道路勘测设计第三章平面设计

1、3.1 3.1 概述概述3.3 3.3 圆曲线圆曲线3.4 3.4 缓和曲线缓和曲线3.2 3.2 直线直线3.5 3.5 平面线形设计平面线形设计3.6 3.6 行车视距行车视距3.7 3.7 道路平面设计成果道路平面设计成果(1)(1)路线路线(2)(2)路线的平面路线的平面(3)(3)路线的纵断面路线的纵断面 (4)(4)路线的横断面路线的横断面图图3-1 3-1 公路的平面、纵断面示意图公路的平面、纵断面示意图3.1.1 3.1.1 路线路线3.1 3.1 概述概述3.1.2 3.1.2 平面线形设计的基本要求平面线形设计的基本要求(1)(1)汽车行驶轨迹汽车行驶轨迹轨迹在几何性质上有

2、以下特征：轨迹在几何性质上有以下特征：1) 1) 轨迹轨迹连续圆滑连续圆滑，即在任何一点上不出现错头、折点。，即在任何一点上不出现错头、折点。 3-2 3-2 不连续的路线不连续的路线3-3 3-3 曲率不连续的路线曲率不连续的路线3-4 3-4 曲率连续的路线曲率连续的路线2 2）曲率连续。即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。）曲率连续。即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。3 3）曲率变化率连续。即轨迹上任一点不出现两个曲率变曲率变化率连续。即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。化率的值。(2)(2)平面线形要素平面线形要素 现代道路平面线形正是由上述三种基本线形现代道路平面线形正是由上述三种

3、基本线形直线、直线、圆曲线、缓和曲线圆曲线、缓和曲线构成的，称为平面线形三要素。构成的，称为平面线形三要素。 (1) (1)两点之间以直线为最短，具有路线短，行车方向两点之间以直线为最短，具有路线短，行车方向明显等特点。明显等特点。 3.2.1 3.2.1 直线的特点直线的特点(2)(2)汽车在直线上行驶受力简单，驾驶操作容易。汽车在直线上行驶受力简单，驾驶操作容易。 (3)(3)直线线形简单直线线形简单, ,测设简单。测设简单。 3.2 3.2 直线直线 (4) (4)从行车安全和线形的美观来看，过长的直线，线从行车安全和线形的美观来看，过长的直线，线形呆板，行车单调，易使司机产生疲劳，也容

4、易发生超形呆板，行车单调，易使司机产生疲劳，也容易发生超车和超速行驶，行车时司机难以估计车间距离。车和超速行驶，行车时司机难以估计车间距离。 (5) (5)直线虽然方向明确，但只能满足两个控制点的要直线虽然方向明确，但只能满足两个控制点的要求，难于与地形相协调。求，难于与地形相协调。3.2.2 3.2.2 直线的运用直线的运用(1)(1)直线的适应场合直线的适应场合 1 1）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地。）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地。 2 2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为）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。主的地区。3 3）

5、过长过大的桥梁、隧道等构造物路段。）过长过大的桥梁、隧道等构造物路段。 1 1）长直线上纵坡不宜过大。）长直线上纵坡不宜过大。(2)(2)长直线的限制长直线的限制2 2）长直线与大半径凹竖曲线组合为宜。）长直线与大半径凹竖曲线组合为宜。 3 3）道路两侧过于空旷时，宜采取措施，以改善单调的）道路两侧过于空旷时，宜采取措施，以改善单调的景观。景观。 4 4）长直线下坡方向尽头的平曲线应采取相应的措施。）长直线下坡方向尽头的平曲线应采取相应的措施。 直线的长度直线的长度不宜过大不宜过大。4 4）路线交叉点及其前后路段。）路线交叉点及其前后路段。5 5）双车道公路提供超车的路段。）双车道公路提供超车

6、的路段。 3-5 3-5 道路图片道路图片（3 3） 直线的最小长度直线的最小长度1 1）同向圆曲线间的直线最小长度）同向圆曲线间的直线最小长度 当设计速度当设计速度60km/h60km/h时，同向曲线间的直线最小时，同向曲线间的直线最小长度以不小于设计速度的长度以不小于设计速度的6 6倍为宜。倍为宜。 3-6 3-6 同向曲线同向曲线3-7 3-7 同向曲线间插入短直线同向曲线间插入短直线3-8 3-8 反向曲线反向曲线 规范规范规定，当设计规定，当设计车速车速60km/h60km/h时，反向曲线时，反向曲线间最小直线长度间最小直线长度( (以以m m计计) )以不以不小于设计速度小于设计速

7、度( (以以km/hkm/h计计) )的的2 2倍为宜。倍为宜。 3.3 3.3 圆曲线圆曲线3.3.1 3.3.1 圆曲线的几何要素圆曲线的几何要素3-93-9 圆曲线几何元素圆曲线几何元素RRL01745. 01802tanRT ) 12(secRELTJ 2J超距或校对值超距或校对值E外距外距2 2）反向圆曲线间的直线最小长度）反向圆曲线间的直线最小长度（1 1）曲率是常数，故测设和计算简单。）曲率是常数，故测设和计算简单。 3.3.2 3.3.2 圆曲线的线形特征圆曲线的线形特征（2 2）比直线更能适应地形的变化。）比直线更能适应地形的变化。 （3 3）较大半径的圆曲线线形美观、顺适、

8、行车舒适。）较大半径的圆曲线线形美观、顺适、行车舒适。 （4 4）汽车在小半径的圆曲线上内侧行驶时，视距条件差。）汽车在小半径的圆曲线上内侧行驶时，视距条件差。 （5 5）比在直线上行驶）比在直线上行驶多占用道路宽度多占用道路宽度。 3.3.3 3.3.3 圆曲线的半径圆曲线的半径（1 1）公式：）公式：)(1272hiVR1 1）横向力系数）横向力系数16. 011. 02 2）超高横坡度）超高横坡度表表3-1 各级公路圆曲线最大超高值各级公路圆曲线最大超高值表表3-2 车速受限制时最大超高值车速受限制时最大超高值表表3-3 城市道路圆曲线最大超高值城市道路圆曲线最大超高值最小超高值应与该公

9、路直线部分的正常最小超高值应与该公路直线部分的正常路拱横坡度值一致。路拱横坡度值一致。1 1）极限最小半径）极限最小半径按设计速度行驶的车辆，能保证安全行车的最小允许速度。按设计速度行驶的车辆，能保证安全行车的最小允许速度。（2 2）最小半径）最小半径表表3-4 圆曲线最小半径的横向力系数和超高值圆曲线最小半径的横向力系数和超高值2 2）一般最小半径）一般最小半径 按设计速度行驶的车辆能保证其按设计速度行驶的车辆能保证其安全性安全性和和舒适性舒适性的最小的最小半径，它是通常情况下推荐采用的最小半径值。半径，它是通常情况下推荐采用的最小半径值。3 3）不设超高最小半径）不设超高最小半径 当平曲线

10、半径较大时，靠轮胎与路面的摩阻力就足以保当平曲线半径较大时，靠轮胎与路面的摩阻力就足以保证汽车安全行驶所采用的最小半径。证汽车安全行驶所采用的最小半径。 表表3-5 圆曲线最小半径一般值的横向力系数和超高值圆曲线最小半径一般值的横向力系数和超高值表表3-6 圆曲线最小半径一般值的横向力系数和超高值圆曲线最小半径一般值的横向力系数和超高值表表3-8 城市道路圆曲线最小半径城市道路圆曲线最小半径表表3-7 3-7 公路圆曲线最小半径公路圆曲线最小半径3.3.4 3.3.4 圆曲线半径的确定圆曲线半径的确定 （1 1）在地形条件许可时，应力求使半径尽可能接近不设超在地形条件许可时，应力求使半径尽可能

11、接近不设超高最小半径；高最小半径； （2 2）设置圆曲线时应与地形相适应，以采用超高）设置圆曲线时应与地形相适应，以采用超高为为2%4%的圆曲线半径；的圆曲线半径； （3 3）地形条件受限制时，应尽量采用大于或接近于一般最）地形条件受限制时，应尽量采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；小半径的圆曲线半径； （4 4）地形条件特别困难不得已时，方可采用极限最小半径；）地形条件特别困难不得已时，方可采用极限最小半径； 规范规范规定道路平面线形圆曲线的最大半径一般不规定道路平面线形圆曲线的最大半径一般不超过超过1000010000m m。 （3 3）圆曲线最大半径的计算）圆曲线最大半径的计算 （

12、5 5）应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡）应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形；的曲线线形； （6 6）应同纵面线形相配合，避免小半径曲线同陡坡相）应同纵面线形相配合，避免小半径曲线同陡坡相重叠；重叠； 3.3.5 3.3.5 圆曲线的计算圆曲线的计算3-93-9 圆曲线几何元素圆曲线几何元素TJDZY)()(桩号桩号LZYYZ)()(桩号桩号2)()(LYZQZ桩号桩号2)()(JQZJD桩号桩号1)1)曲率连续变化，便于车辆曲率连续变化，便于车辆遵循遵循 （1 1）缓和曲线的作用）缓和曲线的作用2)2)离心加速度逐渐变化，乘客离心加速度逐渐变化，乘客感觉舒适感觉舒

13、适 3)3)超高横坡度及加宽逐渐变化，超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加平稳行车更加平稳 4)4)与圆曲线配合，增加线型美观与圆曲线配合，增加线型美观 图图3-10 3-10 直线与曲线连接效果图直线与曲线连接效果图3.4.1 3.4.1 缓和曲线的作用与性质缓和曲线的作用与性质3.4 3.4 缓和曲线缓和曲线（2 2）缓和曲线的性质）缓和曲线的性质图图3-11 3-11 汽车转弯简化图汽车转弯简化图Crl 3.4.23.4.2回旋线作为缓和曲线回旋线作为缓和曲线2Arl ssRLAARL或2（1 1）回旋线的数学表达式）回旋线的数学表达式图图3-12 3-12 回旋线图回旋线图rddl 代入

14、将2Arl dAldl2dlAdl2222Al 图图3-12 3-12 回旋线图回旋线图cos dldxsin dldy222Al 8945345640AlAllx 10116723422403366AlAlAly在回旋线终点：在回旋线终点： 45230345640RLRLLxxsss 563420422403366RLRLRLyysssdlAdl2 4523345640rlrllx 56342422403366rlrlrly672345336640AlAlyAllx（2 2）平曲线的几何要素）平曲线的几何要素222Al2Ar 2Al rlAl2222图图3-13 3-13 回旋线要素回旋线要

15、素yctgxTLsinyTk3arctanxysinya 用用切线支距法敷设缓和曲线切线支距法敷设缓和曲线1 1）回旋线上任意点）回旋线上任意点P P的计算公式的计算公式3-14 3-14 基本型平曲线基本型平曲线232402RLLqss342238424RLRLpssRLs6479.280qPRT2tan)(sLRL2180)2(0RpRE2sec)(LTJ 22)2)有缓和曲线的道路平曲线的几何要素有缓和曲线的道路平曲线的几何要素3-14 3-14 基本型平曲线基本型平曲线3)3)用切线支距法敷设的圆曲线公式用切线支距法敷设的圆曲线公式)cos1 (sinmmRpyRqxRLlSmm)2(

16、6479.28TJDZH)()(桩号桩号)()()(sLLHYHZ桩号桩号)2(21)()(sLLYHQZ桩号桩号4)4)主点桩号计算主点桩号计算sLZHHY)()(桩号桩号sLHZYH)()(桩号桩号2)()(JQZJD桩号桩号1 1）从控制离心加速度的变化率考虑）从控制离心加速度的变化率考虑 sssLRVRLvvLRvtap.0214. 0332RVLs3036. 02 2）司机操作反应时间）司机操作反应时间 tVvtLs6 . 3VVLs83. 06 . 333.4.3 3.4.3 缓和曲线的长度及参数缓和曲线的长度及参数(1)(1)缓和曲线的最小长度缓和曲线的最小长度3 3）行车道外侧

17、超高变化率）行车道外侧超高变化率 piBLsB-B-旋转轴至行车道路缘带外侧边缘的宽度旋转轴至行车道路缘带外侧边缘的宽度/m /m 4 4）根据视觉条件和实践研究）根据视觉条件和实践研究 i- -超高横坡度与路拱坡度的代数差超高横坡度与路拱坡度的代数差p-p-适当的超高渐变率适当的超高渐变率 RRA3注意：注意： 适宜的回旋曲线适宜的回旋曲线角为角为 。293由以上可得大致关系如下：由以上可得大致关系如下： 3-16 A3-16 A和和R R的关系的关系RRLS9表表3-49 3-49 各级公路缓和曲线最小长度各级公路缓和曲线最小长度sL表表3-10 3-10 城市道路缓和曲线最小长度城市道路

18、缓和曲线最小长度sL3.4.4 3.4.4 缓和曲线的省略缓和曲线的省略3-17 3-17 基本型平曲线基本型平曲线（1 1）直线与圆曲线间）直线与圆曲线间缓和曲线的省略缓和曲线的省略 1) 1)公路路线设计规范公路路线设计规范中中规定，当圆曲线半径大于或等规定，当圆曲线半径大于或等于表于表3-63-6中不设超高的圆曲线最中不设超高的圆曲线最小半径小半径”时，可不设缓和曲线。时，可不设缓和曲线。 表表3-11 3-11 公路圆曲线最小半径公路圆曲线最小半径 2) 2)四级公路的超高与加宽过渡段应设在紧接圆曲线起点四级公路的超高与加宽过渡段应设在紧接圆曲线起点或终点的或终点的直线直线上。上。 3

19、) 3) 城市道路设计规范城市道路设计规范规定，当设计速度小于规定，当设计速度小于40km/h40km/h时，可省略缓和曲线；大于时，可省略缓和曲线；大于40km/h40km/h，当半径大于，当半径大于不设缓和曲线不设缓和曲线最小圆曲线半径时，缓和曲线可以省略。最小圆曲线半径时，缓和曲线可以省略。 表表3-12 城市道路圆曲线最小半径城市道路圆曲线最小半径（2 2）半径不同的）半径不同的同向同向圆曲线间缓和曲线的省略圆曲线间缓和曲线的省略 1) 1)小圆半径大于不设超高圆曲线最小半径时，可以省小圆半径大于不设超高圆曲线最小半径时，可以省略缓和曲线。略缓和曲线。 2 2）小圆半径大于表）小圆半径

20、大于表3-83-8中所列半径，且符合下列条件中所列半径，且符合下列条件之一时，均可省略缓和曲线：之一时，均可省略缓和曲线： 表表3-13 3-13 复曲线中小圆临界曲线半径复曲线中小圆临界曲线半径表表3-14 回旋线最小长度回旋线最小长度 （1 1）小圆曲线按规定设置相当于最小缓和曲线长的回旋）小圆曲线按规定设置相当于最小缓和曲线长的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过不超过0.10m0.10m。 （2 2）设计速度）设计速度80km/h80km/h时，大圆半径（时，大圆半径（R R1 1）与小圆半径）与小圆半径(R(R2 2) )之比小于之比小于1.51.5

21、。 （3 3）设计速度）设计速度80km/h80km/h时，大圆半径（时，大圆半径（R R1 1）与小圆半径）与小圆半径(R(R2 2) )之比小于之比小于2 2。 3.5.1 3.5.1 平面线形设计的一般规定平面线形设计的一般规定 3.5 3.5 平面线形设计平面线形设计 （1 1）平面线形应直捷、连续、均衡，并与）平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形相适应地形相适应，与，与周围环境相协调周围环境相协调。 3-18 3-18 道路图片道路图片 （2 2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并宜选用较）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并宜选用较大的圆曲线半径。大的圆曲线半径。 （3 3）两同

22、向圆曲线间应设有足够长度的直线，否则应调整线）两同向圆曲线间应设有足够长度的直线，否则应调整线形设置为单曲线或复曲线。形设置为单曲线或复曲线。（4 4）两反向圆曲线间不应设置短直线段，否则应调整线形设）两反向圆曲线间不应设置短直线段，否则应调整线形设置为置为S S形曲线。形曲线。（5 5）六车道及其以上的高速公路，同向或反向圆曲线间插入的）六车道及其以上的高速公路，同向或反向圆曲线间插入的直线长度，还应符合路基外侧边缘超高过渡渐变率规定的要求。直线长度，还应符合路基外侧边缘超高过渡渐变率规定的要求。（6 6）保持平面线形的均衡与连贯。）保持平面线形的均衡与连贯。 （7 7）设计速度等于或小于）

23、设计速度等于或小于40km/h40km/h的双车道公路，应避免连续急弯的双车道公路，应避免连续急弯的线形。的线形。 3-18 3-18 道路图片道路图片3.5.2 3.5.2 平面线形要素的组合平面线形要素的组合 平面线形要素的组合类型有简单型、平面线形要素的组合类型有简单型、基本型、基本型、S S型、卵型、卵形形、凸形、复合型、凸形、复合型、C C型。型。 设计速度大于或等于设计速度大于或等于60km/h60km/h时，回旋线应作为线形要素时，回旋线应作为线形要素加以运用。加以运用。（1 1）简单型曲线）简单型曲线3-19 简单型平曲线简单型平曲线3-20 基本型平曲线基本型平曲线回旋线，圆

24、曲线，回旋线的长度以大致回旋线，圆曲线，回旋线的长度以大致相等相等为宜。为宜。 （2 2）基本型曲线）基本型曲线 两个回旋线的参数值亦可以根据地形条件设计成两个回旋线的参数值亦可以根据地形条件设计成非对称非对称的曲线，但应：的曲线，但应： 2:21AA3-21 S S形形221RR1)1)回旋线参数宜相等。回旋线参数宜相等。3) 3) S型两圆曲线半径之比不宜过大型两圆曲线半径之比不宜过大2)2)当采用不同的回旋参数时，当采用不同的回旋参数时，A1A1与与A2A2之比应小于之比应小于2.02.0，有条，有条件时以小于件时以小于1.51.5为宜。当为宜。当A2200A2200时，时，A1A1与与

25、A2A2之比应小于之比应小于1.51.5。 （3 3）S S型曲线型曲线3-22 卵形卵形8 . 02 . 012RR03. 0003. 02RD（4 4）卵形）卵形1）卵型上的回旋线参数）卵型上的回旋线参数A：R2/2AR2 ; 式中：式中：A：回旋线参数；：回旋线参数；R2：小圆半径（：小圆半径（m） 2 2）两圆曲线半径之比宜满足下式：）两圆曲线半径之比宜满足下式：3 3）两圆曲线间距宜满足下式：）两圆曲线间距宜满足下式：3-23 凸形凸形3-24 复合型复合型（5 5）凸形）凸形（6 6）复合型）复合型两回旋线参数之比小于两回旋线参数之比小于1.5。 3-25 C C形形（7 7）C

26、C形形3.5.3 3.5.3 平曲线的长度平曲线的长度（1 1）平曲线的最小长度）平曲线的最小长度表表3-15 平曲线最小长度平曲线最小长度表表3-16 公路转角小于或等于公路转角小于或等于7时的平曲线长度时的平曲线长度（2）公路转角小于）公路转角小于7的平曲线长度的平曲线长度 注注:表中表中为线路转角值为线路转角值(),当当2 时时,按按=2 计算计算3-26 视距视距3.6 3.6 行车视距行车视距 行车视距是汽车在行驶中，当发现障碍物后，能及时行车视距是汽车在行驶中，当发现障碍物后，能及时采取措施，防止发生交通事故所需要的必须的采取措施，防止发生交通事故所需要的必须的最小最小距离。距离。

27、 3-26 视距视距3-26 视距视距3-26 视距视距3-26 视距视距 根据驾驶员所采用措施的不同，行车视距可分为停车根据驾驶员所采用措施的不同，行车视距可分为停车视距、会车视距、错车视距和超车视距。视距、会车视距、错车视距和超车视距。3.6.1 3.6.1 视距的种类视距的种类3-27 超车视距图示超车视距图示表表3-17 3-17 二、三、四级公路停车视距、会车视距与超车视距二、三、四级公路停车视距、会车视距与超车视距3.6.2 3.6.2 视距的标准及运用视距的标准及运用（1 1）高速公路和一级公路应满足）高速公路和一级公路应满足停车视距停车视距的要求。的要求。 （2 2）二、三、四级公路应满足）二、三、四级公路应满足会车视距会车视距的要求，其长度不的要求，其长度不应小于停车视距的应小于停车视距的2 2倍。倍。 （3 3）具有干线功能二级公路，宜在具有干线功能二级公路，宜在3min的行驶时间内，提的行驶时间内，提供一次满足供一次满足超车视距超车视距要求的超车路段。要求的超车路段。4）高速公路、一级公路以及大型车比例高的二、三级公路的）高速公路、一级公路以及大型车比例高的二、三级公路的下坡路段，应采用下坡路段，应采用下坡段下坡段货车货车停车视距停车视距对相关路段进行检验。