道路勘探设计第13讲线形设计.ppt

一、平曲线线形设计要点 （一）平面线形应直捷、流畅，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调 平原微丘区，路线直捷舒顺，直线比例大 山岭重丘区，路线弯曲多变，曲线比例大,第一节 平面线形设计,第五章 线形设计,（二）保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）,1直线与平曲线的组合 长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意。若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。 短直线避免接大半径平曲线。这种组合线形均衡性差，线形不美观。 根据国外经验，直线与平曲线组合，满足： Lz500m时，RLz Lz500m时，R500m,（二）保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）,2平曲线与平曲线的组合 条件允许时，相邻圆曲线大半径与小半径之比宜小于2.0，相邻回旋线参数之比宜小于2.0。 3.高、低标准之间要有过渡 高、低标准变化路段，除满足有关设计路段在长度和梯度上的要求外，还应结合地形的变化，使路线的平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变。 不同标准路段相互衔接地点，应选在交通量发生变化处，或驾驶员能明显判断前方改变速度的地方。,（四）平曲线应有足够的长度,汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显的过分紧张。 (1)平曲线一般最小长度为9s行程； (2)平曲线极限最小长度为6s行程。,（三）注意与纵断面设计相协调,各级公路平曲线最小长度表,（四）平曲线应有足够的长度,(3)转角小于7时的平曲线长度,转角小于或等于7时的平曲线长度,二、平面线形要素组合设计,（一）基本型 按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合的线形。 适用场合：交点间距不受限。,二、平面线形要素的组合类型,（一）基本型曲线 按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合的线形。 适用场合：交点间距不受限。 从线形的协调性出发，宜将回旋线、圆曲线、回旋线之长度比设计成1：1：1 1：2：1 。并注意满足设置基本型曲线的几何条件： 2 式中：-路线转角；-回旋线角。,（二）S型曲线,两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合。 适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。,（二）S型,两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合 适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。 适用条件：,（二）S型,（2）在S型曲线上，两个反向回旋线之间不设直线，是行驶力学上所希望的。不得已插入直线时，必须尽量地短，其短直线的长度或重合段的长度应符合下式：,式中：l反向回旋线间短直线或重合段的长度。,两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合 适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。 适用条件： （1）S型相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。当采用不同的参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。,（3）S型两圆曲线半径之比不宜过大，宜为：,式中：R1大圆半径（m）； R2小圆半径（m）。,用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。 适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。,（三）卵型,式中：A回旋线参数； R2小圆半径（m）。 （2）两圆曲线半径之比宜在下列界限之内：,（1）卵型上的回旋线参数A不应小于该级公路关于回旋线最小参数的规定，同时宜在下列界限之内：,（三）卵型曲线,用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。 适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。 适用条件：,（3）两圆曲线的间距，宜在下列界限之内：,式中：D两圆曲线最小间距（m）。,凸型的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容许最小回旋线参数和圆曲线一般最小半径的规定。,（四）凸型曲线,在两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合。,两个回旋线参数之比宜为：A2：A1=1：1.5 复台型回旋线除了受地形和其它特殊限制的地方外一般很少使用，多出现在互通式立体交叉的匝道线形设计中。,（五）复合型曲线,两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的线形。,（六）C型曲线,其连接处的曲率为0，也就是R=，相当于两基本型的同向曲线中间直线长度为0。 适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用。 适用条件：同卵形曲线。,同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的线形。,只有三、四级公路在自然展线无法争取到需要的距离以克服高差，或因地形、地质条件所限而不能采取自然展线时，方可采用回头曲线。高差较大的山城道路也需要采用回头曲线。,（七）回头曲线,回头曲线是由一个主曲线、两个辅助曲线和主、辅曲线所夹的直线段组合而成的复杂曲线。,回头曲线技术指标,两相邻回头曲线间应尽可能拉开距离。一个回头曲线终点至下一个回头曲线起点距离，当设计速度为40km/h、30km/h、20km/h时，分别应不小于200m、150m、100m。,一、纵断面线形设计要点 （一）纵坡极限值的运用 （1）工程和环境 （2）道路通行能力 （3）车辆行驶速度 （二）最短坡长 坡长不宜过短，以不小于设计速度9s行程为宜。连续起伏路段，纵坡应尽量小，坡长和竖曲线应争取到极限值的1倍或2倍以上，避免锯齿形纵断面。,第二节 纵断面线形设计,一般情况下：竖曲线应选用较大半径为宜。 坡差小时：应尽量采用大的竖曲线半径。 条件受限制时：可采用一般最小值 特殊困难情况下：方可用极限最小值。 有条件时：宜采用表4-20规定的满足视觉要求的最小半径。,（三）竖曲线半径的选用,（四）相邻竖曲线的衔接,同向曲线：相邻两个同向凹形或凸形竖曲线，特别是同向凹形竖曲线之间，如直坡段不长应合并为单曲线或复曲线，避免出现断背曲线。,（四）相邻竖曲线的衔接,同向曲线：相邻两个同向凹形或凸形竖曲线，特别是同向凹形竖曲线之间，如直坡段不长应合并为单曲线或复曲线，避免出现断背曲线。,反向曲线：相邻反向竖曲线之间，为使增重与减重间和缓过渡，中间最好插入一段直坡段。若两竖曲线半径接近极限值时，这段直坡段至少应为计算行车速度的3s行程。当半径比较大时，亦可直接连接。,（五）各种地形条件下的纵坡设计 （1）平原、微丘地形纵坡应均匀平缓，注意保证最小填土高度和最小纵坡要求。丘陵地形避免过分迁就地形而起伏过大，纵坡应顺适不产生突变。 （2）山区沿河线尽量采用平缓纵坡，坡长不应超过限制长度，纵坡不宜大于6%，并注意路基控制高程要求。 （3）越岭线纵坡力求均匀，尽量不采用极限或接近极限纵坡，更不宜在连续采用极限长度的陡坡之间夹短的缓和曲线。越岭线一般不要应设置反坡，垭口附近纵坡应尽量缓一些，从而满足平均纵坡要求。 （4）山脊线和山腰线除结合地形不得已采用较大纵坡外，在可能条件下纵坡应缓些。,二、纵断面线形设计的一般原则 三、纵断面线形设计中高程控制条件 （1）路基对纵断面的控制 （2）桥涵和通道对路线纵断面的控制 （3）隧道对路线纵断面的控制 （4）平面交叉对路线纵断面的控制,1视觉分析的意义 视觉分析：从视觉心理出发，对道路的空间线形及其与周围自然景观和沿线建筑的协调等进行研究分析，以保持视觉的连续性，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。,一、视觉分析,第三节 平、纵线形组合设计,2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97kmh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97kmh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3040的范围，而当车速增加到97km/h时，视角减至20以下。当车速再增加，驾驶者的注意力随之引向景象中心而置两侧于不顾。,视觉分析方法：利用视觉印象随时间变化的道路透视图 道路透视图：是按照汽车在道路上的行驶位置，根据线形的几何状况确定的视轴方向以及由车速确定的视轴长度，利用坐标透视的原理绘制的。 通过透视图，可直观地看出立体线形是否顺适，有否易产生判断错误或茫然的地方，路旁障碍是否有妨碍视线的地方等等。若存在上述缺陷则要在设计阶段进行修改，然后再绘出透视图分析研究，直至满意为止。,3视觉分析方法,二、道路平、纵线形组合设计,适用条件： （1）当设计速度大于或等于60km/h时，必须注重平、纵的合理组合； （2）当设计速度小于或等于40km/h时，在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利组合。,（一）平、纵组合的设计原则 1应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 2注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡,使线形在视觉上、心理上保持协调。 3选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。 4应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。,（二）平、纵线形组合设计要点,（二）平、纵线形组合要点,2. 直线与纵断面的组合,（1）平面直线与纵面直线组合（纵坡不变的直线）,（2）平面直线与竖曲线组合要素 （凸凹型直线、凹型直线）,直线上一次变坡是很好的平、纵组合，从美学观点讲以包括一个凸型竖曲线为好，而包括一个凹型线次之； 直线中短距离内二次以上变坡会形成反复凸凹的“驼峰”和“凹陷”。,（2）平面直线与竖曲线组合要素 （凸凹型直线、凹型直线）,断背曲线的改善,断背曲线,(3)直线与纵断面应避免的组合,暗 凹,纵断面上：避免能看到纵坡起伏三次以上。,(3)直线与纵断面应避免的组合,3. 平曲线与纵断面的组合,（1）平曲线与纵面直线组合 组合时要注意平曲线半径与纵坡度协调，要避免急弯与陡坡相重合。 （2）平曲线与竖曲线的组合 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。 平竖曲线顶点重合，且平包竖。竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。,（2）平曲线与竖曲线的组合,（2）平曲线与竖曲线的组合,平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。,平、竖曲线重合如果平曲线的中点与竖曲线的顶（底）点位置错开不超过平曲线长度的四分之一时，仍然可以获得比较满意的外观。,3. 平曲线与纵断面的组合,（1）平曲线与纵面直线组合要素 组合时要注意平曲线半径与纵坡度协调，要避免急弯与陡坡相重合。 （2）平曲线与竖曲线的组合 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。 平竖曲线顶点重合，且平包竖。竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。,若做不到平、竖曲线较好的组合（顶点的重合），则宁可把平竖曲线分开相当距离（不小于3s行程），使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。 若平、竖曲线半径都很大，则平、竖位置可不受上述限制。,平曲线与竖曲线大小应保持均衡,半径：竖曲线半径大约为平曲线半径的1020倍时 长度：平曲线应稍长于竖曲线,平曲线与竖曲线大小应保持均衡,半径：竖曲线半径大约为平曲线半径的1020倍时 长度：平曲线应稍长于竖曲线,平曲线与竖曲线大小应保持均衡,半径：竖曲线半径大约为平曲线半径的1020倍时 长度：平曲线应稍长于竖曲线,平曲线和竖曲线其中一方大而平缓，那么另一方就不要形成多而小。一个长的平曲线内有两个以上竖曲线，或一个大的竖曲线含有两个以上平曲线，看上去非常别扭。,平曲线与竖曲线大小应保持均衡,半径：竖曲线半径大约为平曲线半径的1020倍时 长度：平曲线应稍长于竖曲线,平曲线和竖曲线其中一方大而平缓，那么另一方就不要形成多而小。一个长的平曲线内有两个以上竖曲线，或一个大的竖曲线含有两个以上平曲线，看上去非常别扭。,平曲线与竖曲线大小应保持均衡,半径：竖曲线半径大约为平曲线半径的1020倍时 长度：平曲线应稍长于竖曲线,暗、明弯与凸、凹竖曲线,暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的，悦目的。 注意避免“暗凹”组合。,暗、明弯与凸、凹竖曲线,暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的，悦目的。 注意避免“暗凹”组合。,平、竖曲线应避免的组合,要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。,凸形竖曲线与反向平曲线拐点重合,平、竖曲线应避免的组合,要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。,跳 跃,平、竖曲线应避免的组合,小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。 计算行车速度40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线。,要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。,平、竖曲线应避免的组合,小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。 计算行车速度40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线。,要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。,在长平曲线内，要尽量设计成直坡线，避免设置短的、半径小的竖曲线。避免在一个平曲线上连续出现多个凹、凸竖曲线。,平、竖曲线应避免的组合,小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。 计算行车速度40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线。,要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。,在长平曲线内，要尽量设计成直坡线，避免设置短的、半径小的竖曲线。避免在一个平曲线上连续出现多个凹、凸竖曲线。,平、竖曲线半径都很小时不宜重合；此时应将两者分开，把二者拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。,（三）平、纵线形组合与景观的协调配合,内容： 充分利用自然景观 人造景观设计 线形与景观的配合应遵循以下原则： 1应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观