道路平面线形设计

Ch3 道路平面线形设计

【本章主要内容】

§3-1 平面线形概述

§3-2 直线

§3-3 圆曲线

§3-4 缓和曲线（3h)

§3-5 平面线形的组合与衔接

§3-6 行车视距

§3-7 道路平面设计成果

【本章学习要求】

掌握平面线型的基本组成要素:直线、圆曲线、缓和曲线的设计标准、影响因素及确定方法、要素计算；行车视距的种类及保证；平面设计的设计成果；了解平面线型的组合设计。

本章重点：缓和曲线设计与计算、平面设计注意事项，难点：缓和曲线。

§3-1 道路平面线形概述

基本要求：掌握平面线形的概念，平面线形三要素，

了解汽车行驶轨迹对道路线形的要求。

重点：平面线形的概念。

难点：平面线形三要素。

1 平面线形的概念

平面线形—道路中线在平面上的水平投影，反映道路的走向。

2 平面线形三要素

2．1 汽车行驶轨迹

大量的观测和研究表明，行驶中的汽车，其导向抡旋转面与车身纵轴之间的关系对应的行驶轨迹为：

1) 角度为0时，汽车的行驶轨迹为直线；

2) 角度不变时，汽车的行驶轨迹为圆曲线；

3) 角度匀速变化时，汽车的行驶轨迹为缓和曲线。

行驶中的汽车，其轨迹在几何性质上有以下特征：

1)轨迹是连续和圆滑的；

2)曲率是连续的；

3)曲率的变化是连续的。

直线一圆曲线一直线符合第（1）条规律

直一缓一圆一缓一直符合第（1）、（2）条规律

整条高次抛物线可能符合全部规律，但计算困难，测设麻烦。

2.2平面线形要素

直线、圆曲线、缓和曲线称为平面线形的三要素。

§3-2 直线

基本要求：了解直线的使用特点和适用条件；掌握直线的设计标准及计算。重点：直线的设计标准。

难点：路线方位角、转角的计算。

1 直线的特点

1.1 以最短的矩离连接两目的地；

1.2 线形简单，容易测绘；

1.3 长直线，行车安全性差；

1.4 山区、丘陵区难与地形与周围环境协调。

2 设计标准

2.1直线最大长度

1）限制理由

2）直线最大长度：20V。

2.2直线最小长度L min

1）同向曲线间的L min：6V。

其中直线很短时，形成所谓的“断背曲线”。

2）反向曲线间的L min：2V。

考虑其超高和加宽缓和的需要，以及驾驶人员的操作方便。

3 直线的运用

3.1适用条件

1）路线完全不受地形、地物限制的平原区或山间的开阔谷地；

2）市镇及其近郊或规划耕区等；

3）长大桥梁、高架桥、隧道等路段；

4）平面交叉口附近，为争取较好的行车和通视条件；

5）双车道公路提供超车的路段。

3.2注意问题

1）不宜过长；

2）长直线上纵坡不宜过大；

3）长直线尽头不得设置小半径平曲线；

4）不宜过短。

4 直线的表达式（★补充）

已知直线上两点的坐标（X1，Y1）（X2，Y2）则直线的数学表达式为：Y-Y1 X-X1

Y2-Y1 X2-X1

两点间的直线长度：L=[（X1-X2）2+（Y1-Y2）2 ]1/2

§3-3 圆曲线

基本要求：了解圆曲线的使用特点和适用条件；掌握圆曲线的设计标准及要素计算。重点：圆曲线半径的设计标准。

难点：曲线桩号的敷设。

《规范》规定：各级公路不论转角大小，均应设置曲线。

1 特点

圆曲线是路线上常采用的最简单的曲线，其主要特点是：

1）曲线上任意点的曲率半径为常数，故测设比缓和曲线简便；

2）汽车在曲线上行驶时受到离心力；

3）汽车在曲线上行驶时要多占用宽度；

4）视距条件差；

2 圆曲线半径

2.1圆曲线半径计算的一般公式

R=V2/127(μ±i)---- 取整！

关于μ值：横向力存在，对行车会产生影响。主要表现为：

（1）危及行车安全，使汽车产生侧滑或倾覆的危险

要求：u≤Ф0 、u≤b/2hg

（2）增加操纵困难，

（3）增加燃料消耗和轮胎磨损，

（4）行旅不舒适。

2.2考虑因素

1）行车

2）施工

3）地形

4）线形均衡

5）纵坡

2.3设计标准

1）极限最小半径R1 ：仅保证行车安全，在任何条件下均必须满足。按μ=0.15,i= 8%计算,见表3-4、5。

2）一般最小半径R2 ：考虑使用质量、线形协调、等级提高等多方面的因素，设计时尽量采用大于或等于R2的值。按相应的μ，i计算，见表3-4、5。

3）不设超高最小半径R3：R很大时，车辆在弯道上行驶所受的离心力很小，可不设超高。按μ=0.04，i= -2%计算，见表3-8。

4）不设缓和曲线最小半径R4

※公路：R1

※城市道路：R1

4) 最大半径

《规范》规定Rmax≯10000为宜。

3 圆曲线的几何要素

切线长T=R·tgα/2

曲线长L=π/180·α·R

外失矩E=R（secα/2 –1）

校正数J=2T-L

4 桩号敷设

JD

- T

ZY

+ L/2

QZ

+ L/2

YZ

-T+J

JD

例：某道路有一弯道，转角α=38o30`，弯道半径R=400m，交点JD的桩号为K17+568.38，试计算该弯道敷设了圆曲线后三个特征点的桩号。