第2章 平面设计6-7.ppt

长安大学公路学院 2 6平面线形设计 3 兰州交通大学 1 平面线形应直捷 连续 顺适 并与地形 地物相适应 与周围环境相协调 与地形相适应 宜直则直 宜曲则曲 不片面追求直曲 直线 圆曲线 缓和曲线的选用与合理组合取决于地形地物等具体条件 片面强调路线要以直线为主或以曲线为主 或人为规定二者的比例都是错误的 一 平面线形设计一般原则 在宽阔的平原微丘区 路线应直捷顺畅 在起伏的山岭和丘陵地区 线形以曲线为主 在没有任何障碍物的戈壁 草原等开阔地区 应以直线为主 高速公路 一级公路以及设计速度 60km h的公路 应注重立体线形设计 尽量做到线形连续 指标均衡 视觉良好 景观协调 安全舒适 设计速度 40km h的公路 首先应在保证行车安全的前提下 正确地运用平面线形要素最小值 2 必须满足行驶力学上的基本要求 还应尽量满足视觉和心理上的要求 兰州交通大学 为使一条道路上行驶的车辆尽量以均匀速度行驶 平面线形各要素应保持连续而均衡 必须避免线形的突变 长直线的尽头避免接小半径曲线长直线上汽车行驶速度较高 如果突然遇到小半径曲线 易产生减速不及造成的事故 事故形态 车辆侧翻到曲线外侧路基或与对向车辆相撞或碰撞路侧护栏 3 保持平面线形的均衡与连贯 兰州交通大学 长直线的尽头避免接小半径曲线 特别避免长直线下坡尽头接小半径平曲线 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 兰州交通大学 高低标准之间要有过渡同一等级道路上大 小指标间的均衡过渡长直线与小半径曲线之间 相邻的大小半径曲线之间 同一条道路上采用不同计算行车速度设计的路段之间的过渡 在标准变更的相互衔接处前 后一定长度范围内主要技术指标应逐渐过渡 避免产生突变 设计速度高的一端应采用较低的平 纵技术指标 反之则应采用较高的平 纵技术指标 以使平 纵线形技术指标较为均衡 这种线形给驾驶者造成不便 给乘客的舒适也带来不良影响 设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线 4 应避免连续急弯的线形 回头曲线的设置 回头曲线是在山区越岭线的特别困难地段 以延长展线方式克服高差而采用的一种特殊曲线类型 回头曲线一般是由一个主曲线 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 平曲线的最小长度平曲线一般由前后缓和曲线和中间圆曲线共三段曲线组成 每段曲线至少需要3s的时间 基本型曲线 9s行程凸型曲线 6s的行程平曲线最小长度不得小于下表规定 P 42 5 平曲线应有足够的长度 小偏角曲线的问题 设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短 造成急转弯的错觉 6 不论转角大小均应设置平曲线 长安大学公路学院 7 属于小偏角曲线 为保证小偏角曲线有足够的长度 采用 7 的曲线外距E与 7 时曲线的E相等时的曲线长为最小平曲线长 表中的 为公路转角值 度 当 2 时 按 2 计 LS V 1 2 小偏角曲线要求的平曲线长度 1 基本形缓和曲线 1 概念 按直线 回旋线 A1 圆曲线 回旋线 A2 直线的顺序组合而成线形 当A1 A2时 叫对称基本型 当A1 A2时 叫非对称基本型 A1 A2应不大于2 0 适用场合 交点间距不受限 二 平面线形要素的组合类型 两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合 2 S型缓和曲线 适用场合 交点间距受限 交点间距较小 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 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 S型适用条件 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 已知平原区某公路JD1与JD2的间距为407 54m JD1 K7 231 38 偏角 1 12 24 20 右偏 半径R1 1200m JD2为左偏 2 15 32 50 R2 1000m 要求 按S型曲线计算Ls1 Ls2长度 并计算两曲线主点里程桩号 T1 T2 L1 L2 例 令两曲线的切线长相当 则取T1 407 54 2 203 77m按各线形要素长度1 1 1计算Ls1 3Ls1 R Ls1Ls1 R 2 12 24 20 180 1200 2 129 91取Ls1 130m则经计算得 T1 195 48m 407 54 2 203 77m 203 77 195 48 8 29 即T1计算值偏短 切线长度与缓和曲线长度的增减有近似1 2的关系 Ls1 130 2 8 29 146 58 取Ls1 140m 则计算得 T1 200 49mT2 407 54 T1 407 54 200 49 207 05 解 1 计算确定缓和曲线长度Ls1 Ls2 T2 407 54 T1 407 54 200 49 207 05按1 1 1计算Ls2 Ls2 R 2 15 32 50 PI 180 1000 2 135 68计算切线长T2得 T2 204 45m207 05 204 45 2 60取Ls2 135 68 2 2 60 140 88计算得 T2 207 055m207 05 207 055 0 005取Ls2 140 88 2 0 005 140 87 JD1曲线要素及主点里程桩号计算 R1 1200Ls1 140 1 12 24 20 T1 200 49L1 399 82E1 7 75J1 1 15JD1 K7 231 38ZH1 JD1 T1 K7 030 89HY1 K7 170 89QZ1 K7 230 80YH1 K7 290 71HZ1 K7 430 71 JD2里程桩号计算 JD2 JD1 407 54 J1 7231 38 407 54 1 15 K7 637 77 JD2 JD1 交点间距 J1 HZ1 曲线间直线长度Lzx T2 JD2里程桩号计算 JD2曲线要素及主点里程桩号计算T2 207 05L2 412 22E2 10 11J2 1 88JD2 K7 637 77ZH2 K7 430 72HY2 K7 571 59QZ2 K7 636 83YH2 K7 702 07HZ2 K7 842 94 JD2 K7 637 77R2 1000Ls2 140 87 2 15 32 50 作业 已知平原区某公路JD1与JD2的间距为371 82m JD1 K15 385 63 偏角 1 20 19 52 左偏 半径R1 700m JD2为右偏 2 17 05 32 R2 850m 试按S型曲线计算LS1 LS2长度 并计算两曲线主点里程桩号 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 3 卵型缓和曲线 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 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 相关参数应满足规范规定 接点曲率连续 但驾驶困难 不常采用 山嘴地形 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 两个同向回旋线径相衔接的组合 圆曲线长度为0 马上回调方向盘 4 凸型缓和曲线 两个回旋线参数之比宜为 A2 A1 1 1 5复合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 两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的线形 5 复合型缓和曲线 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 适用条件 在特殊地形条件下方可采用 同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的线形 6 C型缓和曲线 TheAchievementofPlaneDesign 完成路线平面设计以后 应立即绘制各种图纸和表格 其中主要的图纸有 路线平面设计图 路线交叉设计图 道路平面布置图等 主要表格有 直线 曲线及转角表 路线交点坐标表 或含在 直线 曲线及转角表 中 逐桩坐标表 路线固定表 总里程及断链桩号表等 2 7道路平面设计成果 TheRoutePlaneDesign 路线平面设计图是道路设计文件的重要组成部分 该图清晰地反映了道路路面位置和经过地区的地形和地物等 它是设计人员设计意图的重要体现 路线平面设计图对上级主管部门审批 专家评议 指导施工 恢复定线等均有重要的作用 一 路线平面设计图 1 平面图的比例尺和测绘范围 1 可行性研究或初步设计阶段的方案与比选 可采用1 50000或1 10000的比例尺测绘 2 初步设计 施工图设计的设计文件 一般采用1 2000 在平原微丘区可用1 5000的比例尺 3 在地形特别复杂时 可用1 500或1 1000的比例尺 4 测绘宽度一般为中线两侧各100 200m 对1 5000的地形图 测绘宽度每侧应不小于250m 一 公路路线平面设计图 1 导线及道路中线的展绘在展绘导线及中线以前 首先绘出坐标方格网 然后按导线点 或交点 坐标X Y精确地点绘在相应的位置上 每张导线图展绘完毕后 用三棱尺逐点复核各点间距 在用半圆仪校核每个角度是否与计算相符 复核无误后 再按 逐桩坐标标 所提供的数据展绘曲线 并注明各曲线主要点以及公里桩 百米桩 断链桩的位置 对导线点 交点逐个编号 注明路线在本张图中的起点和终点里程等 控制点的展绘各种比例尺的地形图均应展绘出各等级的三角点 导线点 图根点 水准点等 并按规定的符号表示 2 路线平面图的内容及绘制方法 在图纸上应测绘出各种建筑物 构筑物及其主要附属设施 对各种线形地物 如管线 高低压电线等 应实测其支架或电线杆的位置 对穿越路线的高压线应实测其悬垂线距地面的高度 并注明伏安 地下管线应详细测定其位置 道路及其附属物应按实际形状测绘 公路交叉口应注明每条公路的走向 铁路应注明轨面标高 涵洞应注明洞底标高等 水系及其附属物的测绘要准确测绘和注明海洋 湖泊 河流 水渠 池塘 堤坝 水井等的位置与高程 对于河流和水沟要注明水的流向 地形 地貌 植被 不良地质地带等均应详细测绘和注明 各种构造物的测绘 1 绘图比例尺和测绘范围城市道路相对于公路而言 其长度较短 而宽度较宽 在绘图比例尺的选择上 一般比公路大 可采用1 500 1 1000的比例尺 绘图的范围视道路等级而定 等级高的应大些 等级低的应小些 通常取道路两侧红线以外各20 50m 或中线两侧各50 150m 特殊情况除外 2 城市道路平面设计图的内容及绘制方法城市道路的导线 中线及路线两侧的地形 地物 水系 植被等的绘制方法与公路基本相同 下面主要介绍城市道路中各种设施的绘制方法 二 城市道路平面设计图 1 规划红线道路红线是道路用地与城市其它用地的分界线 红线之间的宽度也就是道路的总宽度 所以当道路的中线画出之后 则应按城市道路的规划宽度画出道路红线 如果有远期红线规划或近期红线规划 都应绘出并注明 2 坡口 坡脚线在山岭或重丘地区 新建道路由于原地面高低起伏必然有填有挖 填方路段在平面图中应画出路基的坡脚线 挖方路段应画出路基的坡口线 在路基横断面图上 量出坡口或坡脚至中线的距离 并点绘在平面图中相应桩号的横断面线上 左右两侧 然后用平滑曲线分别将坡口点 坡脚点顺序连接 最后画出示坡线 城市道路平面图 3 车道线车道线是城市道路平面设计图的重要内容 在路幅宽度内 有机动车道 非机动车道 在机动车道中还分快车道 慢车道等 各种车道线的位置 宽度要一一画在平面图中 车道的曲线部分应按设计的圆曲线半径 缓和曲线长度绘制 各车道之间的分隔带 路缘带等也应绘出 4 人行道 人行横道线和交通岛 5 地上 地下管线和排水设施各处地上 地下管线的位置 雨水进水口 窨 YIN 井 排水沟等都应在图中标出 必要时 需另绘排水管线平面图纸 6 交叉口平面交叉口 立体交叉口虽然有专门的交叉口设计图纸 但在平面设计图中也应详细注明交叉口的各路去向 交叉角度 曲线元素以及路缘石转弯半径等 平面设计图主要有两种图式 一种是直接在地形图上所作的平面布置图 红线以内和红线以外的地形地物一律保留 另一种是只绘红线以外的地形地物 红线以内只绘车道线和道路上的各种设施而不绘地形地物 两种图各有优缺点 前者可以看出设计人员是如何处理道路与地形地物之间关系的 包括拆迁情况 后者则可更清晰地表现道路上各种设施的位置与尺寸 前一种图一般用在方案研究与初步设计中 后一种图用在技术设计中 道路平面图 TheEachPile sCoordinateForm高等级公路的线形指标高 表现在平面上是圆曲线半径较大 缓和曲线较长 在测设和放线时需采用坐标法 方能保证其测量精度 所以计算一份 逐桩坐标表 是十分必要的 如P 52 表2 17 中线坐标计算的方法 二 逐桩坐标表 依据 交点坐标设相邻两个交点JDA JDP坐标已知 则由坐标反算公式 1 计算各段直线长度与方位角 由 不能直接得出 但是 如果RAP是AP直线的象限角则有 根据 x y的符号 可以得出坐标方位角 R x 0 y 0 180 R x0 180 R x0 y 0 边长的计算 由坐标正算公式 得 或由勾股定理 2 里程计算 QD JD1 KJD1 KQD LQD JD1HZ1 KHZ1 KJD1 T1 L1JD2 KJD2 KHZ1 T1 LJD1 JD2HZ2 KHZ2 KJD2 T2 L2JDn KJDn KHZ n 1 Tn LJD n 1 JDn 3 直线段坐标计算 第n条边上的点p 里程为Kp QD JD1 JD2 JDn p n 4 曲线段坐标计算 思路 先计算不同曲线段上的点在曲线坐标系中的坐标 再计算其统一坐标 StraightLine CurveandAngleForm本表全