城市道路与市政工程第二讲城市道路平面设计

城市道路与市政工程

第二讲城镇道路平面

线形设计平面设计主要内容

平面线形设计（直线、圆曲线、缓和曲线设计）弯道设计：弯道加宽、弯道超高城镇道路平面定线城镇道路平面图第一节概述

城镇道路平面设计是在城镇道路系统规划的基础上，根据路线走向，路与路之间的方位关系，确定中线具体位置，选择合适平面线形及各种设施的平面布置。

原则：符合城镇总体规划

处理好地形、地质、水文

曲线与直线，加宽，超高

各种设施

分期时，近远结合

平面基本线形

平面线形：道路中心线在平面上的投影线。

直线：曲率K=0圆曲线：曲率K=常数缓和曲线：曲率K=变数；道路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线三种组合而成，“平面线形三要素”。直线

直线适用于地形平坦、视线目标无障碍处。在平原区，直线作为主要线形要素是适宜的。直线有测设简单、前进方向明确、路线短捷等优点，直线路段能提供较好的超车条件。

但直线过长、街道景色单调，往往会出现过高的车速或司机由于缺乏警觉易疲劳而发生事故。描述直线的指标①最大直线长度最大直线长度的量化还是一个需要研究的课题，目前各国有不同的处理方法，德国和日本规定20V(单位为米，V为计算行车速度，用公里/小时为单位)，美国为180s的行程。最大直线长度不必太拘泥，最小长度应该保证。描述直线的指标描述直直线的的指标标第二节节道道路平平面设设计《公路勘勘测设设计》（1）确定定最小小半径径的原原则圆曲线线最小小半径径是以以汽车车在曲曲线部部分能能安全全而又又顺适适地行行驶所所需要要的条条件，，而确确定的的圆曲曲线最最小半半径的的实质质是汽汽车行行驶在在公路路曲线线部分分时所所产生生的离离心力力等横横向力力不超超过轮轮胎与与路面面的摩摩阻力力所允允许的的界限限。不产生生横向向滑移移。圆曲线线半径径的确确定道路的的圆曲曲线半半径，，宜≥≥不设设超高高最小小半径径。当受地形条条件限制时时，可采用用设超高推推荐半径值值；当地形条件件特别困难难时，可采采用设超高高最小半径径值。描述圆曲线线的指标（（2）——最小圆曲线线长度最小圆曲线线长度：汽汽车在道路路曲线段行行驶时，如如果曲线很很短，司机机操作方向向盘频繁，，在高速驾驾驶的情况况下是危险险的，圆曲曲线宜有大大于3s的行程。缓和曲线缓和曲线：：它是设置置在直线与与圆曲线之之间或半径径相差较大大的两个圆圆曲线之间间的一种曲曲率连续变变化的曲线线。使直线线和圆曲线线之间过渡渡平稳，行行车舒适，，作为超高高、加宽的的缓和带。。缓和曲线的的指标（1）——不设缓和曲曲线的最小小圆曲线半半径设计车速大大于40km/h时，圆曲线线半径大于于不设缓和和曲线的最最小圆曲线线半径时，，直线与圆圆曲线可直直接连接。。缓和曲线的的指标（2）——缓和曲线最最小长度缓和曲线最最小长度应应满足三方方面要求：：曲率逐渐渐变化，乘乘客感觉舒舒适；行车车时间不宜宜太短；超超高过渡宜宜平缓。。二、平曲线线计算圆曲线计算算（1）——曲线要素计计算圆曲线计算算（2）——主点桩号计计算例题：某单单圆曲线，，交点桩号号为k1＋600，转角α为300，若该曲线线外半径取取400米，试进行行曲线要素素和主点桩桩号计算。。作业某城市交通通干道的设设计行车速速度为40km/h,路线跨越河河流,要求桥头至至少要有40米的直线段段，由桥头头至路线转转折点的距距离为200米,转折角为38度(见附图)。试求不设设超高的平平曲线最大大可能半径径Rmax的数值。缓和曲线一、缓和曲曲线：指在在直线与圆圆曲线之间间或者半径径相差较大大的两个转转向相同圆圆曲线之间间设置的一一种曲率连连续变化的的曲线。设置目的：缓和离心心加速度的的急骤变化化，且使驾驾驶员容易易做到匀顺顺地操纵方方向盘，提提高视觉的的平顺度，，保持线形形的连续性性。设置位置：设置在直直线与圆曲曲线间或不不同半径的的两圆曲线线之间缓和曲线的的形式：回旋线、、双纽曲线线、抛物线线、多心复复曲线等。。基本形式：因回旋线线与汽车行行驶轨迹相相一致，多多采用回旋旋线，回旋旋线方程为为r×L=A2(A为回旋线参参数）缓和曲线特特征1)缓和曲线曲曲率渐变，，设于直线线与圆曲线线间，其线线形符合汽汽车转弯时时的行车轨轨迹，从而而使线形缓缓和，消除除了曲率突突变点。2)由于曲率渐渐变，使道道路线形顺顺适美观，，有良好的的视觉效果果和心理作作用感。3)在直线和圆圆曲线间加加入缓和曲曲线后，使使平面线形形更为灵活活，线形自自由度提高高，更能与与地形、地地物及环境境相适应、、协调、配配合，使平平面线形布布置更加灵灵活、经济济、合理。。4)与圆曲线相相比，缓和和曲线计算算及测设均均较复杂。。汽车在弯道道上行驶轨轨迹缓和曲线的的作用线形缓和：：直线与圆曲曲线相连，，在连接处处形成曲率率突变点。。这种组合合线形视觉觉效果差，，有折点和和扭曲现象象。加入缓缓和曲线，，则曲率渐渐变，线形形圆滑，有有良好的视视觉效果和和心理作用用感。行车缓和:汽车由直线线直接驶入入圆曲线其其离心力发发生了突变变，使行车车舒适感和和安全感受受到影响。。从司机转转弯操纵来来看，汽车车前轮转向向角逐渐变变化，其中中间需要插插入一逐渐渐变化的缓缓和曲线，，才能保持持在车速一一定的情况况下使汽车车前轮的转转向角从0至逐渐转向向，从而有有利于驾驶驶员操纵方方向盘。超高和加宽宽缓和:为适应汽车车转弯的特特点，公路路在圆曲线线上设置有有超高和加加宽。设置置超高和加加宽也需要要有一个缓缓和过渡段段。二、缓和曲曲线长度的的计算（一）按离离心加速度度变化率计计算（舒适适性）Ls=0.036V3/R（二）按行行车时间不不宜太短（（3s）Ls≥Vt/3.6=0.83V（三）超高高过渡应平平缓L=R/9~R设计道路时时，应符合合规范中规规定的缓和和曲线最小小长度。平面线形，，过去多采采用长直线线、短曲线线的形式，，一般是首首先设置直直线，然后后用曲线连连接。随着车速的的提高及交交通量的增增长，对于于高等级道道路已趋于于以曲线为为主的设计计，即结合合地形拟定定曲线，再再连以缓和和曲线或直直线的方法法，使路线线在满足行行车动力要要求的条件件和视觉舒舒顺前提下下，增加了了结合地形形设置线形形的自由，，使线形的的经济效益益较为显著著，并保证证行车的高高速和安全全。思小（思茅茅至小勐养养）高速公公路三、不设缓缓和曲线的的平曲线半半径当位移量△△R小于0.20m时，可不设设缓和曲线线。由△R=Ls2/(24R),Ls=Vt/3.6,△R=0.20m,t=3s可得：R=0.144V2设计时应符符合规范中中规定的数数值四、缓和曲曲线要素计计算切线总长外矢距曲线总长超距缓和曲线基基本形式缓和曲线上上里程桩的的编制直缓点:ZH桩号=JD桩号-Th缓圆点：HY桩号=ZH桩号＋Ls缓直点:HZ桩号=HY桩号＋L－Ls圆缓点：YH桩号=HZ桩号-Ls曲中点:QZ桩号=YH桩号-(L-Ls)/2验算：JD桩号=QZ桩号+D/2五、平曲线线最小长度度（一）曲线线过短，司司机操作困困难（6s行程）L=1.67V（二）满足足离心加速速度变化率率的要求L=0.036V3/R（三）满足足视觉要求求当转角α<7°时，为便于于识别曲线线，避免产产生错觉，，宜控制曲曲线最小长长度符合规规范要求。。【例】某城市道路路有一弯道道R=250M，缓和曲线线长Ls=50米，交点JD的桩号为K17+568.38，转角α=38ºº30′00″,试计算该曲曲线上设置置缓和曲线线后曲线各各要素及五五个基本桩桩的里程。。作业已知R=200m,α=43º16′00″,Ls=75m,JD=K10+254.68求曲线要素素与里程桩桩号。第三节城城镇道路路平面定线线纸上定线：：直接定一纸纸上定线线一、纸上确确定路线1．定导向线线1）在大比例例地形图上上研究路线线布局，拟定路线可可能方案，并详细比比较选定合合适方案(具体作法同同实地路线线布局)。2）纸上放坡，根据等高高线间距h及平均纵坡坡(5％～5.5%)，计算相邻邻等高线间间距使等高线开开度放到a，进行纸上上放坡。纸上放坡定导向线3)作导向线分析研究坡坡度线A、a、b、c、d，*..，D，检查其利利用地形和和避越障碍碍的情况，，进一步移移动线位确确定中间的的控制点。。如图，C处从陡岩中中间穿过，，B处有利的回回头地点也也没有利用用上(偏低)，如将两处处位置向上上方移动，，定B、C为中间控制制点，既可可分为AB、BC、CD三段，分别别调整坡度度重新放坡坡，得出折线称“导向线”。2．修正导向向线，定平平面试线导向线仍是是条折线，，还应根据据技术标准准的要求，，结合横坡坡变化情况况，确定必必须通过的的点作修正正导向线，，然后用““以点连线线，以线交交点”的办办法定出平平面试线，，反复试线线最后确定定出交点。。如地形变变化不大，，采用的地地形图比例例又较小，，则纸上定定线即可结结束，如图图中粗实线线。3．为了使路路线更为经经济合理，，当地形较较复杂，又又有大比例例尺地形图图时，可在在平面试线线的基础上上敷设曲线线，确定中中桩，做出出纵断面、、横断面，，然后在横横断面上用用透明模板板确定路中中线的最佳佳位置(经济点位置置或控制点点位置)，分别按不不同性质用用不同符号号绘于平面面图上，这这些点的连连线则是一一条具有理理想纵坡、、横断面位位置最佳的的平面折线线，称为二二次导向线线。再进一一步根据二二次导向线线对路线线线位局部进进行修改，，最后定出出线位，如如图中的采采用线。纸上定线的的过程是一一个反复试试线、比较较、逐步趋趋于完善的的过程。定定线时要在在满足标准准的前提下下结合自然然条件，平平、纵、横横综合考虑虑，反复进进行，直到到满足为止止。二、实地放放线根据纸上确确定的路中中线与导线线(或地物特征征点)关系，即可可将路线位位置钉设到到实地，以以供详测和和施工之用用。实地放放线方法很很多，常用用的有穿线交点法法，拨角法法和直接定定交点法。。1．穿线交点点法穿线交点法法是根据平平面图上路路线与导线线的关系，，将纸上路路线的各条条边独立地地放到实地地，延长直直线即可在在实地放出出交点，具具体作法又又可有两种种：1）支距法如图，欲放出JD，可按以下下步骤进行行：A、在图上量量取支距，，如图中导导1-A、导2-B、导3-D等，量取时时每条边至至少应取三三点，以便便核对，并并且，尽可可能使这些些点在实地地能相互通通视。B、在实地放放支距。用用皮尺和方方向架(或经纬仪)即可按所量量支距定出出路线上各各点，如图图中A、B、D….各点，插上上花杆。C、穿线交点点。一般用用花杆穿线线的方法延延长各直线线即可交出出交点JD，路线直线线很长时，，可用经纬纬仪延长交交会。最后后现场检查查线位是否否合适，再再适当修改改，确定路路线位置。。2）解析法如图。其步骤如下下：A、计算路线线与导线的的夹角B、计算距离离C、放线2．拨角法拨角法是根根据图上求求得的经纬纬距计算每每条线的距距离、方向向、转角和和各控制桩桩的里程，，按此资料料直接拨角角量距定出出交点，不不必再穿线线定点。现现举例说明明方法步骤骤如下：1）内业计计算如如图，路线各各直线的的长度，，象限角角的计算算与解析析法相同同。2)外业放线线3．直接定定交点法法在地形平平坦、视视线开阔阔、路线线受限不不很严时时，路线线位置可可直接根根据地物物明显目目标确定定，如图交点JD即可由桥桥头和房房角的相相对距离离（50m和35m）量距交交会确定定。4．坐标法法二实实地地定线二、实地地定线1．一般情情况下定定线当路线不不受纵坡坡限制时时，定线线以平面面和横断断面为主主安排路路线。其其要点是是：以点定线线，以线线交点。。以点定线线，就是是在全面面布局和和逐段安安排确定定的控制制点间，，结合各各方面因因素进一一步确定定影响公公路中线线位置的的小控制制点，然然后，按按照这些些小控制制点，大大致穿出出道路直直线的方方法。以以线交点点，就是是在已定定小控制制点的基基础上结结合路线线标准和和前后路路线条件件，穿出出直线，，并延长长交出交交点。一般情况况下定线线(续)1)控制点的的加密。两控制点点之间，，一般不不可能作作直线(特别是地地形困难难、等级级较低的的公路)，常常需需要设置置交点，，使路线线转弯，，从而避避开障碍碍物，利利用有利利地形，，以达到到技术经经济的目目的。加加密控制制点，就就是在实实地寻找找控制和和影响路路中线位位置的具具体点位位。一般小控控制点有有经济性性和控制制性两种种控制点点。2)穿线定点点受各种因因素限制制的平面面位置控控制点比比较多，，而且这这些点在在平面上上的分布布又没有有一定的的规律，，另一方方面路线线受技术术标准和和平面线线形组合合的限制制，不可可能照顾顾到每一一个控制制点。因因此，穿穿线定点点，就是是根据技技术标准准和线形形组合的的要求，，满足控控制点和和照顾多多数经济济点，前前后考虑虑，用穿穿线的办办法延长长直线，，交出转转角点。。在进行穿穿线定点点时，除除要满足足技术指指标的要要求外，，还应注意以下下几方面面问题：（1）平线间间必须有有足够的的直线长长度；（2）同向平平曲线间间应避免免“断背曲线线”；在满足控控制点要要求的前前提下，，调整交交点位置置使路线线偏角较较小，交交点间距距较长，，以争取取较好线线形。穿线定点点（3）注意保保证行车车视距。。确定交交点位置置时，应应尽量避避免交点点正对山山嘴或其其它障碍碍物。（4）注意力力求平面面线形指指标均衡衡，保持持线形的的连续性性，长直直线尽头头应尽量量避免设设小半径径曲线；；路线绕绕避障碍碍物时，，要及早早转向，，以使线线形舒顺顺均衡。。（5）路线平平面弯曲曲要与纵纵面起伏伏相适应应协调。。在定线线中既要要防止由由于路线线平面过过直使纵纵面起伏伏很大，，造成大大填大挖挖现象，，又要避避免只求求纵面平平缓，而而使平面面随弯就就弯线形形很差现现象。在在复杂地地形地段段，可结结合纸上上移线来来求得平平、纵面面协调的的线形。。（6）长下坡坡尽头应应避免急急弯，以以利行车车安全。。（7）定线应应同时考考虑纵面面线形指指标，尽尽量少用用或不用用极限纵纵坡，越越岭线要要避免反反坡。穿线定点点（8）注意平平、纵面面组合线线形的要要求。（9）要考虑虑多数经经济控制制点的要要求，使使所穿直直线横向向填挖基基本平衡衡。所定定线形应应保证路路基横向向稳定性性和经济济性。根根据经验验，一般般要注意意暗弯勿勿多填、、明弯勿勿多挖，，这样，，既减少少土石方方又保证证路基稳稳定。（10）定线时时应注意意横向地地形、地地质、地地物控制制的要求求，做到到定的是是一条线线、考虑虑的是一一条带，，从整个个路带范范围来布布置路线线。（11）在横坡坡较陡的的路段，，应注意意结合路路基边坡坡加固措措施来安安排路线线，尽量量避免高高边坡和和长深的的路堑。。（12）注意路路线与桥桥涵和其其它特殊殊构造物物的配合合。3．曲线定定线经过穿线线交点确确定了路路线的交交点位置置，在交交点处还还需要根根据标准准结合地地形、地地物及其其它因素素选择适适宜的平平曲线半半径，控控制曲线线线位。。1)单交点法单交点是实地地定线最常采采用的方法之之一。它是用用一个交点来来确定一段单单圆曲线的插插设曲线方法法。方法简便便，适用于一一般转角不大大，实地能直直接钉设交点点时。单交点法半径R的大小，直接接影响曲线线线位，如图，当转角较大大，不同半径径可能使曲线线线位相差几几米甚至几十十米。线位的的移动将直接接影响线形、、工程数量及及路基稳定，，确定半径一一般结合地形形和其它因素素按以下控制制条件来选择择。单交点法①外距控制(即曲线中点控控制)如图根据弯道内侧侧的固定建筑筑物，确定曲曲线A点是不与其发发生干扰的控控制点，即可可用皮尺量出出控制的外距距值E，并测出转角角，即可反算算确定半径。。单交点法②切线控制(即曲线起、终终点控制)有时路线为了了控制曲线起起终点位置，，要求曲线的的切线长为一一定值，比如如相邻的反向向曲线间要求求一定的直线线长度，或者者要求桥头或或隧道洞口在在直线上等，，这时曲线半半径就由控制制的切线长来来选定。③曲线长控制制当路线转角较较小，为使曲曲线长度满足足最短曲线长长度，则曲线线半径最小值值可反算确定定。