Chp1高速公路线形设计.ppt

高速公路与立体交叉,高速公路概论 Chp1 高速公路线形设计 Chp2 立体交叉设计,3 平面线形,直线 圆曲线 缓和曲线,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：,一、直线,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、夜间眩光 与环境难以协调,1、直线特点,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。,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。,3、直线最小长度,二、圆曲线,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。,1、圆曲线最小半径,二、圆曲线,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、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。,1、圆曲线最小半径,圆曲线最小半径,圆曲线半径如何确定？,思考,？,一般情况下宜采用极限最小半径的4-8倍或超高为2-4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。,圆曲线半径的确定,行驶时间不能过短,2、平曲线最小长度,控制离心加速变化率,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。,三、缓和曲线,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,1、缓和曲线作用,圆曲线长度和缓和曲线长度的关系如何？,思考,？,2、缓和曲线最小长度,按离心加速度变化率计算,按视觉条件计算,Ls=R/9R,按司机操作反应时间计算,3、回旋线最小参数A,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相同。,4、不设缓和曲线的圆曲线半径,切线总长： 外矢距： 曲线总长： 超距：,5、缓和曲线要素计算,四、曲线的超高与加宽,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：,1、超高 (1)何谓超高？,高速公路的最大超高值，一般地区为10，积雪冰冻地区为6。,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：,（2）超高缓和段,（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,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：,2、加宽,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。,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：,五、行车视距,1、行车视距分为：,停车视距,会车视距,超车视距,高速公路主要考虑哪些行车视距？,思考,？,高速公路基本路段有中央分隔带而无对向车流，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。,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：,反应距离S反 制动距离S制 安全距离S安,（3）高速公路停车视距,3、平面视距的保证,（1）横净距,：在弯道各点的横断面上，汽车轨迹线与视线之间的距离。,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。,（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； 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。,（2）图解法确定清除范围,六、基于曲线的平面定线方法,曲线法三种典型的设计模型 直线与圆弧间的连接,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,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,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,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。 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。,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。,（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的。,（3）我国高速公路的坡长限制,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。,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。 思考：高速公路V100km/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？,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。,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。,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？,思考,？,自然横坡较陡峻的傍山路段合成坡度必须小于8。,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。,三、竖曲线,1、基本方程式,因纵坡很小，因而实际计算时，可假设竖曲线的切线长度T、曲线长度L等于其水平投影长度。,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：,2、竖曲线要素计算,凸形竖曲线,3、设计标高,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,4、竖曲线最小半径和最小长度,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。,1、爬坡车道设置条件,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。,四、爬坡车道,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。,2、爬坡车道的构造,（1）横断面构成,（2）超高与加宽,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。,爬坡车道的超高坡度规定值,（3）平面布置,爬坡车道总长由起点处渐变段长度、爬坡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,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,5 横断面,一、横断面组成与一般图示,世界各国高速公路标准横断面图,在山岭、丘陵地段或地形受制约地段，当采用整体式断面而工程量过大时，宜采用分离式断面，此时上下行断面各自独立，并由行车道、路肩等部分组成。,高速公路路基宽度,八车道高速公路路基宽度“一般值”为设置左侧硬路肩、内侧车道采用3.50m时的宽度。 八车道高速公路路基宽度“最小值”为不设置左侧硬路肩、内侧车道采用3.75m时的宽度。,二、行车道宽度,各国由于设计车速的差异及大型车所占比例不同，其车道宽度一般为3.503.75m。,三、中间带,1、中间带组成,中间带由中央分隔带和路缘带组成。,中间带一般分宽、窄两种中间带方式。 美国用地较宽裕，实际多采用宽中间带的方式。 对于用地紧张的国家和地区多采用窄中间带的方式。日本乡间高速公路中间带宽度为4.5m，即中央分隔带3m，两侧路缘带各0.75m，同时采取设置防护栏和防眩板等措施来补救分隔作用和防眩作用。,2、中间带宽度,我国用地紧张，设计规范规定采用窄中间带的方式。,中央分隔带宽度1.00m，仅限于在中间带内不埋设管线或不设置跨线桥桥墩时采用。,中间带宽度规定见下表：,3、中央分隔带,中央分隔带宽度等于设施带宽度和侧向安全宽度2C之和。 对于窄中间带的设计方式，设施带宽度考虑到植树与设置防冲护栏的需要，一般为0.8m。 侧向安全宽度C值一般为1m左右，因此中央分隔带宽度一般以不小于3m为宜。,一条道路不得频繁地变化中央分隔带宽度，以保持良好的线形及视线，不得以需改变中央分隔带宽度时，应设计渐变过渡段。,中央分隔带表面处理可采用植草皮或采用铺面封闭等方式。一般情况下，宽度4.5m的中间带植草皮，栽灌木，宽度4.5m的中间带采用铺面封闭。,中央分隔带一定距离需设开口，一般情况下，以每2km设一处为宜。 开口位置应设在通视良好的路段，若开口位于曲线路段，其平曲线半径以大于700m为宜。,开口端形状视中央分隔带宽度而定，当分隔带宽度3m时可采用半圆形；当宽度3m时可采用弹头形。,路缘带是路肩或中间带的组成部分，与行车道连接，用行车道的外侧标线或不同的路面颜色来表示。,4、路缘带,路缘带主要是起诱导驾驶员视线和分担侧向余宽的功能，以利于行车安全，同时考虑超车的需要，一般宽度以0.75m为宜，特殊情况下可减至0.5m。,四、路肩,（1）路肩由右侧路缘带、硬路肩和土路肩组成。,保持行车道的功能 临时停放故障车辆 作为路面的横向支承 作为侧向余宽,（2）路肩作用,（3）路肩宽度,设计速度为120km/h的四车道高速公路，采用3.50m的右侧硬路肩。 六车道、八车道高速公路，采用3.00m的右侧硬路肩。,高速公路采用分离式断面时，应设置左侧硬路肩，其宽度应符合下表规定。,当高速公路右侧硬路肩宽度小于2.50m，应设紧急停车带，其宽度包括硬路肩在内为3.5m，有效长度30m；间距不宜大于500m。,3.5m,高速公路的特长桥梁及长隧道，根据需要应设置间距为750m左右的紧急停车带。在桥隧中的过渡段最小值可采用5m。,对控制进入的高速公路，在能提供消防、急救、道路养护及处理交通事故等条件的地点可设置紧急出口。,五、路拱坡度,高速公路均使用高级路面，其横坡度为2（沥青混凝土）1.5（水泥混凝土）。 高速公路路拱可采用双曲线路拱，使用公式为：,超高路段，通常内侧路肩横坡可与超高横坡i超相同。外侧路肩坡度：路堤时宜设反向坡度i1，一般为i超+i110；路堑时，可与超高横坡一致。,路肩横坡如何取？,思考,？,六、边坡与边沟,1、边沟的取值 我国边坡：路堤1: 1.5，1: 1.75，1: 2 路堑1: 1，1: 0.75，1: 0.5 美国：1: 3-1: 4（路堤高1.5-3.0m） 1: 2（路堤高4m）,边沟一般设置在挖方路基的路肩外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。,土质边沟,边沟的横断面形式有：梯形、矩形、三角形、圆弧形。一般情况下边沟在石质地段多做成三角形，而在排水量大的路段多采用梯形，土质边沟可采用缓坡圆弧形边沟。,挖方,