素质课道路平面与纵断面设计PPT课件

1、1 6.1 6.1 设计车速设计车速 道路设计车速是指道路设计车速是指当路段上各项道路设计特征符合规当路段上各项道路设计特征符合规定时，在气候条件、交通条件等均为良好的情况下，一定时，在气候条件、交通条件等均为良好的情况下，一般驾驶人员能安全、舒适行驶的最大行车速度。般驾驶人员能安全、舒适行驶的最大行车速度。 设计车速的大小对道路弯道半径、弯道超高、行车视距等线形要素的取值及设计起着决定作用。第1页/共48页26.2 道路平面设计 平面设计的主要内容 平面线形设计 弯道特殊设计123主要内容第2页/共48页3平面设计主要内容平面线形设计，同时要考虑行车视距沿线桥梁、隧道、道口、平面交叉口、广场

2、和停车场等的平面布设，分隔带以及其断口的平面布置、路侧带缘石断口的平面布置、公交站点的平面布置弯道部分的特别设计，如弯道加宽、弯道超高等道路照明及道路绿化的平面布置第3页/共48页4第4页/共48页5道路平面线型是由直线和平曲线构道路平面线型是由直线和平曲线构成。成。二、平面线型设计设计车速不高（40km/h）道路的平面线形由直线和圆曲线组成；车速较高时，道路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线组成第5页/共48页6直线圆曲线缓和曲线平面线形设计直线、圆曲线和缓和曲线及其组合关系的设计,同时兼顾纵断面与之组合的效果。 平面线形设计第6页/共48页71.1.直线直线直线设计应注意两个问题：一次直线长

3、度不能太长；不能太短特点：测设简单、前进方向明确、路线短捷最大直线长度：最大直线长度：国外有资料表明，直线最大长度以国外有资料表明，直线最大长度以小于小于180180秒秒( (即即3 3分种）行程分种）行程为限比较理想。为限比较理想。描述直线的指标：第7页/共48页8同向曲线间最小长度：对于设计速度60km/h的道路，同向曲线间的最小直线长度（m）宜大于或等于设计车速（kmh）数值的6倍；第8页/共48页9反向曲线间最小长度：反向曲线间最小长度：当设计车速当设计车速V V60kmh时，反向曲时，反向曲线间的最小直线长度（线间的最小直线长度（m m）宜大于或等于设计车速（）宜大于或等于设计车速（

4、kmkmh h）数值的数值的2 2倍。倍。当设计车速小于60kmh，地形条件困难时，直线长度可不受上述限制，但应满足设置缓和曲线的需要。第9页/共48页10圆曲线设计圆曲线设计2.圆曲线特点：测设简单、曲率固定，使用很普遍。合理确定曲线半径和曲线长度第10页/共48页11（1 1）圆曲线上车辆的受力特性）圆曲线上车辆的受力特性第11页/共48页12（2 2）圆曲线半径的确定）圆曲线半径的确定i iy y为弯道超高横坡度，朝向背向圆心的方向时为负值。为弯道超高横坡度，朝向背向圆心的方向时为负值。第12页/共48页13值的确定值的确定 汽车在弯道上行驶的前提条件之一是轮胎不在路面上滑移，汽车在弯道

5、上行驶的前提条件之一是轮胎不在路面上滑移，即：即：0 0；城市道路设计规范中，设超高的圆曲线半径，0.140.16；不设超高的最小曲线半径，0.067。 值受汽车行驶的稳定性、乘客的舒适性和运营的经济性等因素的影响。第13页/共48页14i iy y值的确定：值的确定： iyiy过大，超出轮胎与路面问的摩阻系数，则车辆有沿过大，超出轮胎与路面问的摩阻系数，则车辆有沿路面的合成坡度下滑的危险，因此，必须有：路面的合成坡度下滑的危险，因此，必须有：iy iy 0 0 城市道路设计规范城市道路设计规范规定的最大超高横坡度规定的最大超高横坡度为为2 26 6。设计车速（设计车速（km/h） 10080

6、60,5040,30,20iyiy （%）6542第14页/共48页15圆曲线最小半径的计算：圆曲线最小半径的计算：)(1272iVR第15页/共48页16（3 3）圆曲线长度的确定）圆曲线长度的确定 参照国外和国内的经验，圆曲线最小长度为车辆在参照国外和国内的经验，圆曲线最小长度为车辆在设计车速状态下的设计车速状态下的3S3S行程。行程。 第16页/共48页17缓和曲线必须是：缓和曲线必须是： 有足够的长度；有合理的曲线形式。有足够的长度；有合理的曲线形式。 3.缓和曲线问题：车速较高的道路上必需设置缓和曲线，理由是什么？缓和曲线用于连接直线与圆曲线第17页/共48页18 计算值取整为10M

7、或5M的倍数超高渐变率公式进行验算（1）缓和曲线最小长度旅客感觉舒适旅客感觉舒适RVLMins3)(0357.0行驶的时间3spiBLMins)(超高渐变率36.3)(VLMins2 . 1)(VLMinsRVLMins3)(036. 0L=Biy/p第18页/共48页19（2）缓和曲线的形式 缓和曲线的一般方程： rs=c； 回旋线与汽车行驶轨迹相一致，多采用回旋线。第19页/共48页20（3 3）不设缓和曲线的圆曲线半径）不设缓和曲线的圆曲线半径 设缓和曲线的圆曲线临界半径为： R=0.144VR=0.144V2 2不设缓和曲线的圆曲线最小半径为公式计算的2倍。第20页/共48页21总结：

8、平曲线最小长度总结：平曲线最小长度 （1 1）平曲线最小长度设缓和曲线的平曲线最小长度应为最小缓和曲线长度的2 2倍6S6S行程。 （2 2）圆曲线最小长度 对于不设缓和曲线的圆曲线，应保证3S3S行程。第21页/共48页224.4.行车视距行车视距 按车辆行驶状态要求，行车视距又分为停车视距、会车视距和超车视距。行车视距是指从驾驶员视线高度（1.11.2m），能见到汽车前方车道上高为10cm的物体顶点的距离内，沿行车道中心线量得的长度，计算单位常用米。第22页/共48页23（1 1）停车视距S S停)52()(2546 . 302021mSiVtVSSSSs停第23页/共48页24 （2 2

9、）会车视距）会车视距 S S会会S会=S11+S12+S21+S22+S02 S停第24页/共48页25（3）超车视距S超1101216 . 3tatVS226.3tVSS3 = 1516m)(6.3214ttVS 全超越视距= S1 +S2 +S3+S4第25页/共48页2643232SSSS超第26页/共48页27（4 4）平面视距的保证 因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视距是否能得到保证，如有遮挡时，则必须清除视距区内侧横净距内的障碍物 第27页/共48页28第28页/共48页29视距包络线的绘制视距包络线的绘制 首先将弯道平面图以首先将弯道平面图以1 1：5005001 1：200

10、200的比例尺展绘在的比例尺展绘在图纸上，标出内侧车道的中心线。图纸上，标出内侧车道的中心线。 第二步，从直线路段开始，在虚线上当的距离，量一个第二步，从直线路段开始，在虚线上当的距离，量一个视距视距S S，并标上首尾点，如图的，并标上首尾点，如图的1 11 1，2 22 2，3 33 3，10101010。间隔的距离机曲线半径大小和曲线长而定，通常。间隔的距离机曲线半径大小和曲线长而定，通常能将半个曲线分能将半个曲线分1010等分也就行了。等分也就行了。 第三步，将上面标准的视距长度线的首尾点连以直线第三步，将上面标准的视距长度线的首尾点连以直线（表示司机的视线）。（表示司机的视线）。 第四

11、步，作直线族的内切包络线，该线即为视距曲线。第四步，作直线族的内切包络线，该线即为视距曲线。 有了视距曲线，以内侧车道的中心线，便从图上量出有了视距曲线，以内侧车道的中心线，便从图上量出任一道路断面处的横净距任一道路断面处的横净距Z Z，从而为清除视线障碍提供理论，从而为清除视线障碍提供理论依据。依据。图解法确定视距切除范围第29页/共48页306.2.3 6.2.3 弯道特殊设计（超高和加宽弯道特殊设计（超高和加宽) )第30页/共48页31设置目的？包括 圆曲线路段-超高横坡度的确定 缓和曲线路段-超高缓和段设计 克服离心力，保证行车安全，在曲线段将双面坡做成单面坡。1. 弯道超高设计第3

12、1页/共48页32超高横坡度计算公式：设计车速（设计车速（km/h）1008060,5040,30,20iyiy （%）6542 -127RVi 2超piyBL pL)i -iLiyBH所以设超（第32页/共48页33（2 2）超高缓和段纵向过渡形式）超高缓和段纵向过渡形式城市快速路和大型立交桥上宜采用“直线改进式”和“曲线式”的过渡形式；一般道路可采用直线过渡式。 直线改进式直线式曲线式第33页/共48页34 定义：定义：汽车在曲线路段上行驶时，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最汽车在曲线路段上行驶时，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大。为适应汽车在平曲线上

13、行驶小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大。为适应汽车在平曲线上行驶时后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽时后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽度称为弯道加宽。度称为弯道加宽。 加宽目的加宽目的：避免汽车在弯道上行使时不侵占相邻车道。避免汽车在弯道上行使时不侵占相邻车道。 加宽条件：加宽条件：R250mR250m的曲线路段。的曲线路段。 加宽位置加宽位置：通常在弯道内侧。通常在弯道内侧。第34页/共48页35RVLLRRRVLRRRVLRR05. 0-eee05. 0ne05. 02e2e22212212022022铰链式车辆弯道加宽值）（多

14、车道加宽值）（双车道加宽值第35页/共48页366.36.3 道路纵断面设道路纵断面设计计第36页/共48页37二、设计内容二、设计内容 （一）纵坡设计； （二）竖曲线设计； （三）视距验算； （四）锯齿形街沟的设计； （五）平面及纵断面配合设计第37页/共48页38 四、纵坡度及坡长四、纵坡度及坡长 （一）纵坡度（一）纵坡度 最大纵坡是为保证车辆能以适当的车速在道路上安全行驶最大纵坡是为保证车辆能以适当的车速在道路上安全行驶而确定的纵坡最大值，其而确定的纵坡最大值，其数值大小与设计代表车型的动力性数值大小与设计代表车型的动力性能有关。能有关。 最小纵坡是最小纵坡是针对城市道路的特殊排水方式而

15、确定的针对城市道路的特殊排水方式而确定的。城城市道路设计规范市道路设计规范规定城市道路最小纵坡为规定城市道路最小纵坡为0.5，困难地方困难地方为为0.3。第38页/共48页39（二）坡长（二）坡长城市道路设计规范城市道路设计规范分别对机动车道纵坡限制长度和分别对机动车道纵坡限制长度和非机动车道纵坡限制长度作了明确规定。非机动车道纵坡限制长度作了明确规定。第39页/共48页40 为避免齿形纵断面出现，每一坡度线长度也不应过短，为避免齿形纵断面出现，每一坡度线长度也不应过短，坡长过短，道路纵坡变化频繁，将严重影响车辆行驶的平顺坡长过短，道路纵坡变化频繁，将严重影响车辆行驶的平顺性及道路线形美观。因

16、此，对性及道路线形美观。因此，对道路的最小纵坡长度道路的最小纵坡长度也应进行也应进行限制，通常是按限制，通常是按1010秒行程秒行程来考虑的。来考虑的。第40页/共48页41 五、竖曲线设计五、竖曲线设计 在两条相邻的纵坡线的交点处，明显存在一个折点，在两条相邻的纵坡线的交点处，明显存在一个折点，该点常称作变坡点。为了缓冲汽车行驶在变坡点处产生该点常称作变坡点。为了缓冲汽车行驶在变坡点处产生的冲击力，以及保证车辆的行车视距，的冲击力，以及保证车辆的行车视距，变坡点处必须设变坡点处必须设置适当的竖向曲线置适当的竖向曲线，这样不仅能改善线型，增加行车安，这样不仅能改善线型，增加行车安全感和舒适感，

17、并且便于道路排水。全感和舒适感，并且便于道路排水。 竖曲线型式一般采用二次抛物线。设计内容包括抛竖曲线型式一般采用二次抛物线。设计内容包括抛物线参数的确定和竖曲线长度两个方面。物线参数的确定和竖曲线长度两个方面。12i1i2i3凹型竖曲线 00凸型竖曲线 00第41页/共48页42（一）抛物线参数及坚曲线诸要素（一）抛物线参数及坚曲线诸要素 由于抛物线的参数由于抛物线的参数K K约等于曲线的曲率半径约等于曲线的曲率半径R R，竖，竖曲线设计一般方程为：曲线设计一般方程为： xixKy1221AB式中：式中：I2I2，i1i1分别为相邻坡段的纵坡度；分别为相邻坡段的纵坡度；LvLv为竖曲线长度；

18、为竖曲线长度；R R为竖曲线半径。为竖曲线半径。xiy1122Lv)x2i-(i第42页/共48页43x（1 1）竖曲线长度L L L = xB xA = Ri2-Ri1 =R(i2-i1)=R（2 2）竖曲线切线长T T： T T = = T T1 1 = = T T2 2 （3）竖曲线上任一点竖距h：Rxh22Rxh2222RLTV竖曲线要素计算公式：竖曲线要素计算公式：hxO圆心i2R第43页/共48页44（二）竖曲线最小长度（二）竖曲线最小长度 长度长度L Lv v不能太短。在纵断面设计中，决定竖曲线最小长不能太短。在纵断面设计中，决定竖曲线最小长度的因素主要有三个：度的因素主要有三个： 1 1限制离心力过大限制离心力过大 L Lminmin=R=R=V=V2 2 /(127F/G) /(