第五章 线形设计.ppt

道路勘测设计（第五章线形设计）,2014.2,三要素比例适当，与地形紧密结合，经济且保护环境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。,平面线形设计,5.1平面线形设计,在宽阔的平原微丘区，路线应直捷顺畅。,5.1平面线形设计,在起伏的山岭和丘陵地区，线形以曲线为主。,5.1平面线形设计,在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以直线为主。,5.1平面线形设计,2.保持平面线形的均衡与连贯。,5.1平面线形设计,我国2002年各种道路线形的事故分析,我国2002年各种地形的事故分析,2.保持平面线形的均衡与连贯。直线与平曲线的组合长直线的尽头避免接小半径曲线,5.1平面线形设计,长大下坡小半径平曲线之害,线形指标900直线接125的平曲线山区高速公路设计速度60km/h3年事故统计：占平曲线上事故数的21%;事故形态:撞击外侧的桥梁护拦速度观测：弯道前的实际行驶速96km/h事故责任:驾驶员负全责,长直线的尽头避免接小半径曲线,5.1平面线形设计,短直线接大半径的平曲线平曲线与平曲线的组合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。,注意与纵断面设计相协调平原区道路铁路主要道路河流交叉,5.1平面线形设计,4.平曲线应有足够的长度平曲线的最小长度基本型曲线：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。,5.1平面线形设计,小偏角的平曲线长度：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。,5.1平面线形设计,小偏角曲线要求的平曲线长度,表中的为公路转角值（度），当2时，按=2计。,5.1平面线形设计,3.6平面线形的组合与衔接3.平面组合线形,（1）简单形曲线当一个弯道由直线与圆曲线组合时叫简单型曲线（simplecurve单圆曲线）,用于4级公路其它各级，当RRP(不设超高最小半径),可用于高速公路？,平面线形要素的组合类型,简单形（1）定义：当一个弯道由直线与圆曲线组合时叫简单型曲线（simplecurve单圆曲线）,用于4级公路其它各级，当RRP(不设超高最小半径),可用于高速公路？,平面线形要素的组合类型,基本形（1）定义：当按直线回旋线（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A1A2时，叫非对称基本型，A1:A2应不大于2.0。l：L：l：左右A的取值符合有关要求（R/3）AR,平面线形要素的组合类型,（2）组合要求基本形设计时，为使线形协调，A值的选择最好使回旋线、圆曲线、回旋线的长度以大致接近为宜（但在许多情况下是无法做到的）。,S形（1）S形定义：两个反向圆曲线用两段反向回旋线连接的组合形式。,平面线形要素的组合类型,要求：S形相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。（A1/A2）应2，有条件（A1/A2）宜1.5，当A2200时，A1与A2之比应小于1.5。（R1/R2）2为宜,平面线形要素的组合类型,计算步骤：（1）先根据1、R1、Ls1，计算T1;（2）T2=D-T2根据S形的组合要求，假定Ls2（3）用T2、LS2、2计算R2。（4）检查R2是否符合S形的组合要求，如不能，重新调整计算。,平面线形要素的组合类型,卵形（1）定义：两同向的平曲线，按直线缓和曲线（A1）圆曲线（R1）缓和曲线（AF）圆曲线（R2）缓和曲线（A2）直线的顺序组合而成的线形。,卵形曲线,平面线形要素的组合类型,3.6平面线形的组合与衔接3.平面组合线形,（2）卵形曲线组合要求：大圆能完全包住小圆而且不是同心圆。卵型曲线用一个回旋线连接两个圆曲线R2/2AR2（R2为小圆半径）；,平面线形要素的组合类型,凸形（1）定义：两段同向缓和曲线之间不插入圆曲线而径相衔接的组合形式（圆曲线长度为零）,平面线形要素的组合类型,（2）组合要求：必须满足的几何条件：20=凸形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最小半径的规定。连接点附近最小0.3V的长度范围内，应保持以连接点的曲率半径确定的横坡度。（3）适用条件只有在路线严格受地形、地物限制处方可采用凸形。,平面线形要素的组合类型,复合形曲线（1）定义：将两个以上的同向回旋线在曲率相等处相互连接的线形。（2）组合要求：复合形的相邻两个回旋线参数之比以小于1：1.5为宜。（3）适用条件复合曲线在受地形条件限制，或互通式立体交叉的匝道设计中可采用,。,平面线形要素的组合类型,C形曲线（1）定义：两同向回旋线在曲率为零处径相连接（即连接处曲率为0，半径为）的组合线形。（2）适用条件C形曲线仅限于地形条件特殊困难，路线严格受限制时方可采用。,平面线形要素的组合类型,平面线形要素的组合类型,回头曲线,定义：转角接近、等于或大于180的曲线称为回头曲线。回头曲线一般由主曲线和两个副曲线组成。适用场合：三、四级公路越岭线路段，因地形、地质条件等的限制，采用自然展线难以达到要求时，可设置回头曲线。,湖南天门山,通天大道张家界天门山盘山公路,全长不到11公里,海拔从200米急剧提升至1200多米,多达九十九弯,弯弯紧连,层层叠起,宛若飞龙盘旋,直通天际,使人惊奇震撼,堪称天下第一公路奇观。,3.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。,断臂曲线之害,C型曲线,例：平原区某公路有两个交点间距为4797.54m，JD1=K7+231.38，偏角1=122420（左偏），半径R1=1200m；JD2为右偏，2=153250，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。,2,1,T1,T2,L1,L2,例：平原区某公路有两个交点间距为407.54m，JD1=K7+231.38，偏角1=122420（左偏），半径R1=1200m；JD2为右偏，2=153250，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。,解：（1）计算确定缓和曲线长度Ls1、Ls2：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：Ls1=R/2=12.2420/1801200/2=129.91取Ls1=130m则经计算得，T1=195.48m212.06取Ls2=150.90-20.02=150.86计算得，T2=212.06m,JD1曲线要素及主点里程桩号计算,R1=1200Ls1=1301=12.2420T1=195.48L1=389.82E1=7.66J1=1.14JD1=K7+231.38ZH1=K7+035.90HY1=K7+165.90QZ1=K7+230.81YH1=K7+295.72HZ1=K7+425.72,JD2里程桩号计算：,JD2=JD1+407.54-J1=7231.38+407.54-1.14=K7+637.78,JD2=JD1+交点间距-J1=HZ1+曲线间直线长度+T2,JD2曲线要素及主点里程桩号计算T2=207.06L2=422.21E2=10.23J2=1.91JD2=K7+637.78ZH2=K7+425.72HY2=K7+576.58QZ2=K7+636.83YH2=K7+697.07HZ2=K7+847.93,JD2=K7+637.78R2=1000Ls1=150.862=15.3250,JD2里程桩号计算：,纵断面线形设计要点纵坡均匀平顺起伏和缓坡长和竖曲线长短适当平面与纵断面组合设计协调填挖经济、平衡,5.2纵断面线形设计,工程与环境道路通行能力车辆行驶速度,5.2纵断面线形设计,纵坡极限值的运用,坡长不宜过短，以不小于设计速度9秒的行程为宜。对连续起伏的路段，坡度应尽量小，一般应争取到规定值的12倍。避免锯齿形纵断面,5.2纵断面线形设计,最短坡长,应选用较大的半径暗凹路段,5.2纵断面线形设计,竖曲线半径选用,断背曲线的改善,断背曲线,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”。,短直线,相邻竖曲线的衔接,5.2纵断面线形设计,纵断面上：避免能看到纵坡起伏三次以上。,浪形,长直线内多次变坡,锯齿形路段,长坡配长直线,5.2纵断面线形设计,平原、微丘山区沿河线越岭线山脊线山腰线,各种地形纵坡设计,纵断面线形设计一般原则纵坡和竖曲线各项规定，控制点要求根据设计速度、适应地形环境，反复调整凹凸竖曲线的设计合理连续上坡下坡要符合平均纵坡的影响长下坡不应接小半径凹形竖曲线或平曲线纵断面设计考虑排水要求回头曲线内不宜设竖曲线争取填挖平衡，移挖作填,5.2纵断面线形设计,纵断面设计中的高程控制条件（一）路基对纵断面的控制1、洪水位和地下水位对路基填土高度的要求沿河及受水浸淹的路线，路基设计高程路槽底距地下水或地表积水的高度,5.2纵断面线形设计,（一）路基对纵断面的控制2、特殊地区和不良地质地区路基对纵断面的控制软土和泥沼地区多年冻土地区盐渍土地区风沙地区雪害地区,5.2纵断面线形设计,（二）桥涵和通道对路线纵断面的控制1、桥涵和通道要求的最低路基设计高程2、桥上及桥头路线的纵坡（三）隧道对路线纵断面的控制（四）平面交叉对路线纵断面的控制,5.2纵断面线形设计,5.3平、纵线形组合设计,是否可以得出结论，认为道路条件在交通事故中的作用啥微不足道的？,会使道路设计者忽略自己的责任，在道路设计时只强调降低工程造价，而不注重为道路交通提供足够的安全保障。,在事故成因中的“人为失误和错误”，除少量事故是真正由于驾驶员粗心引起的以外，相当部分还与复杂困难的行驶条件有关，而困难的行驶条件则与道路设计以及养护有关。,国外学者在详细研究了1000多起事故后得到结论，那些通常被视为驾驶员的错误和失误导致的事故背后，隐含着40%左右的道路因素,5.3平、纵线形组合设计,一、视觉分析1.视觉分析的概念和意义视觉分析:视觉心理出发研究保持视觉的连续性，舒适感安全感视觉是连接道路与汽车的重要媒介。视觉分析是道路线形设计的有效手段。,对道路的空间线形周围自然景观沿线建筑的协调等，,2.视觉规律,驾驶员视觉随车速变化规律：注意力集中和心理紧张程度随车速的增加而增加。注意力集中点和视野距离随车速增加而增加。视角随车速的增加而小。,3.视觉分析方法,道路透视图:线形.全景.复合.动态等；三维动画；虚拟现实系统。,1)应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。2)平、纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。3)合成坡度应组合得当，以利于路面排水和行车安全。4)注意与道路周围环境的配合,组合设计原则,应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性,平、纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调,合成坡度应组合得当，以利于路面排水和行车安全,注意与道路周围环境的配合,注意与道路周围环境的配合,组合方法,组合方法,平纵线形组合的基本要求（1）前四种的组合（2）平曲线与竖曲线应相互重合，且“平包竖”（3）平曲线与竖曲线大小应保持均衡R平：R竖=1：1020（4）选择合适的合成坡度,平曲线与竖曲线应相互重合，且“平包竖,设计车速40km/h的公路，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得插入小半径平曲线,应避免的组合,避免将小半径的平曲线起终、讫点设在或接近竖曲线的顶部或底部,应避免