第二章 道路路线

道路与桥隧工程第二章道路路线概述1道路平面线形设计2道路纵断面设计3道路横断面设计4道路交叉5职业能力目标熟悉路线设计的有关概念看懂路线平面、纵断面、横断面设计学习要求熟悉路线平面、纵断面、横断面设计内容掌握路线设计的要求与方法了解道路路线组成及路线交叉方式与要求2.1道路路线概述基础知识道路是一条带状的三维空间实体。它的中心线是一条空间曲线，这条中心线在水平面上的投影，称为道路路线的平面。中线空间曲线平面设计图沿中心线竖直剖切展开的直面，称为道路路线的纵断面中心线上任意点处的法向切面，称为道路路线的横断面横断面图2.1道路路线概述道路设计阶段初步设计技术设计施工图设计确定合理的技术方案。选定合理的设计方案，计算工程数量及主要材料数量，提出施工方案建议，编制设计概算，提供包括文字说明和图表资料在内的初步设计文件根据初步设计批复意见，测设合同要求，对重大、复杂的技术问题通过科学试验、专题研究，加深勘探调查及分析比较，解决初步设计中未解决的问题应根据可行性研究报告批复意见、测设合同，拟定修建原则，确定设计方案和工程数量，提出图表资料、说明书以及施工组织计划，编制施工图预算2.1道路路线概述道路勘测阶段道路勘测包括选线、定线、测量和调查。一条道路的起终点和中间控制点确定以后，可用多种方法把它们连接起来。要选出一条最合理的路线，一般要经过三个步骤：1、全面布局2、逐段安排3、具体定线2.2道路平面线形设计道路平面线形设计圆曲线缓和曲线平曲线超高平曲线加宽缓和段行车视距平面设计成果各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由直线向圆曲线或较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形平曲线设计时，常将弯道外侧车道抬高，构成与内侧车道同坡度的单向坡，使汽车在平曲线上行驶时获得一个指向内侧的横向分力，用以克服离心力。汽车在曲线上行驶时，四个车轮轨迹半径不同，因而需要比直线上更大的宽度。当曲线上设有加宽和超高时，为保证线形平顺和行车安全，需设置缓和段。使汽车在一定的车速下能及时制动或避让。在这段时间内，汽车沿路面所行驶的最短距离。路线平面设计应提供各种图纸和表格概念直线2.2道路平面线形设计平面线形三要素曲率为零的线形….……直线；曲率为常数的线形…….圆曲线；曲率为变数的线形…….缓和曲线。可以作为缓和曲线的有：回旋曲线、三次抛物线、双纽曲线，常用的是回旋曲线。基础知识直线2.2道路平面线形设计关键词：特点、直线的最大长度、直线的最小长度路线短捷、行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单。线形简单，容易测设；直线路段能提供较好的超车条件。在直线上夜间对向行车易产生眩光，长直线易致视觉疲劳。只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相协调。1234特点法国香榭丽舍与凯旋门美国俄勒冈州典型沙漠公路德国柏林直线2.2道路平面线形设计直线最大长度：德国20V；前苏联8km；美国3mile。总的原则：公路线形应与地形相适应，与景观相协调，直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调的缺陷，应结合具体情况采取相应的技术措施。采用长的直线线形时，应注意：①长直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更易导致高速度。②长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，可以使生硬呆板的直线得到缓和。直线2.2道路平面线形设计直线的最小长度：①同向曲线间的直线最小长度

同向曲线(adjacentcurveinonedirec-tion)----指两个转向相同的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。

A.当Ｖ≥60km/h时，直线≥６Ｖ（以km/h计）为宜

B.当Ｖ≤40km/h时，可参照上述规定执行②反向曲线间的直线最小长度

反向曲线(reversecurve)----指两个转向相反的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。

A.当Ｖ≥60km/h时，直线≥２Ｖ（以km/h计）为宜

B.当Ｖ≤40km/h时，可参照上述规定执行同向曲线反向曲线直线2.2道路平面线形设计

哪一个较优？圆曲线《公路工程技术标准》根据各级公路的不同要求，规定了三类最小圆曲线半径，即：极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径。1、计算公式

R=V2/[127（μ+i）]

式中：R——圆曲线半径，m；V——道路的计算行车速度，km/h；μ——最大横向力系数；i——路拱横向坡度，以小数计。2、注意事项圆曲线半径越大，横向力系数就越小，汽车行驶就越稳定。从汽车行驶稳定性出发，圆曲线半径越大越好。但因受地形、地质、地物等因素的限制，圆曲线半径不可能设置得很大，往往会采用小半径的圆曲线。2.2道路平面线形设计（1）极限最小半径按设计车速行驶的车辆，能保证其安全行驶的最小半径；是设计采用的极限值；设置最大超高。重庆能源职业学院3、分类（2）不设超高最小半径曲线半径较大、离心力较小；不设超高、仅靠轮胎与路面间的摩擦力就足以保证汽车的安全行驶的最小半径。重庆能源职业学院3、分类（3）一般最小半径按设计车速行驶的车辆，能保证其安全性和舒适性的最小半径；超高介于最大和不设之间；

推荐采用的最小半径。重庆能源职业学院3、分类极限最小半径横向力系数及超高横坡度取用表一般最小半径横向力系数及超高横坡度取用表

各级公路的最小半径值计算行车速度（km/h）1201008060403020μmax0.100.110.120.130.140.150.16ibmax（%）8888888计算行车速度（km/h）1201008060403020μ0.050.050.060.060.060.050.05ib（%）6678766计算行车速度（km/h）1201008060403020极限最小半径（m）650400250125603015一般最小半径（m）10007004002001006530不设超高的最小半径（m）路拱≤2.0%5500400025001500600350150路拱＞2.0%75005250335019008004502002.2道路平面线形设计圆曲线4、圆曲线要素的计算5、主点里程的计算直圆点ZY交点JD圆直点YZ曲中点QZ切线长T曲线长LORα2.2道路平面线形设计圆曲线缓和曲线关键词：过渡线形、曲率均匀变化缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由直线向圆曲线或较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形，是道路平面线形要素之一。它的主要特征是曲率均匀变化。《公路工程技术标准》规定，除四级公路可不设缓和曲线外，其他各级公路，当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应设缓和曲线。缓和曲线最小长度值在相同计算行车速度的公路上，不论曲线半径大小如何，都可取同一个缓和曲线长度计算行车速度（km/h）1201008060403020最短缓和曲线长度（m）1008570503525202.2道路平面线形设计平面曲线超高2.2道路平面线形设计平面曲线超高超高的大小用横坡度表示各级公路圆曲线部分的最大超高横坡度不同车速（等级）、不同半径圆曲线的超高横坡度公路等级高速公路一二三四一般地区（%）108积雪冰冻地区（%）6计算行车速度（km/h）超高横坡度（%）12010080604030202≥3240≥1710≥1240≥810≥390≥230≥1053≥2160≥1220≥830≥570≥270≥150≥704≥1620≥950≥620≥430≥200≥110≥555≥1300≥770≥500≥340≥150≥80≥406≥1080≥650≥410≥280≥120≥60≥307≥930≥560≥350≥230≥90≥50≥208≥810≥500≥310≥200≥60≥30≥159≥720≥440≥280≥16010≥650≥400≥250≥1252.2道路平面线形设计设置超高的规定和要求1）各级道路曲线部分的最小超高横坡度须等于或大于该道路直线部分的路拱横坡度，以利于排水。2）当道路通过城镇作为城市道路，按规定设置超高有困难时，可视实际情况进行适当处理。也可按下表取用市区路段全超高横坡度

3）在有纵坡的弯道上设置超高时，应考虑合成坡度ik=i纵2+ib2式中：i纵——道路纵坡，%

Ib——合成纵坡，%。计算行车速度（km/h）806040、30、20超高横坡度（%）6422.2道路平面线形设计平面曲线加宽《公路工程技术标准》规定，当圆曲线半径R≤250m时，应设置加宽。双车道路面的全加宽值见下表双车道路面的全加宽值单车道路面的全加宽值按表列数值的1/2取用注意事项：加宽应设置在圆曲线的内侧，路面加宽时路基一般也同时加宽；

分道行驶的公路，圆曲线半径较小时，其内侧的加宽值应大于外侧车道的加宽值。设计时应按内外车道不同的半径，通过计算分别确定其加宽值加宽类型圆曲线半径（m）汽车轴距加前悬（m）250~200200~150150~100100~7070~5050~3030~2525~2020~15150.40.60.81.01.21.41.82.22.5280.60.70.91.21.52.0---35.2+8.80.81.01.52.02.5----2.2道路平面线形设计缓和段缓和段按作用不同，分为超高缓和段和加宽缓和段。超高缓和段

加宽缓和段

2.2道路平面线形设计行车视距行车视距包括停车视距、会车视距、错车视距和超车视距停车视距会车视距错车视距超车视距汽车行驶时，自驾驶员看到障碍物时起，至在障碍物前安全停止，所需要的最短距离。在同一车道上两对向汽车相遇，从互相发现起，至同时采取制动措施使两车安全停止，所需要的最短距离。在没有明确划分车道线的双车道公路上，两对向行驶的汽车相遇，发现后即采取减速避让措施安全错车所需要的最短距离。在双车道公路上，后车超越前车时，从开始驶离原车道之处起，至在与对向来车相遇之前，完成超车安全回到自己的车道，所需要的最短距离。2.2道路平面线形设计超车视距是指汽车安全超越前车所需的最小通视距离。加速S1超车（逆向行驶）S2安全距离S3对向行驶S4全超车视距超车视距2.2道路平面线形设计式中：V。——超车汽车的速度(km/h)；

t1——加速时间(s)；

a——平均加速度(m/s2)。

超车视距的全程可分为四个阶段：

（1）加速行驶距离S1

当超车汽车经判断认为有超车的可能，于是加速行驶移向对向车道，在进入该车道之前所行驶距离为S1：2.2道路平面线形设计（2）超车汽车在对向车道上行驶的距离S2（3）超车完了时，超车汽车与对向汽车之间的安全距离

S3=15～100m

（4）超车汽车从开始加速到超车完了时对向车的行驶距离以上四个距离之和是比较理想的全超车过程，全超车视距为：

S超=S1+S2+S3+S4

2.2道路平面线形设计2.3道路纵断面设计概念沿道路中线的竖向剖面称为路线纵断面，道路不可能从起点至终点是一条水平线，而是一条有起伏的空间线路线纵断面地面线设计线地面线高于设计线采用的施工是挖方地面线低于设计线采用的施工是填方纵坡度i=h/l（h代表是高差，l代表是水平长度）2.3道路纵断面设计纵坡设计纵坡设计步骤：标注控制点试定纵坡线调整纵坡线与横断面核对确定纵坡线最小纵坡：《公路工程技术标准》规定，在各级公路的长路堑路段、其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的纵坡，否则应对边沟作纵向排水设计。干旱地区以及横向排水良好的路段，最小纵坡可不受上述限制。最大纵坡：最大纵坡设计车速为120km/h、100km/h、80km/h的高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1%。公路改建中，设计车速为40km/h、30km/h、20km/h的利用原有公路的路段，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1%。注意事项：计算行车速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）34567892.3道路纵断面设计竖曲线设计竖曲线有两种形式：相邻两条纵坡线的交角（转坡角）ω为正值时，为凸形竖曲线；ω为负值时，为凹形竖曲线。其计算式为：

ω=ⅰ1-ⅰ2竖曲线概念：为了行车平顺，纵断面上相邻两条纵坡线的相交处（俗称转坡点或变坡点）通常用一段曲线——二次抛物线连接起来，这条曲线称为竖曲线竖曲线长竖曲线切线长竖曲线的外距竖曲线上任一点到相应切线的距离P99表5.62.3道路纵断面设计竖曲线设计设计流程：竖曲线半径确定竖曲线要素计算竖曲线起终点桩号推算曲线长：L=Rω切线长：T=L/2外距：E=T2/2R改正值：h=x2/2R竖曲线起点桩号=转坡点（变坡点）桩号-T竖曲线终点桩号=转坡点（变坡点）桩号+T计算行车速（km/h）1201008060403020凸形竖曲线（m）一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凸形竖曲线（m）一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线最小长度（m）1008570503525202.3道路纵断面设计2.3道路纵断面设计对离心力的控制缓和冲击经行时间不宜过短汽车在凸形竖曲线上行驶时间不得小于3S行车安全，限制凸形竖曲线的最小半径和最小长度满足视距要求1、凸形竖曲线极限最小半径确定需考虑2.3道路纵断面设计1缓和冲击。重量增大，半径越小，离心力越大。前灯照射距离要求。影响行车安全和速度，如门式交通标志、跨线桥。2跨线桥下视距要求。对竖曲线最小半径加以限制。3经行时间不宜过短，不宜小于3S。42、凹形竖曲线极限最小半径确定需考虑公路竖曲线最小半径和竖曲线最小长度的规定见《公路路线设计规范》。123地形限制时才允许采用极限最小半径当坡度差较小时，应采用大半径，利于视觉和路容美观不过分增加工程量的情况下，宜选用较大的竖曲线半径2.3道路纵断面设计3、竖曲线的设计——半径的选取同向竖曲线反向竖曲线满足排水要求若相邻纵坡之代数差很小时，采用大半径竖曲线可能导致竖曲线上纵坡小于0.3%，不利排水，应重新设计。两同向凹形竖曲线若直线坡段不长，应合并为单曲线或复曲线，避免出现断背曲线。反向曲线间设置直坡段的长度不小于设计速度的3S行程。（失重—增重）过渡。2.3道路纵断面设计4、竖曲线的设计——相邻竖曲线衔接5、对路基设计标高的计算1）新建公路：

①高速、一级公路采用中央分隔带外侧边缘标高；

②二、三、四级公路采用路基边缘标高，在设置超高和加宽路段时则是指设置超高加宽之前该处标高；设计标高设计标高2.3道路纵断面设计规定2.3道路纵断面设计5、对路基设计标高的计算2）改建公路：

一般按新建公路的规定办理，也可以采用中央分隔带中线或行车道中线标高。案例某山岭区二级公路，变坡点桩号为K3+030，高程为427.68，前坡i1=+5%，后坡i2=－4%,竖曲线半径R=2000m。试计算竖曲线诸要素以及桩号为K3+000、K3+140处的设计高程。解：1判断竖曲线凹凸性

ω=i1-i2=5%-(-4%)=0.09，曲线为凸曲线2计算竖曲线要素曲线长：切线长：外距/竖距：2.3道路纵断面设计5、对路基设计标高的计算2.3道路纵断面设计5、对路基设计标高的计算3计算设计标高竖曲线起点桩号=（K3+030）－90=K2+940竖曲线终点桩号=（K3+030）+90=K3+120桩号K3+000切线高程=427.68－｛(K3+030)－(K3+000）｝×5%=426.18改正值=设计高程=426.78－0.90=425.48m解：2.3道路纵断面设计5、对路基设计标高的计算桩号K3+140K3+140位于直坡段，故设计高程=427.68－｛(K3+140)－(K3+030）｝×4%=423.28m解：某公路有连续三个变坡点分别为：K8+700、K9+100、K9+380，对应的设计标高分别为：77.756米、65.356米、68.716米。若在变坡点K9+100处的竖曲线半径为3000米，试计算：（1）该竖曲线要素及起止点桩号；（2）桩号K9+060、K9+150的路基设计标高。随堂练习（米）（米）解：（1）计算该竖曲线要素及起止点桩号（米）竖曲线起点桩号=（K9+100）-64.5=K9+035.5竖曲线止点桩号=（K9+100）+64.5=K9+164.5（2）计算桩号K9+060、K9+150的路基设计标高。①对于K9+060：②对于K9+150：路基设计标高=65.356+[（K9+150）-（K9+100）]×1.2%+0.035=65.991（米）路基设计标高=65.356+[（K9+100）-（K9+060）]+0.100=66.696（米）2.3道路纵断面设计6、绘制路线