城市道路的平面与纵断面设计

第六章城市道路的平面与纵断面设计道路中心线在平面上的投影线称为道路的平面线形。道路平面设计的一个主要内容就是关于平面线形的设计。道路的纵断面线形是指道路中心线保持各点高程不变沿里程展开后的立面投影线。纵断面设计的主要问题也是纵断面线形的设计。6.1设计车速道路设计车速，也称计算行车速度，是指道路几何设计所依据的车速。也就是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，一般驾驶人员能安全、舒适行驶的最大行车速度。

我国《城市道路设计规范》有关各类各级道路设计车速的规定参见表4-2。12346.2道路平面设计6.2.1平面设计原则及主要内容1.

平面设计的原则

①道路平面位置应按城市总体规划道路网布设，即道路平面设计应遵循城市道路网规划。

②道路平面线形设计应与地形、地质、水文条件等结合起来进行，并应符合各类各级道路的技术指标。③道路平面设计应处理好直线与平曲线的衔接，合理地设置缓和曲线、超高、加宽等，合理地确定行车视距并予以的保证。

④应根据道路类别、等级，合理地设置交叉口、沿线建筑物出入口、停车场出入口、分隔带断口、公共交通停靠站位置等。

⑤平面线形标准需分期实施时，应满足近期使用要求，兼顾远期发展，使远期工程尽可能减少对前期工程的废弃。52.平面设计的主要内容保证汽车行驶的安全、快速、经济和舒适是道路设计的总目标，平面设计也将围绕这个总目标来进行。平面设计的主要内容有：

①平面线形设计，包括直线、圆曲线、缓和曲线各自的设计及其组合设计，同时要考虑行车视距问题。

②弯道部分的特殊设计，如弯道加宽、弯道超高及其加宽、超高过渡设计等。

③沿线桥梁、隧道、道口、平面交叉口、广场和停车场等的平面布设，还有分隔带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等。

④道路照明及道路绿化的平面布置。66.2.2平面线形设计平面线形是指道路中心线在水平面上的投影线形，一般由直线和平面曲线(简称平曲线)组成。当道路设计车速不高(<40km／h)时，平曲线主要是圆曲线，此时道路的平面线形可分解为一系列的直线和圆曲线；当车速较高时，由于车辆从直线路段向圆曲线段过渡时，其轨迹很难适应与圆曲线直接相切的方式，而产生行车轨迹与路线的偏离，车速越高、圆曲线半径越小，这种偏离就越大。因此，就需要有一种在直线与圆曲线之间连接过渡的曲线，也称缓和曲线，这种缓和曲线在不同半径曲线之间的衔接时也是必要的。这时，道路平面线形就是一系列的直线、缓和曲线和圆曲线了。平面线形设计就是关于这些线形及其组合关系的设计，同时兼顾纵断面与之组合的效果。78平面线形直线平曲线圆曲线缓和曲线1.直线

直线在城市道路平面线形中用得最多，也最简单。直线设计应注意两个问题：*一次直线长度不能太短，即在两个邻近的圆曲线之间的直线，若太短则不利于在高速行驶中从容驾驶变换方向，也不利于判断直线与曲线的连接。9同向曲线间插入短直线10当设计车车速V≥60km／h时，直线线长度宜宜满足下下列要求求：①同向曲曲线间的的最小直直线长度度（m）宜大于于或等于于设计车车速（km／h）数值的的6倍；②反向曲曲线间的的最小直直线长度度（m）宜大于于或等于于设计车车速（km／h)数值的2倍。当设计车车速小于于60km／h，地形条条件困难难时，直直线长度度可不受受上述限限制，但但应满足足设置缓缓和曲线线的需要要。**一次直线线不能太太长，这这主要是是指车速速较高的的快速路路上，因因为长直直线容易易引起驾驾驶员的的疲劳。。国内关于于一次直直线的最最大长度度问题还还没有统统一的标标准。国国外有资资料表明明，一次次直线最最大长度度以小于于180秒（即3分种）行行程为限限比较理理想。另另外，在在长直线线段还应应通过变变化周围围环境，，设置纵纵坡和竖竖曲线等等措施来来改善行行车视觉觉效果，，使驾驶驶人员不不致很快快疲劳。。112.圆曲线圆曲线具具有测设设简单、、曲率固固定的特特点，它它在道路路设计中中使用得得非常普普遍。由由于车辆辆在平面面圆曲线线路段上上行驶时时有其明明显的受受力特点点，尤其其是在横横向受力力方面，，而圆曲曲线的曲曲率半径径和圆曲曲线长度度对横向向力作用用的影响响最大，，因此，，圆曲线线设计的的主要内内容便是是合理确确定圆曲曲线半径径和圆曲曲线长度度。1）圆曲线线上车辆辆的受力力特性。。（m）1213（6-2）2）圆曲线线半径的的确定圆曲线最最小半径径的计算算式：式中：V为车速(km／h)；μ为横向力力系数；；iy为超高横横坡度，，当iy的朝向背背向圆心心方向时时为负值值。当公式（（6-3）中的μ、iy同时取合合适的最最小值时时，计算算所得的的半径便便是最小小半径。。为了减小小离心力力的作用用，弯道道上的路路面通常常做成外外侧高、、内侧低低呈单向向横坡的的形式，，这就是是所谓的的“弯道道超高””。1415163）圆曲线线长度的的确定对于直线线与圆曲曲线直接接切向连连接的平平面线形形来说，，圆曲线线起着改改变行车车方向，，缓和折折线突变变的作用用，因此此其长度度不能太太短。参参照国外外和国内内的经验验，圆曲曲线最小小长度为为车辆在在设计车车速状态态下的3s行程（见见表6-8）。简单的换换算公式式如下：：（m）173.缓和曲线线汽车由直直线进入入圆曲线线路段或或由圆曲曲线驶入入直线路路段时，，其运动动轨迹是是一条曲曲率逐渐渐变化的的曲线，，它的形形式和长长度视行行车速度度、圆曲曲线半径径和司机机转向的的快慢而而定。在在中、低低速情况况下，一一般驾驶驶人员都都能把汽汽车保持持在正常常宽度的的车道范范围之内内，但在在高速行行驶或圆圆曲线半半径较小小时，则则有可能能超出自自己的车车道驶出出一条较较长的过过渡性轨轨迹线，，这条轨轨迹线的的最大特特点就是是曲率沿沿程渐变变。这就就是车速速较高的的道路上上必需设设置缓和和曲线的的理由。。从以上的的考虑出出发，我我们所设设计的缓缓和曲线线必须是是：①有有足够的的长度；；②有合合理的曲曲线形式式。18根据曲率率逐渐变变化，乘乘客感觉觉舒适和和行车时时间不宜宜太短分分别计算算缓和曲曲线最小小长度如如下表。。而缓和曲曲线的形形式国内内外通常常采用回回旋线，，内容从从略。19*不设设缓和曲曲线的圆圆曲线半半径在直线与与圆曲线线间插入入缓和曲曲线后，，将产生生一内移移值△R，若△R与每一车车道中的的富裕宽宽度相比比较而言言“很小小”时，，则可省省略缓和和曲线，，即直线线与圆曲曲线可径径向连接接，因为为此时已已能满足足汽车行行驶的轨轨迹要求求。关于于△R的临界值值的取值值，城市市道路取取0.20m（公路取取0.1m）。204.行车视距距所谓行车车视距是是指从驾驾驶员视视线高度度(1.1～1.2m)，能见到到汽车前前方车道道上高为为0.1m的物体顶顶点的距距离内，，沿行车车道中心心线量得得的长度度，计算算单位常常用米(m)。一定的的行车视视距是安安全行车车必要的的保证条条件。按按车辆行行驶状态态要求，，行车视视距分为为停车视视距、会会车视距距和超车车视距三三种（城城市道路路设计中中通常不不考虑超超车视距距）。21反应距离制动距离安全距离停车视距S停1）停车视视距S停汽车在道道路上行行驶时，，司机从从发现前前方障碍碍物、紧紧急制动动、到停停车后且且与障碍碍物保持持一定安安全间距距，整个个过程所所需要的的最短行行车距离离称停车车视距S停。22232）会车视视距S会当两辆汽汽车在同同一条行行车道上上相对行行驶，发发现时来来不及或或无法错错车，只只能双方方采取制制动措施施，使车车辆在未未相撞之之前安全全停车的的最短距距离称为为会车视视距。会车视距距也由三三部分组组成（图图6-6），即①①双方司司机反应应时间所所行驶的的距离；；②双方方汽车的的制动滑滑行距离离；③安安全距离离。由图6-6所示可知知：在实际应应用中即即取会车车视距为为停车视视距的2倍。3）超车视视距（略略）24的，即道道路平面面视距保保证问题题；另一一类是纵纵向上坡坡接下坡坡的上坡坡路段或或有立交交桥(隧道)的路段上上因视线线受阻而而产生的的，即道道路纵断断面视距距保证问问题。4）平面视视距的保保证道路上视视距保证证的问题题分为两两类：一一类是平平面曲线线路段，，即弯道道内侧由由于路侧侧的树木木、建筑筑物、路路堑边坡坡等的遮遮挡而引引起25最大横净净距横净距横净距：：平曲线线上，行行车视距距长度内内，行车车轨迹线线与行车车视距两两端点连连线间的的垂直距距离，其其中最大大值为最最大横净净距。2627圆曲线几几何元素素为：286.2.2平面设计计6.平曲线最最小长度度（p181）*当仅有有圆曲线线，无缓缓和曲线线时，圆圆曲线长长度应满满足表6-8中圆曲线线最小值值；*当既有有圆曲线线，又有有缓和曲曲线时，，应保证证满足表表6-8中平曲线线最小值值；*当无圆圆曲线，，仅有缓缓和曲线线时，亦亦应满足足表6-8中平曲线线最小值值。换句话说说，当无无缓和曲曲线时，，应保证证设计车车速的3秒行程；；当有缓和和曲线时时，应保保证设计计车速的的6秒行程；；29小转角平平曲线最最小长度度（p181）道路设计时，在在地形条件许可可的情况下，路路线的转角争取取用得小一些，，以便达到路线线顺直的目的。。但转角太小，，对于行车来说说，也存在问题题，主要是容易易造成视觉错误误。目前，各国国基本上认为转转角小于7°时，容易引起驾驾驶员的错觉，，把曲线长度误误认为比实际的的短，这对于车车辆行驶安全显显然是不利的，，而且这种现象象转角越小越明明显。所以，转转角越小越要插插入长一些的曲曲线，使其产生生道路在顺适转转弯的感觉。小小转角曲线的最最小长度与转角角α成反比，规范值值详见表6-9。当路线转角<2°时，采用2°计算其长度，以以避免曲线过长长而产生负面效效果。30316.2.3弯道特殊设计超高、超高缓和和段概念有超高(Rmin(80)=1000m)必有缓和曲线（（Rmin(80)=2000m）图6-1332弯道超高设计解解决四个问题：：①本弯道是否需要要设置超高？由表6-4确定；②确定超高值？由表6-3确定；③确定超高缓和段段长度？由超高渐变率和和超高横坡度可可计算求得其长长度，与该弯道道曲线所应设的的缓和曲线长度度比较，二者取取大值统一作为为缓和曲线长和和超高渐变段长长。（见公式6-52和表6-10）④超高方式及过过渡方式（图6-14，图6-15）3334加宽、加宽缓和和段概念汽车在弯道上行行驶时，其车体体(车厢)实际上与道路轴轴线成一定夹角角，故所占道路路宽度比直线路路段要宽。因此此，弯道上路面面必须加宽以适适应这种要求，，否则弯道路段段行车时，尤其其是车辆并行时时的横向安全距距离就不够，容容易造成交通事事故。有加宽（R≤250m)必有超高和缓和和曲线（除V<40km/h，这时用直线代替了缓缓和曲线）。加宽通常在弯道道内侧，圆曲线线部分实现全值值加宽，在直线线和圆曲线之间间设置加宽过渡渡段实现加宽过过渡。加宽过渡段与超超高缓和段和缓缓和曲线共长，，在此长度内，，以直线或曲线线加宽形式完成成加宽过渡。3536376.3道路纵断面设计计6.3.1设计原则（1）道路纵断面设设计应参照城市市规划控制标高高，并适应临街街建筑物立面布布置及沿线范围围内地面的排水。。（2）为保证行车安安全、舒适，纵纵坡宜缓顺，起起伏不宜频繁。。（3）山城道路及新新辟道路的纵坡坡设计应综合考考虑土石方工程程量平衡，合理理确定路面设计计标高。（4）对于机动车和和非机动车混合合行驶的车行道道，应按非机动动车爬坡能力设设计道路纵坡。。（5）纵断面设计应应对沿线地形、、地物、地质、、水文、气候、、地下管线和排排水要求综合考考虑。386.2设计内容（1）纵坡设计：包包括坡度设计和和坡长设计；（2）竖曲线设计：：在两条相邻坡坡度线的交汇处处即变坡点处，，设置适当曲率率和适当长度的的竖向曲线，以以缓和坡度的变变化，保证行车车的平稳和舒适适；（3）视距验算：纵纵断面上产生视视距不足的情况况主要在小半径径的凸形曲线处处和设置立交桥桥的凹形曲线路路段，在这些地地方应进行视距距验算，避免出出现视距不足的的情况发生；（4）锯齿形街沟的的设计：在道路路纵坡<0.3％时，其街沟的的纵向排水能力力很差，为此，，需要人为调整整加大街沟沟底底纵坡，锯齿形形街沟(或称齿形街沟)便是一种好的办办法；（5）平面及纵断面面组合设计。396.3.4纵坡度及坡长1.纵坡度道路纵坡度的设设计包括最大纵纵坡和最小纵坡坡两个方面。为为保证车辆能以以适当的车速在在道路上安全行行驶而确定的纵纵坡最大值称为为最大纵坡，其其数值大小与设设计车型的动力力性能有关。最最小纵坡是针对对城市道路的特特殊排水方式而而确定的。城市市道路的雨水是是通过道路范围围内的街沟（或或称偏沟）排除除的，而一般情情况下，街沟沟沟底纵坡与道路路平行，倘若道道路纵坡为零或或者很小，则街街沟水的纵向流流动就会很缓慢慢，从而影响道道路雨水的迅速速排除。为此，，《城市道路设计规规范》规定城市道路最最小纵坡为0.5％，困难地方为为0.3％。40机动车道最大纵纵坡详见表6-16。非机动车最大纵纵坡《城市道路设计规规范》规定为3.5％。当机动车与非机机动车同一断面面时，最大纵坡坡只能以非机动动车为准。41422.坡长受车辆动力性能能的限制，当道道路纵坡大于某某一坡度值时，，上坡车辆将作作减速行驶，坡坡道越长，车速速下降得越快，，以至降到道路路设计不能容许许的车速；反之之，下坡车辆将将作加速行驶，，坡道越长，车车速增加越快，，制动器长时间间工作容易发热热失灵，从而导导致行车危险。。从这个意义上上讲，对于这一一类纵坡度的路路段，必须限制制其坡段长度，，以保证道路整整体车速的均衡衡性及道路通行行能力的一致性性，这便是最大大坡长限制。《城市道路设计规规范》分别对机动车道道纵坡限制长度度和非机动车道道纵坡限制长度度作了明确规定定，详见表6-18和表6-19。43表6-19略。44在道路纵断面设设计过程中，两两个坡度值较大大的相邻、同坡坡向纵坡路段的的中间，应设置置一段较小坡度度的路段，以便便上坡车辆加速速积蓄动能，继继续爬坡；下坡坡车辆的制动器器有歇息的机会会，不致过热而而失灵。这中间间的较小坡度的的路段，通常称称作缓坡路段，，其长度不能太太短，否则达不不到加速积蓄动动能或减速利于于制动的目的。。另外，为避免齿齿形纵断面出现现，每一坡度线线长度也不应过过短，坡长过短短，道路纵坡变变化频繁，将严严重影响车辆行行驶的平顺性及及道路线形美观观。因此，对道道路的最小纵坡坡长度也应进行行限制，通常是是按10秒行程来考虑的的。《城市道路设计规规范》值详见表6-20。纵断面设计应注注意：对于纵坡坡度而言，既不不能太大，也不不能太小；对于于纵坡长而言，，既不能太长，，也不能太短。。456.3.5竖曲线设计1.竖曲线参数及曲曲线要素计算向着路线前进方方向，相邻两纵纵坡坡度值分别别为,上坡为“+”，下坡为“-”；相邻两坡度代代数差记为为”+“，恒为凹形