第一章 平面设计3.pptx

1、公 路 勘 测 设 计,第一章 平面设计,一 超高及其作用 定义：超高是指在平曲线段，为克服车辆所受的离心力，将路面做成向内侧倾斜的单向横坡的断面形式。 当汽车在弯道上行驶时，将受横向力的作用，用横向力系数表示；,减小横向力的方法： 增大曲线半径：有时是困难的 降低车速：设计中不推荐 增大向内侧倾斜的横坡设置超高横坡（成本低、效果好） 设置超高后 ：,第四节 平面线超高,二 超高横坡度的确定 超高横坡度可按下式计算，即 1、 确定最大超高横坡度大小 2、 确定RA 实用超高横坡度确定方法：由规范查表确定。,第四节 平面线超高,圆曲线半径与超高横坡度关系推荐表（公路路线设计规范）,三 设置超高的

2、一般规定和要求 1各级公路的圆曲线部分的最小超高横坡度须大于该公路直线部分的路拱横坡度，以利于排水。2当公路通过城镇作为城市道路时按正常设置超高有困难时，可视实际情况进行适当处理。3在有纵坡的弯道上设置超高时，应考虑合成坡度。,(1)无中间带公路 绕内侧车道边缘旋转：新建工程宜采用此种方式。 绕路中线旋转：改建工程可采用此种方式。 绕外侧车道边缘旋转：路基外缘标高受限制或路容美观有特殊要求时可采用此种方式。,四 超高缓和段,(2)有中间带公路 绕中间带的中心线旋转：中间带宽度小于或等于4.5m的公路可采用。 绕中央分隔带边缘旋转：各种宽度中间带的公路均可采用。 分别绕行车道中线旋转：车道数大于

3、4条的公路可采用。 (3)分离式路基公路 分离式路基公路的超高过渡方式，宜按无中间带公路分别予以过渡。,四 超高缓和段 圆曲线上超高值的计算（以无中间带为例） （1）内边轴旋转,（2）绕中轴旋转,规范推荐公式：,式中：Lc超高缓和段长 （m）； 旋转轴至行车道（设路缘带时为 路缘带）外侧边缘的宽度； =B：绕路面内边缘线旋转 =B/2：绕路中线旋转 i超高坡度与路拱坡度的代数差（%）； i = ib： 绕路面内边缘线旋转 i = ib+i1：绕路中线旋转 p超高渐变率，即旋转轴线与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间的相对坡度。,超高缓和段长度,超高缓和段长度,多车道公路的超高缓和段长度

4、，视车道数计算之值乘以下列系数： 从旋转轴到行车带边缘的距离 系数 2车道 1.5 3车道 2.0,具体计算见书上例题,超高缓和段上超高值的计算,1 绕内边轴旋转 （1）临界断面之前 0 xL1,式中：i1路拱横坡度，； ib超高横坡度，； Lc超高缓和段长度，m。,式中： Bj圆曲线上全加宽值，按公路工程技术标准取用，m； x缓和段上任一断面至缓和段起点之距，m。其他符号意义同前。,（2）临界断面之后 L1xLc,2 绕中轴旋转,一 加宽及其作用,汽车在曲线上行驶时，其四个车轮轨迹半径不同，其中前轴外轮半径最大，后轴内轮半径最小，因而需要比直线上更大的宽度。此外，汽车在曲线上行驶，其行驶轨迹

5、并不完全与理论行驶轨迹相吻合，而是有一定的摆动偏移，故需要路面加宽来弥补，以策安全。这种在曲线上适当拓宽路面的形式称为平曲线加宽。,第五节 平面线加宽,1公路工程技术标难规定，当R250m时，应设置加宽，双车道路面的全加宽值见表1-2-10。单车道路面的全加宽值按表1-2-10值的12取用，三车道以上的路面其加宽值应另行计算。,二 圆曲线全加宽值计算,2四级公路和山岭重丘区的三级公路采用表1-2-10中的第一类加宽；其余各级公路采用第三类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第二类加宽值； 3圆曲线的加宽应设置在圆曲线的内侧，当路面加宽时路基一般也同时加宽； 4分道行驶的公路当园曲

6、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半径通过计算分别确定其加宽值。,直线型-低等级公路,高次抛物线 -高等级公路,三 加宽缓和段,(一)加宽缓和段长度计算当圆曲线不设超高仅有加宽时，其长度不应小于10m，但加宽缓和段长度和全加宽值的比例应按其加宽渐变率1:15计算，且取5m的整倍数。 (二)加宽值的计算1直线型加宽 2高次抛物线过渡。如图按(1-2-20a)所示，任一点的加宽值可按下式计算：,三 加宽缓和段,1.视距的意义及其种类 (1)定义 行车视距S：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最小距离。 视距的几何标定

7、: 从车道中心线上1.2m的高度,能看见该车道中心线上高为0.1m的物体顶点的距离,就是该车道的视距长度。,在道路平面是的暗弯、纵断面上的凸形竖曲线以及下穿式立体交叉的凹形竖曲线上都有可能存在视距不足的问题。,第六节 行车视距,(2)种类 行车视距按行车可能遇到的各种情况可分为：停车视距、会车视距、超车视距、错车视距、避让障碍物视距等5种,标准对前三种视距作了相应规定。 2.视距标准及运用 (1)停车视距：汽车行驶时,自驾驶人员看到前方障碍物时起，到达障碍物前 安全停止所需 的最短距离。,第六节 行车视距,停车视距的规定值见下表,表2-17,表2-18,第六节 行车视距,(2)会车视距 会车视

8、距：是在同一车道上两对向汽车相遇，从相互发现时起，至同时采取制动措施使两车安全停止，所需的最短距离。 会车视距构成:双向驾驶员反应时间所行驶的距离;双向车辆的制动距离;双向车辆保持间距安全距离. 会车视距的规定值不应小于2倍停车视距。,第六节 行车视距,(3)超车视距 超车视距: 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,至可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离。 如下图:,图2-30 超车视距图,第六节 行车视距,式中： s1汽车超车开始到进入对向车道的加速行驶的距离，按下式计算： s2超车汽车在对向车道上行驶的距离，按下式计算： s3超车完毕，超车汽车与对向来车之间

9、的安全距离，一般取1560 m。 s4超车汽车从开始加速到超车完成的过程中，对向汽车的行驶距离。,q,q,q,第六节 行车视距,我国公路标准规定值如下表: (4)视距标准的采用 每一车道均应满足停车视距。 高速公路、一级公路应满足停车视距。 二、三、四级公路的视距应满足会车视距的要求，其长度应不小于停车视距的2倍。 高等级及大型车比例高的公路，应按货车停车视距检验。 对向行驶的双车道公路还应在适当间隔内设置满足超车视距的路段。 一般情况下，不小于总长度的10%30%，并均匀布置。 三、四级公路应符合相关规范要求。,第六节 行车视距,(5)公路视距的保证 1)横断面上视距保证 汽车在弯道上行驶,

10、行车视线可能被内侧的树林、房屋、边坡等阻碍司机的视线,而影响行车.因此,应该进行平曲线视距检查,如有遮挡时,则应该将阻碍视线的障碍物清除。 横净距(SZ):公路曲线范围最内侧的车道中心线行车轨迹由安全视距两端点连线所构成的曲线内侧空间的距离. 当SZSZ0(行车轨迹至障碍物的距离) ,则视距能够得到保证;反之,视距不能得到保证.,第六节 行车视距,(a)横净距立面图 (b)横净距平面图 视线障碍与视距图,2)图解法确定视距切除范围 按公式计算的SZ是弯道上的最大横净距,它在曲线中点或其附近.在曲线上任意位置的横净距是随行车位置的改变而改变,如果均按最大横净距切处造成工程浪费. 一般用图解法来确

11、定清处范围.如下图,作图方法如下. a.按一定比例绘制弯道平面图,并示出行车轨迹线位置; b.在轨迹线上从弯道两端相连直线上距曲线起点(或终点)S的地方,按S距离定出多组视线1.1,2.2,.,10.10等; c.绘出这些视线的包络线(内切曲线)即为视距曲线; d.量出相应断面位置的净横距,即可按上面的方法确定相应断面上的视距切除范围.,第六节 行车视距,(a)平面 (b)横断面 图解法确定视距切除范围,讲课重点： 1.平面线形设计原则； 2.小偏角问题； 3.线形组合类型中基本形、S形以及卵 形曲线等的定义、组合要求以及计算。,第七节 平面设计要点,难点： 1.平面线形高低标准之间的均衡与过

12、渡； 2.基本形、S形以及卵形曲线等组合类型的组合要求。,第七节 平面设计要点,平面线形设计一般原则,一.平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。 原则：与地形相适应，宜直则直，宜曲则曲，不片面追求直曲。 直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定二者的比例都是错误的。,在宽阔的平原微丘区，路线应直捷顺畅。,平面线形设计一般原则,在起伏的山岭和丘陵地区，线形以曲线为主。,平面线形设计一般原则,二.行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足 原则：线形连续、指标均衡、视觉良好、

13、景观协调、安全舒适，尽量避免和减轻不利组合,平面线形设计一般原则,三.保持平面线形的均衡与连贯。 为使一条道路上行驶的车辆尽量以均匀速度行驶，平面线形各要素应保持连续而均衡，必须避免线形的突变。 长直线的尽头避免接小半径曲线 长直线上汽车行驶速度较高，如果突然遇到小半径曲线，易产生减速不及而造成事故。 事故形态：车辆侧翻到曲线外侧路基或与对向车辆相撞或碰撞路侧护栏。,平面线形设计一般原则,要求：长直线的尽头避免接小半径曲线，特别避免长直线下坡尽头接小半径平曲线。若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。,平面线形设计一般原则,高低标准之间要有过渡 同一等

14、级道路上大、小指标间的均衡过渡 同一条道路上采用不同计算行车速度设计的路段之间的过渡。 在标准变更的相互衔接处前后一定长度范围内主要技术指标应逐渐过渡，避免产生突变，设计速度高的一端应采用较低的平、纵技术指标，反之则应采用较高的平、纵技术指标，以使平、纵线形技术指标较为均衡。,平面线形设计一般原则,四.应避免连续急弯的线形。 长直线与小半径曲线之间。 中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。 相邻的大小半径曲线之间。 中间应插入足够长的直线或缓和曲线。,平面线形设计一般原则,（一）直线的运用,1 适宜采用直线的路段 不受地形、地物限制的平坦地区和山间的开阔地段； 城镇及其近郊或规划方

15、正的农耕区等以直线条为主体的地区； 长大桥梁、隧道等结构物地段； 路线交叉点前后； 双车道公路供超车的路段。,2 当采用长直线线形时 纵坡不宜过大； 同大半径凹形竖曲线组合为宜； 两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种或设置一定建筑物等措施； 长直线或长下坡尽头的平曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规定要求外，还必须采用设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施； 对较高车速的公路(v60km/h)，其最大直线长度宜控制在70s左右时间的行程距离。,3 最小直线长度的限制 直线长度不宜过长但也不宜过短，特别是在同向平曲线问不应设置短直线以免产生视觉上的错觉而危及行车安全。当计算行车速度v60km

16、/h时，同向曲线间的直线长度(以m计)应以不小于该公路计算行车速度(以kmh计)的6倍为宜；反向曲线间的直线长度(以m计)以不小于计算行车速度(以km/h计)的2倍为宜。 当计算行车速度v40km/h时，可参照上述规定执行,在选用平曲线半径时，应尽量选用较大半径并应考虑以下几方面因素：1一般情况下，以采用极限半径的48倍为宜，当条件受限制时也应采用大于或等于一般最小半径，只有当地形特殊困难时才采用极限最小半径；2圆曲线半径过大也无实际意义，故一般不宜大于10000m；3各级公路不论a大小如何均应设置平曲线；4圆曲线应同前后相邻的平面线形相协调，不宜悬殊过大，使之构成连续、均衡的曲线线形；5应与

17、纵断面线形相协调，必须避免小半径平曲线与竖曲线相重合。,（二）圆曲线的运用,一般规定与要求缓和曲线是平面线形中的一种主要线形。对缓和曲线的运用，具体有以下几方面要求： 回旋线在线形设计中应作为主要线形要素加以运用； 在确定回旋线参数时，应在下述范围内选定R/3AR式中：A缓和曲线参数； R与缓和曲线相连接的圆曲线半径，m。 当R接近于100m时，取A等于R；当R小于100m时，则取A大于或等于R。当R较大或接近于3000m时，取A等于R3；当R大于3000m时，则取A小于R3；,（三）缓和曲线的运用,平面线形组合,1.基本形 （1）定义：当按直线回旋线（A1）圆曲线回旋线（ A2 ）直线的顺序

18、组合而成的线形。 当A1=A2时，叫对称基本型；当A1A2时，叫非对称基本型， A1 : A2应不大于2.0。,（2）组合要求 基本形设计时，为使线形协调，A值的选择最好使回旋线、圆曲线、回旋线的长度比设计成1：1：1（但在许多情况下是无法做到的）。,平面线形组合,2. S形 （1）定义： 两个反向圆曲线用回旋线连接的组合形式。,平面线形组合,（2）组合要求： S形相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。达不到时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。当A2 200时， A1与A2之比应小于1.5。 S型的两个反向回旋线以径相连接为宜。当受地形或其它条件限制而不得不插入短直线或两圆

19、曲线的回旋线相互重合时，其短直线的长度应符合下式规定： L（A1A2）/40 两圆曲线半径之比也不宜过大，以R1/R21/2为宜 ( R1、 R2分别为大小圆半径， A1、A2分别为大小圆的缓和曲线参数）。,平面线形组合,3.卵形 （1）定义：两同向的平曲线，按直线缓和曲线 （A1）圆曲线（R1）缓和曲线（AF）圆曲线（R2）缓和曲线（ A2）直线的顺序组合而成的线形。,平面线形组合,（2）组合要求： 大圆能完全包住小圆而且不是同心圆。 卵型曲线用一个回旋线连接两个圆曲线，其公用缓和曲线的参数AF最好在R2 /2A R2范围内（ R2为小圆半径）； 圆曲线半径之比以满足 R2/R1 =0.20

20、.8为宜； 两圆曲线的间距以 D/R2=0.0030.03为宜， （D为两圆曲线间的最小间距）,平面线形组合,4.凸形 （1）定义：两段同向缓和曲线之间不插入圆曲线而径相衔接的组合形式（圆曲线长度为零） （2）组合要求： 凸形的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容许最小回旋线参数和圆曲线最小半径的规定。 连接点附近最小0.3V的长度范围内，应保持以连接点的曲率半径确定的横坡度。,（3）适用条件 只有在路线严格受地形、地物限制处方可采用凸形。,平面线形组合,5.复合形 （1）定义：将两个以上的同向回旋线在曲率相等处相互连接的线形。 （2）组合要求：复合形的相邻两个回旋线参数之比以小于1

21、：1.5为宜。 （3）适用条件：复合曲线在受地形条件限制，或互通式立体交叉的匝道设计中可采用。,平面线形组合,6.C形 （1）定义：两同向回旋线在曲率为零处径相连接（即连接处曲率为0，半径为）的组合线形。 （2）适用条件：C形曲线仅限于地形条件特殊困难，路线严格受限制时方可采用。,平面线形组合,6.简单曲线 （1）单圆曲线：按直线圆曲线直线顺序组合而成的线形。 （2）回头曲线：回头曲线是在山区越岭线的特别困难地段，以延长展线方式克服高差而采用的一种特殊曲线类型。,回头曲线一般是由一个主曲线、两个辅助曲线和主、辅曲线所夹的直线段组合而成的复杂曲线。,平面线形组合,两相邻回头曲线之间，应争取有较长

22、的距离。 40km/h 200m 30km/h 150m 20km/h 100m 回头曲线前后的线形应有连续性，两头以布设过渡性的曲线为宜，设置限速标志，并采取保证同时良好的技术措施。 回头曲线的技术指标见表2-15。,平面线形组合,练习题： S形曲线的计算,已知某公路有两个交点间距为D=328.912m，JD1=K5+250.14，偏角1=491517（右偏），半径R1=200m ；Ls1 =70m ；JD2为左偏，2=853930 。 要求：按S型曲线计算确定Ls2、R2，并计算两曲线主点里程桩号。,计算步骤：（1）先根据1、R1、 Ls1，计算T1; （2）T2=D-T1 根据S形的组合

23、要求，假定Ls2 （3）用T2、LS2、 2计算R2。 （4）检查R2是否符合S形的组合要求，如不能，重新调整计算。,平曲线最小长度不得小于下表规定 平曲线的最小长度 平曲线一般由前后缓和曲线和中间圆曲线共三段曲线组成，每段曲线长度至少需要3s的行程。,（四）平曲线最小长度,小偏角的平曲线长度： 小偏角曲线的问题：设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。,（四）平曲线最小长度,小偏角曲线要求的平曲线长度 7属于小偏角弯道 。为保证小偏角曲线有足够的长度，采用 7的曲线外矢距E与=7时曲线的E相等时的曲线长为最小平曲线长。,表中的为公路转角值（度），当2时，按=2计。,

24、（四）平曲线最小长度,设计时一般要考虑以下几个方面：1两相邻的同向曲线间应设有足够长度的直线段，不得以短直线连接，否则应调整线形使之成为单曲线或复曲线或运用回旋线组合成卵形、凸形、复合型等曲线形式，以免产生断背曲线。2两反向曲线夹有直线段时，以设置不小于最小直线段长度的直线段为宜，否则应调整线形成组合成s形曲线，使其连续均匀。3三、四级公路两相邻反向曲线无超高、加宽时可径相衔接；无超高有加宽时，中间应设有长度不小于10m的加宽缓和段。工程特殊的山岭区，三、四级公路设置超高时中间直线长度不得小于15m。,（五）平面线性的组合与衔接,4应避免连续急弯的线形，可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。5线形设计的要求与内容应随公路等级和计算行车速度的不同而异。对于高速公路、一级公路以及计算行车速度v60km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。计算行车速度v40km的公路，首先应在保证行驶安全的前提下，正确地运用线形要素规定值(包括最大值、最小值)，在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利的组合，以期充分发挥投资效益。,（五）平面线性的组合与衔接,6在路线交叉前后应尽可