道路平面设计-.ppt

第2章道路平面设计 2 1概述 1 基本概念 公路线形 道路中线的空间线形 路线平面 路线在水平面上的投影 道路纵断面 沿中线竖直剖切再展开 道路横断面 中线上任意一点的法向切面 2 1概述 2 汽车行驶轨迹特征 1 轨迹线是连续的 即在任何一点上不出现错头 折点或间断 2 轨迹线的曲率是连续的 即轨迹上任何一点不出现两个曲率值 3 轨迹线的曲率对里程或时间的变化率是连续的 即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率值 2 1概述 3 路线平面的基本线形 三要素 曲率为零 曲率半径为无穷大 的线形 直线 2 曲率为常数 曲率半径为常数 的线形 圆曲线 3 曲率为变数 曲率半径为变数 的线形 缓和曲线 2 1概述 3 路线平面的基本线形 2 1概述 2 1概述 2 1概述 4 平面线形设计的基本要求 1 应根据公路等级及其使用任务和功能 合理利用地形 正确使用标准 确保线形的均衡 2 路线设计中对公路的平 纵 横3方面应综合设计 3 路线设计应保持线形的连续性 4 线形设计应与当地的环境和景观相协调 5 路线设计应避免穿过地质不良地区 6 干线公路应避免穿过城镇 应遵循便民而不扰民的原则 7 应贯彻保护耕地 节约用地的原则 少拆房屋 保护环境 2 1概述 5 平面线形设计的一般原则 1 应直接 连续 顺适 并与地形 地物相适应 与周围环境相协调 2 行驶力学上的要求是基本的 视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足 3 保持平面线形的均衡与连贯 高 低标准之间要有过渡 4 应避免连续急弯的线形 5 平曲线应有足够的长度 2 2道路平面线形设计 1 直线设计 直线的特点 路线短捷 缩短里程 行车方向明显 线形简单 易测设 长直线 行车安全性差 直线只能满足两个控制点的要求 难以与地形及周围环境协调 2 2道路平面线形设计 1 直线设计 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 一 直线设计 采用长直线应注意的问题 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 一般纵坡小于3 2 长直线与大半径凹竖曲线组合为宜 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 一 直线设计 最长直线限制 1 公路工程技术标准 规定 直线的最大与最小长度应有所限制 一条公路的直线与曲线的长度设计应合理 2 对较高设计车速的公路 v 60km h 直线长度宜控制在70s左右的行车时间 3 公路线形首先考虑的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 4 合理利用地形和避免采用长直线 一 直线设计 最短直线限制 设计速度v 60km h时 同向曲线间最小直线长度 以m计 以不小于设计速度 以km h计 的6倍为宜 6v 一 直线设计 最短直线限制 反向曲线间最小直线长度 以m计 以不小于设计速度 以km h计 的2倍为宜 2v 设计速度 40km h时 可参照以上标准 二 圆曲线设计 二 圆曲线设计 1 圆曲线的特点 测试简单 适应地形变化 适用范围广而灵活 较大半径圆曲线线形美观 顺适 行车舒适 汽车行驶在圆曲线上比在直线上多占用宽度 圆曲线半径较小时 视距条件差 二 圆曲线设计 公路路线设计规范 中规定 各级公路不论转角大小均应设置圆曲线 在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应 并尽可能选用较大的圆曲线半径 以提高公路的使用质量 二 圆曲线设计 2 概念 超高为了平衡汽车在曲线路段上行驶时所产生的离心力 在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡 称之为超高 i 超高横坡度 二 圆曲线设计 2 概念 超高为了平衡汽车在曲线路段上行驶时所产生的离心力 在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡 称之为超高 二 圆曲线设计 2 概念 超高 各级公路圆曲线部分最大超高值 不仅要照顾快车的行驶 也要考虑慢车的安全 二 圆曲线设计 3 概念 加宽 汽车在曲线上行驶 需要比直线上更大的宽度 同时 在曲线上行驶时 其行驶轨迹并不完全与理论行驶轨迹吻合 而是有一定的摆动偏移 因此 需要加宽路面来保证安全 这种在曲线上适当拓宽路面的形式称为平曲线加宽 二 圆曲线设计 3 概念 加宽 加宽的相关规定与要求 公路路线设计规范 规定 圆曲线半径R 250m时 应设置加宽 加宽是指路面加宽 路基一般也同时加宽 二 圆曲线设计 4 概念 各级公路圆曲线的最小半径 a 极限最小半径是路线设计中的极限值 在特殊困难条件下不得以采用的 一般不轻易采用 b 一般最小半径通常情况下的最小半径 介于极限最小半径和不设超高的最小半径之间 c 不设超高最小半径是指公路曲线半径较大 离心力较小时 路面摩擦力足以保证行车安全所采用的最小半径 二 圆曲线设计 4 概念 各级公路圆曲线的最小半径 圆曲线最小半径 二 圆曲线设计 5 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 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 二 圆曲线设计 6 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 一般以采用极限半径的4 8倍为宜 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 二 圆曲线设计 7 圆曲线的设计 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径 式中 V 设计行车速度 km h 横向力系数 横向力 竖向力 单位车重上受到横向力的大小 i 超高横坡度 二 圆曲线设计 7 圆曲线的设计 横向力系数 讨论 当该系数过大时 危及行车安全 增加驾驶操纵的困难 增加燃料消耗和轮胎磨损 行旅不舒适 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 已感到有曲线存在 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 11到0 16随行车速度而变化 通常高速路取较低值 低速路取较高值 三 缓和曲线设计 指设置在直线与圆曲线之间或圆曲线与圆曲线之间的曲率连续变化的曲线 缓和曲线 三 缓和曲线设计 1 缓和曲线的作用 1 曲率连续变化 便于车辆遵循 2 离心力逐渐变化 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 三 缓和曲线设计 三 缓和曲线设计 2 缓和曲线的线形特征 我国 标准 规定缓和曲线采用 回旋线 式中 r 回旋线上某点的曲率半径l 回旋线上某点到原点的曲线长A 回旋线参数 三 缓和曲线设计 2 缓和曲线的线形特征 由于rl乘积的单位是长度的二次方 m2 为使量纲一致 故令式中的C A2 A表征回旋线曲率变化的缓急程度 A值愈大 回旋线的弯曲程度愈缓 这种性质和圆曲线类似 圆曲线半径愈大 圆弧弯曲度愈平缓 整个圆也就变得愈大 所以 在回旋线中 A值与圆曲线中的半径具有相同的作用和意义 三 缓和曲线设计 2 缓和曲线的线形特征 在回旋线的任意点上 r是随l的变化而变化的 但任意点处的r l乘积始终为常数 在缓和曲线的终点处 l LS r R 则上式变为 式中 R 回旋线所连接的圆曲线半径 LS 回旋线型的缓和曲线长度 A 回旋线参数 三 缓和曲线设计 2 缓和曲线的线形特征 利用上式可以解决两个问题 1 已知圆曲线半径R和缓和曲线长度LS 从而确定回旋线参数A 则回旋线的形态便基本确定 2 先按各种条件选择圆曲线半径R和回旋线参数A 从而确定所需的缓曲线长度LS 三 缓和曲线设计 3 缓和曲线最小长度的确定原则 控制离心加速度增长率 满足旅客舒适要求 根据驾驶员操作方向盘所需的时间确定最小长度 保证超高渐变率适中 视觉上应有平顺感 三 缓和曲线设计 4 缓和曲线的省略 由缓和曲线的作用知 从线形上看 设置缓和曲线是为了使公路从直线上的半径天穷大逐渐变化到圆曲线的定值 但当圆曲线半径非常大时 其曲度很小 不设缓和曲线而直接把直线与圆曲线相接也不会产生明显的转折 另外 离心力的突变感觉也不很大 半径很大 离心力很小 在这种情况下 为了测设方便 可不设缓和曲线 三 缓和曲线设计 4 缓和曲线的省略 2 3 道路行车视距 1 定义 为了行车安全 驾驶人员应能看到汽车前面相当远的一段路程 一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车 能及时采取措施 避免相撞 这一必须的最短距离称为行车视距 行车视距能否得到保证 直接关系到行车的安全 它是道路使用质量的重要指标之一 2 3 道路行车视距 影响行车视距的地点 道路平面上的暗弯 即处于挖方路段的弯道和内侧有障碍物的弯道 2 3 道路行车视距 影响行车视距的地点 纵断面上的凸型竖曲线 2 3 道路行车视距 影响行车视距的地点 下穿式立体交叉的凹型竖曲线 2 3 道路行车视距 2 行车视距的分类 1 停车视距汽车行驶时 自驾驶人员看到前方障碍物时起到安全停车所需的最短距离 2 3 道路行车视距 2 行车视距的分类 2 会车视距在同一车道上两对向汽车相遇 从相互发现并同时采取措施时起 到两车安全停止所需的最短距离 2 3 道路行车视距 2 行车视距的分类 3 错车视距在没有明确划分车道线的双车道路上 两对向行驶汽车相遇 发现后即采取减速避让措施 达到安全错车所需的最短距离 2 3 道路行车视距 2 行车视距的分类 4 超车视距在双车道公路上 后车超越前车时 从开始驶离原车道之处起 至可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离 2 3 道路行车视距 2 行车视距的分类 2 3 道路行车视距 上述四种视距中 前三种属于对向行驶 第四种属于同向行驶 第四种所需距离最长 需要单独研究 而前三种视距中 以会车视距最长 只要道路能保证会车视距 停车视距和错车视距也就能得到保证了 又知会车视距约为停车视距的两倍 故只需计算停车视距就可以了 停车视距 会车视距 错车视距 超车视距 2 3 道路行车视距 3 停车视距的确定 停车视距汽车行驶时 自驾驶人员看到前方障碍物时起到安全停车所需的最短距离 停车视距可分为反应距离与制动距离两部分 2 3 道路行车视距 3 停车视距的确定 1 反应距离 反应距离是指当驾驶员发现前方的障碍物 经过判断决定采取制动措施的那一瞬间到制动器真正开始起作用的那一瞬间汽车所行驶的距离 t 反应时间 取t 2 5s 2 3 道路行车视距 3 停车视距的确定 2 制动距离 制动距离是指汽车从制动生效到汽车完全停住 这段时间内所走的距离 路面与轮胎之间的附着系数 2 3 道路行车视距 3 停车视距的确定 2 制动距离 式中 V 行驶速度 当设计速度为120 80km h时 采用设计速度的85 当设计速度为60 40km h时 采用设计速度的90 当设计速度为30 20km h时 采用原设计速度 2 3 道路行车视距 3 停车视距的确定 故停车视距为 2 3 道路行车视距 3 停车视距的确定 2 3 道路行车视距 4 各级公路对视距的要求 1 所有道路必须满足停车视距的要求 无论是单车道或双车道 有分隔带或无分隔带 高速公路还是其它公路 停车视距都是应该保证的 2 对于快 慢车分道行驶的多车道公路 中央有分隔带的公路 在中央划线并严格实行分道行驶的双车道 可不要求超车视距 主要满足停车视距