城镇道路与市政工程（第三版）课件：城镇道路平面线形设计

城镇道路平面线形设计城镇道路平面线形设计学习目标了解平面象形设计的原则掌握平曲线的组成及平曲线半径选定的方法掌握超高加宽的作用及计算掌握平面定线方法掌握城镇道路平面设计图的组成和绘制方法本章重点难点平曲线要素计算掌握平曲线要素计算超高与加宽计算城镇道路平面设计图的绘制第一节概述

城道路平面设计是在城镇道路系统规划的基础上进行的，根据道路系统规划确定的路线走向、路与路之间的方位关系；确定道路中心线的具体位置、选定合适的平面线形及各种设施的平面布置。平面线形设计应符合下列原则：1.道路平面位置应按城市总体规划道路网布设。2.道路平面线形应与地形、地质、水文等相结合，并符合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。4.道路平面设计应根据道路等级合理地设置交叉口、沿线建筑物出入口、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，减少废弃工程。道路平面位置的确定是一个较为复杂的过程，因其受到交通组织、沿街建筑、地上、地下管线布置、各种道路交叉口的形式等各种因素的影响。所以在确定道路网的位置时，要根据道路网规则的大致走向，以道路中线为准，结合道路性质、交通要求、交叉口形式，经过现场勘察和详细测量来确定。城镇道路平面线形一般是由直线和曲线(圆曲线、缓和曲线)组成，一般在行车速度不是很高的道路上，曲线部分只由圆曲线构成，而对于车速要求较高的道路，为使车辆能从直线至圆曲线产生平稳过渡，需插入一段缓和曲线。此时，曲线部分即由缓和曲线和圆曲线两部分构成，此种线形对行车更为平顺有利，对于城市主干道的弯道设计，宜尽可能设置缓和曲线。总之，道路平面设计要同道路的横断面设计、纵断面设计，交叉口设计、排水管线设计、桥涵设计等综合进行。要充分考虑，详细研究，即要满足较高的技术标准，又使造价经济合理。第二节道路平曲线设计一、平曲线要素城镇道路平面曲线常采用圆曲线(图

3-1)。1.要素交点：JD转角：α切线长：T曲线起点

ZY，中点

QZ，终点

YZ曲线长：L半径：R外距：E图3-1圆曲线要素一、平曲线要素2.曲线要素的关系已知曲线半径R、转折角α圆切线长T=？圆曲线长L=？外距E=？JD圆切线长T=R·tgα/2圆曲线长L=R·απ/180外距E=R（secα/2－1）超距D=2T－L里程桩的编制（确定主点桩号）

已知交点桩号JD（转点桩号）起点桩号ZY=JD－？终点桩号YZ=ZY+？中点桩号QZ=YZ－？验算交点桩号

JD=QZ+？JD起点桩号ZY=JD－T终点桩号YZ=ZY+L中点桩号QZ=YZ－L/2验算交点桩号

JD=QZ+D/2例题：已知：R=350m，曲线转角α=29012’37”，交点桩号为K78+037.480。计算三个主点桩号ZY、QZ、YZ。μ——横向力系数；i0——路拱横坡。城市道路与交通二、平曲线半径的选定μ值大小与燃料的消耗和轮胎的磨耗有关。当μ=0.1时，燃料消耗增加

10%，轮胎磨耗增加

1.2倍；当μ=0.15时，燃料消耗增加

20%，轮胎磨耗增加

2.9倍。所以综合考虑汽车运营的经济与乘客舒适程度的要求，μ以不超过

0.1为宜。一般情况下，按我国《城市道路工程设计规范》规定，道路的平曲线半径应采用大于或等于表3-1规定的不设超高最小半径值。在地形复杂或山区的城市，通过比较，如采用不设超高的半径会过分增加工程数量受建筑物等其它条件限制时，可采用设超高推荐半径值。当地形、地物条件特别困难时，方采用设超高最小半径值。设计速度（km/h)100806050403020不设超髙最小半径（m)1600100060040030015070设超高最小半径（m)一般值6504003002001508540极限值400250150100704020圆曲线半径表3-1受地形、地物限制的地方，设计时往往不能先选定曲线半径，然后计算曲线的切线等其它数据；多是由当地条件先解决了曲线的切线、外矢距等数据，并根据圆曲线各项数据间的几何关系，求出当地条件所能提供的最大圆曲线半径。将求得的最大曲线半径与技术标准的规定值比较，如认为不符合技术标准时，则需要采取一些必要措施，以保证交通安全。

半径的取值：当

R≤125m时，R值取

5的倍数；当

125m<R≤150m时，R值取

10的倍数；当

150m<R≤500m时，R值取

50的倍数；当

R>500m时，R值取

100的倍数。问：

公式中“±”

的取法？

答：考虑路拱双坡，重力是增加或减少离心力影响的情况。

车在弯道内侧行驶，重力与离心力反向，取＋；

车在弯道外侧行驶，重力与离心力同向，取－。定义：当平面弯道的设计受地形、地物限制，不能按照设计车速

v，横向力系数μ和常规的横坡i选用适宜的曲线半径时，就必须改变道路横坡，以保证车辆行驶的安全。一般常将道路外侧抬高，使道路横坡呈向内侧倾斜的横坡，称为超高(图3-4)。。三、曲线超高与加宽图3-4平曲线超高横坡变化图(一)超高(一)超高超高横向旋转方式绕路边旋转—先将外侧车道绕路中线旋转，当达到与内侧车道同样的单向横坡后，再将整个断面绕内侧边缘旋转至i超。绕路中线旋转—先将外侧车道绕路中线旋转，当达到与内侧车道同样的单向横坡后，再将整个断面绕中线旋转至i超。(一)超高

按《城市道路工程设计规范》规定，圆曲线半径小于表

3-1中不设超高最小半径时，在圆曲线范围内设超高，其最大超高横坡度见表

3-2。(一)超高道路设置超高后，需要有一个变坡的路段，称为超高缓和段长度(图

3-5)式中：b———旋转轴至行车道外侧边缘的宽度(m)；Δi———超高坡度与路拱坡度的代数差(%)；P———超高渐变率，超高旋转轴与路面边缘之间相对升降的比率，见表

3-3。超高缓和段长度不宜过短，否则，车辆行驶时会发生侧向摆动，行车不稳定。一般情况下，超高缓和段长度按公式3-6计算。Le=b•Δi/ε（3-6）式中：

Le——超高缓和段长度（m）；b——超高旋转轴至路面边缘的宽度（m）；Δi——超高横坡度与路拱坡度的代数差（%）；ε——超高渐变率，超高旋转轴与路面边缘之间相对升降的比率。(二)加

宽加宽值设置原因：曲线段上车辆占用的横向宽度比直线段宽，为使车转弯时不侵占相邻车道，曲线段上车道需加宽。

根据汽车在圆曲线上的相对位置关系所需的加宽值bw1

和不同车速汽车摆动偏移所需的加宽值bw2

，城镇道路每车道加宽值计算公式如下：小型及大型车的加宽值bw

为：铰接车的加宽值b'w为：式中：agc

——小型及大型车轴距加前悬的距离，或铰接车前轴距加前悬的距离(m)；acr

——铰接车后轴距的距离(m)；V——设计速度(km/h)；R——设超高最小半径(m)。加宽平面图加宽缓和段直线，双坡段缓和曲线，加宽、超高缓和段圆曲线，单坡段、全加宽值2加宽缓和段在圆曲线范围内加宽，为不变的全加宽值，两端设置加宽缓和段，其加宽值由直线段加宽为零逐渐按比例增加到圆曲线起点处的全加宽值。加宽缓和段的长度可按下列两种情况确定：(1)设置缓和曲线或超高缓和段时，加宽缓和段长度应采用与回旋线或超高缓和段长度相同的数值。(2)不设回旋线或超高缓和段时，加宽缓和段长度应按加宽侧路面边缘宽度渐变率为1:15～1:30，且长度不得小于10m的要求设置。四、缓和曲线和复曲线

在城市快速路，高速公路及一、二、三级公路设计中，为了避免行车时由于曲率的突然变化而引起的离心力的突变，需要在直线与圆曲线间设置符合汽车转向行驶实际轨迹，并使离心力逐渐变化的缓和曲线。当设计速度大于

40km/h时，常采用回旋线作为缓和曲线，其可变曲率半径：式中：A———回旋参数，取决于车速

v和角速度ω；ls———缓和曲线长度，为保证乘客的舒适常选用：

实际设计中宜将算得的ls值简化为

5的倍数，以利于测设定线(一)缓和曲线(一)缓和曲线《城市道路工程设计规范》规定缓和曲长度应大于或等于表

3-4规定值。计算行车速度小于

40km/h时，缓和曲线可用直线代替。当圆曲线半径较大，所需的缓和曲线长度很小时，可不设缓和曲线，按《城市道路工程设计规范》规定，不设缓和曲线的最小圆曲线半径见表3-5。(一)缓和曲线(二)复曲线道路平面设计中还会出现两段或三段曲线衔接的情况。对于不设超高的相邻曲线，一般允许直接衔接；设有超高时，两曲线之间应该设置改变超高的缓和段，反向曲线之间的直线长度不小于两曲线超高缓和段之和。直接衔接的相邻曲线要尽可能避免选用相差1倍以上的曲线半径。第三节

城镇道路平面定线在城镇道路的勘测设计中，一般是先在地形图上进行纸上定线，然后进行实地定线。在无详细地形图且方案简单时，也可直接进行实地定线。一、纸上定线定义：所谓纸上定线即是根据现场调查、规划和交通等要求，直接在已测好的比较精确的大比例尺(一般为

1:500)地形图上，把一条道路的平面位置初步确定下来。纸上定线的方法和步骤，没有固定的格式可以套用。以下只提出一些基本原则和大致做法，主要还需通过多次实践才能逐步掌握。基本原则注意贯彻执行国家的政策掌握好各项技术标准正确选定平面和立面上的控制点4.合理布设直线、弯道以及相互之间的衔接5.全面综合地考虑其它因素总之，纸上定线必须根据具体情况，其处理原则和方法往往又会因时因地而异，以上叙述到的几点，不可能把实际工作中遇到的各种各样的问题全部包括在内；同时，纸上定线也不可能一下子都做得十全十美，往往在实地定线时又会遇到不少未曾考虑到的问题，而需重新修正线形，不断完善设计。第三章城镇道路平面定线二、实地定线城镇道路实地定线一般说来就是将图上已定好的道路中心线准确地移到实地上去。实地定线时，规划和设计人员都应会同测量人员亲临现场，先行实地踏勘；通过踏勘，对于如何进一步进行测量可以做到心中有数。操作方法：图解法、解析法(或称坐标法)以及综合法(即以上两方法的混合)。测量时采用何种方法，应根据不同地区、精度要求和实地情况来决定。（一）图解法步骤：1．定直线2．定交点3．编制里程桩4．检核控制点和控制段5．与图根控制点进行连接测量6．测设曲线7．路线的固定(二)解析法(坐标法)步骤：1．搜集路线附近导线点(或三角点)的坐标和方位角资料；2．应用图解法在实地上定出路段测设的起迄点；3．用经纬仪测出有关的角度和量出导线边长的距离；4．根据方位角和边长，计算路段起迄点或测点的坐标和方位角；5．根据相交路线的方位角，算出路线交叉角；6．计算和测设中间点；7．编制和传递有关测点的里程桩；8．校对各测点的坐标、边长及方位角的数据，检查是否符合精度要求。§3.4城镇道路平面定线图3-11路线解析法测设图［例

3-3］某市需扩建一条城市干道(如图

3-11)，根据纸上定线，定出甲、乙两点的直线为道路中心线，路线都在房屋中穿越，并与一号路相交于

K，该处交叉口近期需修建分离式立体交叉，要求新路中心线与一号路成

104°的交角，甲、乙两点无坐标资料，须用图解法在实地确定后进行连测。例题：(三)综合法：综合法就是在实地定线中将图解法和解析法同时应用。采用解析法精度较高，对房屋密集及不通视地区，特别是不能通视的弯道容易解决问题，并能各不相关地分为若干个组分段测量和施工。但是，它需要进行较大的计算工作量，并必须有完善的坐标系统和导线点资料，在条件不具备时较难运用。如能采用上述图解法和解析法的优点，结合综合使用，往往能得到更好效果。三、城镇道路平面设计图