《道路平面》PPT课件.ppt

第二章 道路平面 第一节 道路平面线形概述 一、路线 道路是一条三维空间的实体。 路线：是指道路中线的空间位置和几何构成。 路线平面图：路线在水平面上的投影。 路线纵断面图：沿道路中线的竖向剖面图，再行 展开即是路线的纵断面。 路线横断面图：道路中线上任意一点的法向切面 是道路在该点横断面。 路线设计：指确定路线空间位置和各部分几何尺 寸的工作。 路线平面设计：在路线平面图上研究道路的基本 走向及线形的过程。 路线纵断面设计：在路线纵断面图上研究道路纵 坡及坡长的过程。 路线横断面设计：在路线横断面图上研究路基断 面形状的过程。 二、平面线形设计的基本要求 （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。这个轨迹是连续的和圆滑的，即 在任何一点上不出现错头和破折； （2）曲率连续。其曲率是连续的，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。 （二）平面线形要素 在平面线形中，基本线形是和汽车的行驶状 态相对应的，具有如下性质： （1）直线：曲率为零，汽车车身轴向与汽 车行驶方向的夹角为零。 （2）圆曲线：曲率为不为零的常数，汽车 车身轴向与汽车行驶方向的夹角为固定值。 （3）缓和曲线：曲率为变数，汽车车身轴 向与汽车行驶方向的夹角为变数。 现代道路平面线形正是由上述三种基本线形 直线、圆曲线和缓和曲线构成的，称为平面 线形三要素。 第二节 直线 一、直线的特点 两点之间直线距离最短，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。 二、直线的运用 1. 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）含有较长的桥梁、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。 2. 当采用长的直线线形时，应注意的问题： （1）在直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡更易导致 高速度，造成交通事故。直线段的纵坡度一般应小于3%。 （2）长直线适宜与大半径凹形竖曲线组合，这样可以使生硬 呆板的直线得到一些缓和。 （3）道路两侧过于空旷时，宜采取植不同树种或设置一定建 筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善单调的景观。 （4）长直线或长下坡的尽头应接大半径的平曲线。除曲线半 径、超高、视距等必须符合规定外，还必须采取设置标志、 增加路面抗滑能力等安全措施。 （5）与一定的交通工程设施相配合，如设置距离确认标志、 门式可变信号装置等。 3. 最大直线长度问题： 德国规定直线的最大长度（以米计）为20V（ 计算行车速度，km/h），即72s行程（适于高速公 路V100km/h）。 前苏联不大于8公里，美国规定为3min行程。 标准规定：直线的最大与最小长度应有所限制 。 统一规定直线长度比较困难，直线的利用因地制 宜。 （1）位于城市附近的道路，由于建筑物和城市风光的映 衬，一般来说对于直线的长度没有太多的限制。 （2）对于乡间的公路，由于道路周围的环境过于单调， 直线不宜过长，事故的危害程度往往随路线的增长而加 大。 （3）对于大戈壁、大草原等地域开阔的地区，有时直线 长度会达到数十公里。 三、直线的最小长度 1同向曲线间的直线最小长度 规范：同向曲线间的最短直线长度（以m计） 以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜（6V） 。 2反向曲线间的直线最小长度 规范：反向曲线间最小直线长度（以m计）以 不小于设计速度（以kmh计）的2倍为宜。（2V） 设计速度（km/h）1201008060403020 直 线 长 度 同向 曲线 间 一般值720600480360240180120 最小值1209060 反向曲线间240200160120806040 3相邻回头曲线间的直线最小长度 回头曲线是一种半径小、转弯急、线形标准 低、圆心角为接近于或者大于等于180的曲线形 式。 由一个回头曲线的终点到另一个回头曲线的 起点的距离，在设计速度为40km/h、 30km/h、 20km/h时，分别应不小于200m、 150m、100m。 一、圆曲线的几何元素 第三节 圆曲线 曲线主点里程桩号计算： 不设缓和曲线时，平曲线主点里程桩位有三 个，分别为ZY点、QZ点、YZ点。 计算基点为交点里程桩号， 记为JD， ZY里程=JD里程-T YZ里程=ZY里程+L QZ里程=YZ里程-L/2 JD里程=QZ里程+D/2 二、汽车行驶的横向稳定性 横向失稳 向外滑移 向外倾覆 X Y 1、汽车在曲线上行驶时受到附加力的影响离 心力F 2、抵抗部分离 心力的工程措 施超高 车辆行驶的稳定 性取决于 X Y 横向力系数的确定： ，单位车重所受的横向力，其值越大，汽车在 圆曲线上的稳定性就越差。 3、横向稳定性分析 （1）横向倾覆 横向力X产生的倾覆力矩大于车重产生的稳定力矩。 不产生横向倾覆的 最小圆曲线半径R、 最大允许速度V （2）横向滑移 横向力大于轮胎与地面之间的横向磨阻力。 不产生横向滑移的 最小圆曲线半径R、 最大允许速度V （3）两种失稳的比较 滑移先于倾覆？ 倾覆先于滑移？ 不产生横向倾覆的 最小圆曲线半径R、 最大允许速度V 不产生横向滑移的 最小圆曲线半径R、 最大允许速度V （二）圆曲线最小半径值影响因素 1、横向力系数 （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低于轮胎与路面 之间所能提供的横向摩阻系数 : 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0.40.8，在潮湿的黑色 路面上汽车高速行驶时，降低到0.250.40。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）。 （2）增加燃料消耗和轮胎磨损 燃料消耗（% ） 轮胎磨损（% ） 0100100 0.05105160 0.10 110220 0.15115300 0.20120390 （3）增加驾驶操纵的困难 弯道上行驶的汽车，在横向力作用下，弹性的轮 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。 （4）行旅不舒适 值的增大，会导致乘车舒适感恶化。 当 0.10时，不感到有曲线存在，很平稳； 当= 0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳； 当= 0.20时，己感到有曲线存在，稍感不稳定； 当= 0.35时，感到有曲线存在，不稳定； 当= 0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感。 的舒适界限，由0.10到0.17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=0.16，V=80 km/h时，= 0.12是舒适感的界限。 2、超高横坡度 标准规定：超高横坡度按设计速度、半径大 小，结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确 定。 高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于8% 或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% 。 城市道路的最大超高横坡度： V8060，5040，30，20 642 3、最小半径值得计算 标准中规定的最小平曲线半径是根据汽车 在曲线部分能安全而又顺适的行驶条件而确定的 。 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。 （1）极限最小半径 是各级公路按设计速度行驶的车辆能保 证安全行车的最小允许半径。 （2）一般最小半径 一般最小半径是指各级公路按设计速度行驶 的车辆能保证安全、舒适行车的最小允许半径。 （3）不设超高的最小半径 汇总： 4、圆曲线最大半径确定 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，其几何性质和行车 条件与直线无太大区别，容易给驾驶人员造成判 断上的错误反而带来不良后果，同时也无谓增加 计算和测量上的麻烦。 规范规定圆曲线的最大半径不宜超过 10000m。 （三）圆曲线半径的选用原则 1、在适应地形的情况下应选用较大的圆曲线半径。 2、在确定圆曲线半径时，应注意： 一般情况下宜采用超高为2%4