贵州六盘水“八大弯” 贵州六盘水“八大弯” 公路,被称为中国最具挑 战性的公路。不仅曲折环 绕,而且位于山上,高差 非常明显。
n 纵断面处:凸竖曲线
n
凹竖曲线(桥下视距)
第33页/共45页
车辆在平曲线上转弯时,因为看不到前方的障碍物,所以转 弯路口都会设置反射凸透镜,让司机提前看到过来车辆。
第34页/共45页
一、停车视距
停车视距是指驾驶人员发现前方有障碍物后,采取制定措 施使汽车在障碍物前停下来所需要的最短距离。
停车视距构成:停车视距由三部分组成。反应距离、制动 距离和安全距离。
第14页/共45页
城市道路平曲线设计
2、直线的设计
1.直线不能太长,否则容易引起驾驶员疲劳。直线最大长 度为设计车速的20倍。
2.相邻两个圆曲线之间的直线长度不能太短;
同向曲线间的最小直线长度(m)宜大于或等于设计车 速(km/h)数值的6倍;
反向曲线间的最小直线长度(m)宜大于或等于设计车 速(km/h)数值的2倍;
n ①加速行驶距离S1:
▪ ②超车汽车在对向车道上行驶的距离S2 :
城市道路与市政工程-城市道路平面设计

缓和曲线的指标(2) ——缓和曲线最小长度
缓和曲线最小长度应满足三方面要求:曲率逐 渐变化,乘客感觉舒适;行车时间不宜太短; 超高过渡宜平缓 。
二、平曲线计算
圆曲线计算(1) —— 曲线要素计算
圆曲线计算(2) —— 主点桩号计算
例题:某单圆曲线,交点桩号为k1+600,转 角α为300,若该曲线外半径取400米,试进行 曲线要素和主点桩号计算。
平面基本线形
平面线形:道路中心线在平面上的投影线。
直线:曲率K=0
圆曲线:曲率K=常数
缓和曲线:曲率K=变数; 道路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线三种组合而成, “平面线形三要素”。
直线
直线适用于地形平坦、视线目标无障碍处。 在平原区,直线作为主要线形要素是适宜的。直 线有测设简单、前进方向明确、路线短捷等优点, 直线路段能提供较好的超车条件。
但直线过长、街道景色单调,往往会出现过 高的车速或司机由于缺乏警觉易疲劳而发生事故。
描述直线的指标
① 最大直线长度 最大直线长度的量化还是一个 需要研究的课题,目前各国有不同的处理方法, 德国和日本规定20V(单位为米,V为计算行车速 度,用公里/小时为单位),美国为180s的行程。 最大直线长度不必太拘泥,最小长度应该保证。
二、缓和曲线长度的计算
(一)按离心加速度变化率计算(舒适性)
Ls=0.036V3/R
(二)按行车时间不宜太短(3s) Ls≥Vt/3.6=0.83V (三)超高过渡应平缓 L=R/9~R
设计道路时,应符合规范中规定的缓和曲线最小长度。
平面线形,过去多采用长直线、短曲线的形式, 一般是首先设置直线,然后用曲线连接。 随着车速的提高及交通量的增长,对于高等级道 路已趋于以曲线为主的设计,即结合地形拟定曲 线,再连以缓和曲线或直线的方法,使路线在满 足行车动力要求的条件和视觉舒顺前提下,增加 了结合地形设置线形的自由,使线形的经济效益 较为显著,并保证行车的高速和安全。
道路平纵横设计

(一) 缓和曲线作用与性质
1、缓和曲线的作用
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) 超高橫坡度、加宽逐渐变化,行车更加平稳 4) 与圆曲线配合得当,增加线形美观
2、 缓和曲线的性质
k
t
d
r d d
tg
l
vt
vd
kr
C r
r
rl C A2
(二)缓和曲线基本形式
=X/G=v2/(gR) ih
将车速v(m/s)化为V(km/h),则
=V2/(127R)ih
(2-1)
R 为平曲线半径(m); 为横向力系数;V为行车速度(km/h);
ih 为横向超高坡度。
横向倾覆条件分析
横向力可能使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆的危险。 为使汽车不产生倾覆,必须使倾覆力矩小于或等于稳定力矩。
高速公路、一级公路、二级公路、三级公路平面线形应由直线、圆 曲线、回旋线三种要素组成。 四级公路平面线形应由直线、圆曲线二种要素组成。
EN D
道路平面线形概述 直线
(一)直线特点 (二)直线运用 (三)直线的长度
圆曲线 缓和曲线 平面线形设计 道路平面设计成果
(一) 直线的特点
优点:短捷、直达;汽车在直线上行驶受力简单,方向明确, 驾驶操作简易,测设方便。
现错头和破折;
➢其曲率是连续的,即轨迹上任一点不出现两个曲率的
值。
➢其曲率的变化率是连续的,即轨迹上任一点不出现两
个曲率变化率的值。
(三)道路平面线形要素
导向轮旋转面与纵轴之间夹角a
角度为零 角度为常数 角度为变数
直线 圆曲线 缓和曲线
直线、圆曲线、缓和曲线--------平面线形三要素(即为基本组成, 各要素所占比例及使用频率无规定)
道路勘测设计-平面设计

小值。
编辑ppt
4.最小半径指标的应用
编辑ppt
4.最小半径指标的应用
▪(1)公路线形设计时应根据沿线地形等情况,尽量选 用较大半径。在不得已情况下方可使用极限最小半径;
▪(2)当地形条件许可时,应尽量采用大于一般最小半 径的值;
▪μ的舒适界限,由0.11到0.16随行车速度而变化,设 计中对高、低速路可取不同的数值。
▪美国AASHTO认为V≤ 70km/h时μ=0.16,V=80 km/h 时, μ= 0.12是舒适感的界限。
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2.关于最大超高: ▪《标准》规定: ▪ 高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于10%, ▪ 其它各级公路不应大于8%。 ▪ 在积雪冰冻地区,最大超高横坡度不宜大于6%。
不设超高时 : R V 2
127( 编i辑1p)pt
1.横向力系数μ对行车的影响及其值的确定:
(1)危及行车安全 汽车能在弯道上行驶的基本前提是轮胎不在路面
上滑移,这就要求横向力系数μ低于轮胎与路面之 间所能提供的横向摩阻系数f:
μ≤f
f与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关, 一般在干燥路面上约为0.4~0.8,在潮湿的黑色路 面上汽车高速行驶时,降低到0.25~0.40。路面结 冰和积雪时,降到0.2以下,在光滑的冰面上可降 到0.06(不加防滑链)。
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(二)最小半径的计算
《标准》中规定的最小平曲线半径是汽车在曲线部 分能安全而又顺适的行驶的条件而确定的。
最小平曲线半径的实质是汽车行驶在公路曲线部分 时,所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的 摩阻力所允许的界限,并使乘车人感觉良好的曲线 半径值。
第2章 道路平面设计_线形

(三)圆曲线半径的确定
④应同前后线形要素相协调,使之构成连续、均衡的曲 线线形;
⑤应同纵面线形相配合,应避免小半径曲线与陡坡相重 叠;
⑥每个弯道半径值的确定,应根据实地的地形、地物、 地质、人工构造物及其它条件的要求,用外距、切线长、 曲线长、曲线上任意点线位、合成纵坡等控制条件反算, 并结合标准综合确定。
的。
(二)设计标准
1.缓和曲线最小长度
(五)圆曲线里程桩的详细设置
(3) 坐标法 。
四 、 缓 和 曲 线
(一) 概述
1.缓和曲线的线形特征 缓和曲线是指在直线与圆曲线之间或者半
径相差较大的两个转向相同圆曲线之间设置 的一种曲率连续变化的曲线。从满足行车要 求来看,缓和曲线具有如下线形特征: 1) 符合行车轨迹 2)线形内部协调、美观 3) 外部协调、经济 4) 测设复杂 5)缓和曲线具有相似性
第二节 道路平面线形
一、路线平面线形的基本概念
二、直线 三、圆曲线 四、缓和曲线
一、路线平面线形的基本概念
1、路线 路线是指道路的中线(弯道上不考虑加宽的影响)
2、路线的平面 道路中线在水平面的投影
3、路线的纵断面 用一个曲面,沿着中线纵向剖切,再展开成的平面
4、道路的横断面 中线各点的法向剖切面
100
80
60
40
30
20
µ 0.05
0.05
0.06
0.06
0.06
0.05
0.05
i 0.06
0.06
0.07
0.08
0.07
0.06
0.06
2)圆曲线最大半径
《公路路线设计规范》规定,圆曲线最大半径
以不超过10000m为宜。
城市道路平面线形规划设计1

40
35
25
20
平曲线最小长度(m)
140
100
85
70
50
40
第二节 平曲线规划设计
2、小半径弯道路面的超高与加宽
超高设置
如果因为地形、地物的原因,道路实际允许的最大转弯 半径小于上述不设超高的圆曲线的最小半径时,车辆在 弯道外侧行驶就要减速,否则就会产生过大的横向力。 为了减少横向力,就需要把弯道外侧横坡做成与内侧同 向的单向横坡,这就称为超高横坡度 i超(%)。
V ——计算行车速度(km/h);
R ——平曲线半径(m)。
第二节 平曲线规划设计
把作用在汽车上(通过重心)的汽车重力和水平方向的
离心力沿垂直于路面方向和平行于路面方向进行分解,
可以把离心力所提供的、指向运动轨迹外侧的水平力称
为横向力。则横向力为:Y C cos G sin
由于 很小,故 sin tg i0 ,cos 1.0 。
第二节 平曲线规划设计
超高缓和段长度的计算随 超高横坡过渡方式之不同 而异,通常超高横坡有下 述两种过渡方法:
一、绕内边缘旋转 先将外侧车道绕路中线旋
转,当达到与内侧车道同 样的单向横坡后,整个断 面绕未加宽前的内侧车道 边缘旋转,直至超高横坡 值。在纵断面设计时,应 注意中心线标高设计应符 合超高横坡过渡的要求。 此时,超高缓和段长度可 按下列公式计算:
计算行车速度(km/h)
80
60
50
40
30
20
超高渐变率
1/150 1/125 1/115 1/100
1/75
1/50
二、绕中线旋转 先将外侧车道绕中线旋转,当达到与内侧车道构成单向横 坡时,整个断面一同绕路中线旋转,直至达到超高横坡值。 一般多用于旧路改建工程。 超高缓和段 l超 计算公式如下:
道路平面设计线形PPT课件

6 精品课件
二、直线
➢ (一)直线的特点: 1、优点 (1)两点之间以直线为最短,一般在定线时,只要地势平
坦,无大的地物障碍,定线人员都首先考虑使用直线 通过,
1.571D
7 精品课件
二、直线
➢ (一)直线的特点: 1、优点 (2)笔直的道路给人以短捷、直达的良好印象,
无视距障碍
8 精品课件
2 精品课件
5、平面线形要素
3 精品课件
4 精品课件
5 精品课件
5、平面线形要素
行驶中的汽车其导向轮旋转面与车身纵轴之间 有三种关系,即: 角度为零——曲率为零的线形:直线 角度为常数——曲率为常数的线形:圆曲线 角度为变数——曲率为变数的线形:缓和曲线
道路平面线形正是由上述三种线形,即直线、 圆曲线和缓和曲线构成,称之为“平面线
2、圆曲线的缺点: ①.路线较直线长 ②.行车受力复杂 ③.视距受阻 ④.驾驶劳动强度大 ⑤.测设、施工等工作量大、计算复杂
16 精品课件
(二)设计标准 1、圆曲线半径
X G
V2 127R
ih
(1)车的横向倾覆稳定性 (2)行车的滑动稳定性 (3)乘客舒适性 (4)运营经济性
精品课件
Y
X
17
1)圆曲线最小半径
0.15
0.16
i
8%
8%
8%
8%
8%
8%
8%
一般最小半径μ、I 的取值表
设计车速 120
100
80
60
40
30
20
µ 0.05
0.05
0.06
0.06
0.06
0.05
0.05
道路勘测设计-平面设计

50 400 200 100
40 300 150 70
30 150 85 40
20 70 40 20
2.圆曲线
(4)平曲线最小长度
平曲线:道路上除直线外的部分,分为有缓和曲线的和 没有缓和曲线的两种。 应大于2ls (2倍缓和曲线长)。 应大于6s行程。 平曲线中的圆曲线和每一个缓和曲线都应大于3s行程。 公路与城市道路设计规范中都给出了各级道路在不同的 设计速度下的平曲线、圆曲线最小长度,和最小缓和 曲线长度。 城市道路平曲线与圆曲线最小长度
积分得
l A
2
ρ · 2 l=A
dl
A l
2
d
Y
l
2 2 A l
——缓和曲线上任意 一点的偏角
A 2
2
A 2
dx
cos d
x A 2 (1
cos d
dl
10
2
4
216
4
④ 符合视觉要求—— l
R 9
~ R
选取原则:缓和曲线+圆曲线+缓和曲线,三部 分长度大致相同,各占1/3。
3.缓和曲线
(6)不设缓和曲线的条件
①小圆曲线半径大于不设超高圆曲线最小半径时;
②复曲线中小圆半径临界半径,且符合下列条件之一时: 小圆曲线设置最小长度缓和曲线,且大圆与小圆的内移值之差不 超过0.10m; 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。 ③ 《标准》规定,四级公路不设缓和曲线 。
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一、道路平面线型概述一、路线道路:路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施构成的三维实体。
路线:是指道路中线的空间位置。
平面图:路线在水平面上的投影。
纵断面图:沿道路中线的竖向剖面图,再行展开。
横断面图:道路中线上任意一点的法向切面。
路线设计:确定路线空间位置和各部分几何尺寸。
分解成三步:路线平面设计:研究道路的基本走向及线形的过程。
路线纵断面设计:研究道路纵坡及坡长的过程。
路线横断面设计:研究路基断面形状与组成的过程。
二、汽车行驶轨迹与道路平面线形(一)汽车行驶轨迹行驶中汽车的轨迹的几何特征:(1)轨迹连续:连续和圆滑的,不出现错头和折转;(2)曲率连续:即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。
(3)曲率变化连续:即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。
(二)平面线形要素行驶中汽车的导向轮与车身纵轴的关系:现代道路平面线形正是由上述三种基本线形构成的,称为平面线形三要素。
二、直线一、直线的特点1、优点:①距离短,直捷,通视条件好。
②汽车行驶受力简单,方向明确,驾驶操作简易。
③便于测设。
2、缺点①线形难于与地形相协调②过长的直线易使驾驶人感到单调、疲倦,难以目测车间距离。
③易超速二、最大直线长度问题:《标准》规定:直线的最大与最小长度应有所限制。
德国:20V(m)。
美国:3mile(4.38km)我国:暂无强制规定景观有变化≧20V;<3KM景观单调≦ 20V公路线形设计不是在平面线形上尽量多采用直线,或者是必须由连续的曲线所构成,而是必须采用与自然地形相协调的线形。
采用长的直线应注意的问题:公路线形应与地形相适应,与景观相协调,直线的最大长度应有所限制,当采用长的直线线形时,为弥补景观单调的缺陷,应结合具体情况采取相应的技术措施。
(1)直线上纵坡不宜过大,易导致高速度。
(2)长直线尽头的平曲线,设置标志、增加路面抗滑性能(3)直线应与大半径凹竖曲线组合,视觉缓和。
(4)植树或设置一定建筑物、雕塑等改善景观。
三、直线的最小长度直线的长度:前一个曲线终点到下一个曲线起点之间的距离。
YZ(ZH)-ZH(ZY) 之间的距离1、同向曲线间的直线最小长度同向曲线:指两个转向相同的相邻曲线之间连以直线而形成的平面曲线《规范》:当V≥60km时,Lmin≧6V;当V≤40km时,参考执行直线短,易产生是反向曲线的错觉,再短,易将两个曲线看成是一个曲线-断背曲线–操作失误-事故2、反向曲线间的直线最小长度反向曲线:指两个转向相反的相邻曲线之间连以直线而形成的平面曲线《规范》规定:V≥60km时:不小于2V。
--考虑超高加宽的需要。
设置缓和曲线时,可构成S形曲线;V≤40km时:参考执行三、汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径1、汽车在平曲线上行驶时力的平衡受力分析:横向力X——失稳竖向力Y——稳定离心力作用点:汽车重心,方向:水平背离圆心。
离心力F与汽车重力G分解:X--平行于路面的横向力Y--垂直于路面的竖向力由于路面横向倾角α一般很小,则sinα≈tgα=ih,cosα≈1,其中ih称为横向超高坡度采用横向力系数来衡量稳定性程度,其意义为单位车重的横向力,即(注:u越大,行车越不稳定)2、横向倾覆条件分析横向倾覆:汽车在平曲线上行驶时,由于横向力的作用,使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆。
临界条件:倾覆力矩=稳定力矩。
横向倾覆平衡条件分析:倾覆力矩:X·hg稳定力矩:3、横向滑移条件分析横向滑移:平曲线上,因横向力的存在,汽车可能产生横向滑移。
产生条件:横向力大于轮胎与路面的横向附着力。
极限平衡条件:横向滑移稳定条件:4、横向稳定性的保证横向稳定性主要取决于:μ的大小。
汽车重心较低,一般b≈2hg,而h<0.5,即汽车在平曲线上行驶时,先滑移,后倾覆。
保证不产生横向滑移,即可保证横向稳定性。
保证横向稳定性的条件:侧翻示例:四、圆曲线道路不论转角大小均应设平曲线来实现路线方向的改变一、圆曲线的特点①圆曲线半径R=常数,曲率1/R=常数,易测设计算。
②对地形、地物、环境的适应能力强。
③多占用车道宽。
④视距条件差(R小时)-路堑遮挡二、圆曲线半径(一)计算公式与因素根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径:当设超高时:式中:V——计算行车速度,(km/h);μ——横向力系数;ih——超高横坡度;i1——路面横坡度。
不设超高时:1、横向力系数μ对行车的影响及其值的确定:(1)危及行车安全汽车轮胎不在路面上滑移,要求:与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关;干燥路面:0.40~0.80,潮湿路面:0.25~0.40。
结冰和积雪:<0.2,冰面:0.06(不加防滑链)。
(2)增加驾驶操纵的困难在横向力作用下,轮胎会产生横向变形,使轮胎的中间平面与轮迹前进方向形成一个横向偏移角;影响操控性。
(3)增加燃料消耗和轮胎磨损μ使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。
(4)旅行不舒适μ值的增大,乘车舒适感恶化。
当μ〈0.10时,不感到有曲线存在,很平稳;当μ= 0.15时,稍感到有曲线存在,尚平稳;当μ= 0.20时,己感到有曲线存在,稍感不稳定;当μ= O.35时,感到有曲线存在,不稳定;当μ= 0.40时,有倾车的危险感,非常不稳定,美国AASHTO认为:V≤70km/h时μ=0.16,V=80km/h时μ= 0.12。
μ的舒适界限,由0.10到0.16随行车速度而变化,设计中对高、低速路可取不同的数值。
2、关于最大超高:离心力可设“超高”来“缓解”,但也不能超高太大,可能有停驶车辆,因此式中:ihmax——允许的超高值——一年四季中路面最小的横向摩阻系数《标准》规定:高速公路、一级公路:不应大于10%,其它各级公路:不应大于8%。
在积雪冰冻地区:不宜大于6%。
(二)最小半径的计算最小半径的实质:①横向力u≦摩阻力φh,②乘车人感觉良好。
根据不同取值半径分为:1、极限最小2、一般最小3、不设超高最小1、极限最小半径是各级公路采用最大超高imax和允许的最大横向摩阻系数下保证安全行车的最小允许半径。
ihmax=8%,φh=0.1-0.172、一般最小半径是各级公路采用允许超高ih和横向摩阻φh下保证安全行车的最小允许半径。
ih=6-8%,φh=0.05-0.063、不设超高的最小半径圆曲线半径大于一定数值时,可以不设置超高,而允许设置等于直线路段路拱的反超高。
ih=-0.015,φh=0.035-0.040;ih=-0.025,φh=0.040-0.0504、最小半径指标的应用最小半径指标最小半径指标的应用(1)在不得已情况下方可使用极限最小半径;(2)当地形条件许可时,应尽量采用大于一般最小半径的值;(3)有条件时,最好采用不设超高的最小半径。
(4)选用曲线半径时,应注意前后线形的协调,不应突然采用小半径曲线;(5)长直线或线形较好路段,不能采用极限最小半径。
(6)从地形条件好的区段进入地形条件较差区段时,线形技术指标应逐渐过渡,防止突变。
(三)圆曲线最大半径选用圆曲线半径时,在与地形等条件相适应的前提下应尽量采用大半径。
但半径大到一定程度时:1、判断上的错误反而带来不良后果,2、增加无谓计算和测量上的麻烦。
《规范》规定圆曲线的最大半在不宜超过10000m。
(四)圆曲线最小长度Lmin>3v(m/s)---三秒行车五、缓和曲线一、缓和曲线的作用与性质(一)缓和曲线的作用1、曲率连续变化,便于车辆行驶2、离心加速度逐渐变化,旅客感觉舒适3、超高横坡度逐渐变化,行车更加平稳4、与圆曲线配合得当,增加线形美观(二)缓和曲线的性质二、回旋线作为缓和曲线回旋曲线、三次抛物线和双纽线线形比较:回旋曲线、三次抛物线和双纽线在极角较小(5°~6°)时,几乎没有差别。
随着极角的增加,三次抛物线的长度比双纽线的长度增加的较快,而双纽线的长度又比回旋线的长度增加得快些。
回旋线的半径减小得最快,而三次抛物线则减小的最慢。
从保证汽车平顺过渡的角度看,三种曲线都可以作为缓和曲线。
此外,也有使用n次(n≥3)抛物线、正弦形曲线、多圆弧曲线作为缓和曲线的。
但世界各国使用回旋曲线居多,我国《标准》推荐的缓和曲线也是回旋线。
满足乘车舒适感的缓和曲线最小长度:我国公路计算规范一般建议as≤0.62、超高渐变率适中由于缓和曲线上设有超高缓和段,如果缓和段太短,则会因路面急剧地由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面,对行车和路容均不利。
《规范》规定了适中的超高渐变率,由此可导出计算缓和段最小长度的公式: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;Δi——超高坡度与路拱坡度代数差(%);p ——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。
3、行驶时间不过短缓和曲线不管其参数如何,都不可使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短而使司机驾驶操纵过于匆忙。
一般认为汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有3s。
《标准》按行驶时间不小于3s的要求制定了各级公路缓和曲线最小长度。
(二)回旋曲线参数的确定在一般情况下,特别是当圆曲线半径较大时,车速较高时,应该使用更长的缓和曲线。
回旋线参数表达式:A2 = R·Ls从视觉条件要求确定A:考察司机的视觉,当回旋曲线很短,其回旋线切线角(或称缓和曲线角)β在3°左右时,曲线极不明显,在视觉上容易被忽略。
回旋线过长β大于29°时,圆曲线与回旋线不能很好协调。
适宜的缓和曲线角是β=3°~29°。
由β0=3°~29°推导出合适的A值:将β0=3°和β0=29°分别代入上式,则A的取值范围为:(三)缓和曲线的省略在直线和圆曲线间设置缓和曲线后,圆曲线产生了内移,其位移值为p,在Ls一定的情况下,p与圆曲线半径成反比,当R大到一定程度时,p值将会很小。
这时缓和曲线的设置与否,线形上已经没有多大差异。
一般认为当p≤0.10时,即可忽略缓和曲线。
如按3s行程计算缓和曲线长度时,若取p=0.10,则不设缓和曲线的临界半径为:(三)缓和曲线的省略由上表可知,设缓和曲线的临界半径比不设超高的最小半径小。
考虑到缓和曲线还有完成超高和加宽的作用,应按超高控制。
《标准》规定:当公路的平曲线半径小于不设超高的最小半径时,应设缓和曲线。
四级公路可不设缓和曲线。
《规范》规定可不设缓和曲线的情况:(1)在直线和圆曲线间,当圆曲线半径大于或等于《标准》规定的“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)小圆半径大于表7.4.2中所列半径,且符合下列条件之一时:小圆曲线按规定设置相当于最小缓和曲线长度的回旋线时,其大圆与小圆的内移值之差不超过0.1m设计速度≥80km/h时,大圆半径与小圆半径之比小于1.5设计速度<80km/h时,大圆半径与小圆半径之比小于2直线计算:四、圆曲线几何元素:五、曲线主点里程桩号计算:计算基点为交点里程桩号,记为JD,ZY=JD-TYZ=ZY+LQZ=ZY+L/2JD=QZ+J/2六、回旋线回旋线的应用范围:缓和曲线起点:回旋线的起点,l=0,r=∞;缓和曲线终点:回旋线某一点,l=Ls,r=R。