城市道路平面设计幻灯片.ppt

1、2020/9/18,道路工程,1,第五章 城市道路平面设计,设计任务：确定道路走向及其具体位置；在道路红线范围内布置道路各组成部分及各种设施。 设计内容：平面线形（主要指道路中线）的选择与定位；圆曲线半径的确定；缓和曲线的设置；曲线上的超高和加宽；行车视距计算及弯道内侧障碍物的清除；道路平面的综合布置。,2020/9/18,道路工程,2,51 平面线形的选择与组合,道路线形由直线和曲线（圆曲线、缓和曲线）组成，二者各有特点。线形组合以保证行车迅速、安全为原则。 线形组合时，应使直线的最大长度和最小长度满足规范要求；同时应提高曲线的质量，根据行车要求和地形条件，选择合适的圆曲线、缓和曲线。,20

2、20/9/18,道路工程,3,行驶中的汽车其导向轮旋转面与车身纵轴之间有三种关系，即：角度为零；角度为常数；角度为变数。与上述状态对应的行驶轨迹为：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。 道路平面线形正是由上述三种线形组成，即直线、圆曲线和缓和曲线构成，称之为“平面线形三要素”。,2020/9/18,道路工程,4,当道路的平面线形受地形、地物等障碍的影响而发生转折时，在转折处就需要设置曲线或组合曲线，曲线一般为圆曲线。为保证行车的舒适、安全与驾驶员操作方便，对于设计车速低的道路，为简化设计，可以只使用直线和圆曲线两种要素。 由此可见三要素是基本组成，但各要素所占

3、比例及使用频率并无规定。各要素使用合理、配置得当，均可满足汽车行驶要求。具体参数则要视地形情况和人的视觉、心理、道路技术等级等条件来确定。,2020/9/18,道路工程,5,2020/9/18,道路工程,6,2020/9/18,道路工程,7,直线,直线是平面线形中的基本线形。它以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷、缩短里程、行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单的特点，同时，直线线形简单，容易测设。另外，直线路段能提供较好的超车条件。 基于直线的这些优点，在各种道路工程中都被广泛采用。,2020/9/18,道路工程,8,但是，过长的直线并不好。从行车的安全和线形美观来看，过长的直线，

4、线形呆板，行车单调，易使司机产生疲劳，也容易发生超车和超速行驶，行车时司机难以估计车间距离，在直线上夜间对向行车容易产生眩光等。因而长直线行车的安全性较差，往往是发生车祸较多的路段。 直线虽然路线方向明确，但只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相协调。特别是在山区、丘陵区，采用过长的直线会破坏自然景观，并易造成大挖大填，工程的经济性也较差。,2020/9/18,道路工程,9,直线的最大长度,由于长直线的安全性差，一些国家对直线的最大长度作了规定，德国规定不超过20V（V是设计车速，用km/h表示，20V相当于72S的行程），前苏联规定为8km，美国为4.83km。我国目前尚无统一的规定

5、。 设计原则：道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（公路尤甚）。,2020/9/18,道路工程,10,直线的最小长度,分为同向曲线和反向曲线之间两种情况。,同向曲线间插入短直线,2020/9/18,道路工程,11,同向圆曲线间的直线最小长度,同向曲线是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。当此直线较短时，在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉，过短时甚至会把两曲线看成是一个曲线，这就破坏了线形的连续性，且容易造成驾驶员操作失误，应尽量避免。 大量观测资料证明，行车速度愈高，

6、驾驶员愈是注意远处的目标，这个距离在数值上大约是行车速度V（以km/h计）的6倍（以m计）。因此规范规定，同向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于行车速度V（以km/h计）的6倍为宜；有特殊困难时，不低于2.5V。,2020/9/18,道路工程,12,反向圆曲线间的直线最小长度,两反向曲线间有直线段时，由于两弯道转弯方向相反，考虑其超高和加宽缓和的需要以及驾驶人员的操作方便，其间的直线最小长度应予以限制。规范规定，同向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的2倍为宜。 若二反向曲线已设缓和曲线，在受到条件限制处也可将二反向曲线首尾相连，但被连接的二缓和曲线和圆曲线应满足一

7、定的技术条件。,2020/9/18,道路工程,13,2020/9/18,道路工程,14,平面线形的组合与衔接,1、直线与曲线的组合 路线的行车平顺性要求直线与曲线彼此协调而有比例地交替，路线直曲的变化应缓和匀顺。平面曲线的半径、长度与相邻的直线长度应相适应。过长的直线段会使司机感到疲倦，同时也是肇事的原因之一，只有在道路所指方向地平线处有明显目标时才允许采用长直线段。 直线与曲线组合得当，能提高线形的行驶质量。直线与曲线配合不好的线形应予避免。例如，长直线末端应避免小半径平曲线，同向曲线间的短直线可用大半径的曲线来代替。,2020/9/18,道路工程,15,2、曲线与曲线的组合 圆曲线的组合：

8、圆曲线是曲线组成的基本要素，它的组合有同向曲线、反向曲线、复曲线。对于相邻两同向曲线或反向曲线，应注意它们的协调和中间直线长度应满足相关规定。对于复曲线应注意它的适用条件和要求。 回头曲线：回头曲线指在山区公路为克服高差，在同一坡面上展线时所采用的，其圆心角一般接近或大于180的曲线。回头曲线转角大、半径小、线形差，一般较少采用，只有在二、三、四级公路当自然展线无法争取需要的距离以克服高差时，或因地形、地质条件所限不能采取自然展线时，可采用回头曲线展线。,2020/9/18,道路工程,16,平面组合线形,平面线形由直线、圆曲线、缓和曲线三个几何要素组成，三个线形要素可以组合成不同的组合线形。

9、1. 简单型曲线：当一个弯道由直线与圆曲线组合时叫简单型曲线，即按直线圆曲线直线的顺序组合。 2.基本型曲线：按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合的曲线称为基本型。 3.凸形曲线：两同向回旋曲线间不插入圆曲线而径相连接的组合形式称为凸形曲线。,2020/9/18,道路工程,17,4.S型曲线：两个反向圆曲线间用两个反向回旋线连接的组合形式，称为S型曲线。 5.C型曲线：同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的形式称为C型曲线。 6.复合型曲线：两个及两个以上的同向回旋曲线，在曲率相等处径相衔接的组合形式称为复合型曲线。 7.复曲线：复曲线是指两个或两个以上半径不同，转向相同的圆曲线径相连接或

10、插入缓和曲线的组合曲线，后者又叫卵形曲线。根据其是否插入缓和曲线可有几种形式。,2020/9/18,道路工程,18,简单型曲线,2020/9/18,道路工程,19,基本型曲线,2020/9/18,道路工程,20,凸型曲线,2020/9/18,道路工程,21,S型曲线,2020/9/18,道路工程,22,C型曲线,2020/9/18,道路工程,23,复合型曲线,2020/9/18,道路工程,24,圆曲线直线相连接的复曲线,2020/9/18,道路工程,25,两端带缓和曲线的复曲线,2020/9/18,道路工程,26,卵形曲线,2020/9/18,道路工程,27,52 圆曲线,在平面线形中，圆曲线

11、是最常用的基本线形，它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时设置。 各级道路（尤其公路）无论转角大小均应设置圆曲线。圆曲线能较好地适应地形变化，易与地形、地物、景观等配合协调，圆曲线配合得当，可获得圆滑舒顺的路线。 圆曲线设计重在曲线半径与曲线长度确定。,2020/9/18,道路工程,28,一、圆曲线半径计算公式 根据汽车转弯时的受力特点，可推导出汽车在弯道上行驶时的转弯半径计算公式。,2020/9/18,道路工程,29,汽车在曲线上行驶的横向力,2020/9/18,道路工程,30,由横向力系数： 横向力系数，其值受汽车行驶的稳定性、乘客的舒适性和运营的经济性等因素的影响。,2020/9/18,道

12、路工程,31,2020/9/18,道路工程,32,二、圆曲线最小半径的选用,圆曲线半径分不设超高最小半径、设超高推荐半径、设超高最小半径三种。 （一）不设超高最小半径 =0.067，i=2% （二）设超高推荐半径 =0.067，i=2%6% （三）设超高最小半径 =0.15，i=2%6%,2020/9/18,道路工程,33,2020/9/18,道路工程,34,2020/9/18,道路工程,35,不设超高最小半径是指曲线半径较大，离心力较小，靠轮胎与路面间的摩阻力就足以保证汽车安全稳定行驶所采用的最小半径。 此时对于行驶在曲线外侧车道上的车辆，其为负值，大小等于路拱横坡。从舒适角度考虑，此时的取

13、值比极限最小半径所用的要小得多。 公路标准规定不设超高最小半径是按=0.035,i-0.015计算后取整得来的。城市道路设计规范规定的城市道路不设超高最小半径是按=0.067计算后取整得来的。,2020/9/18,道路工程,36,圆曲线最大半径 选用圆曲线半径时，在地形等条件允许的前提下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适。 但半径过大，使圆曲线太长，对测设和施工都不利。且过大的半径，其几何性质与直线无多大差异。因此，公路路线设计规范规定，圆曲线最大半径以不超过10000m为宜。,2020/9/18,道路工程,37,三、圆曲线要素的计算,（一）圆曲线要素计算,圆曲线要素计算示意图,2020/9/

14、18,道路工程,38,圆曲线半径的确定,圆曲线能较好地适应地形变化，并可获得圆滑的线形，在适应地形时，应尽量选用较大的半径。并注意以下几点： 一般情况下宜采用极限最小半径的48倍或超高为24的圆曲线半径； 地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径； 地形条件特别困难不得已时，方可采用极限最小半径； 应同前后线形要素相协调，构成连续、均衡的曲线； 应同纵面线形相配合，避免小半径曲线与陡坡相重叠； 每个弯道半径值的确定，应根据实地的地形、地物、地质、人工构造物及其它条件的要求，用外距、切线长、曲线长、曲线上任意点线位、合成纵坡等控制条件反算，并结合标准综合确定。,2020/9/

15、18,道路工程,39,（二)圆曲线上里程桩的编制,在已知JD（转点）桩号以后，则： 圆曲线起点桩号 ZY桩号=JD桩号-T 圆曲线终点桩号 YZ桩号=ZY桩号+L 圆曲线中点桩号 QZ桩号=YZ桩号-L/2 验 算 JD桩号=QZ桩号+(2T-L)/2,2020/9/18,道路工程,40,例题： 公路平曲线的转角 = 32，交点桩号K5+100,为了使圆曲线长度不短于300m，圆曲线半径最小应选多少米（取 100m 的整数倍）？并计算几何要素及主要点桩号。,2020/9/18,道路工程,41,复习： 圆曲线段的测设 切线支距法（适合平坦开阔地区） X=RSin Y=R-RCos 偏角法（适于任

16、何地区） 偏角= 弦长C=2RSin ZY至QZ段由ZY测量，QZ至YZ由YZ测量。,2020/9/18,道路工程,42,【例】已知R=250M,LS=75M ZH=K17+443.28 试用偏角法定设各桩. 解: 桩号 L ZH K17+443.28 0 0 +460 16.72 00833 +480 36.72 04112 +500 56.72 13819 HY K17+518.28 75 25153 HY桩用切线支距法计算,偏角=arctg(y/x) =arctg(3.75/74.83) =25208 -=15误差.,2020/9/18,道路工程,43,5-3 缓和曲线,一、缓和曲线：指

17、在直线与圆曲线之间或者半径相差较大的两个转向相同圆曲线之间设置的一种曲率连续变化的曲线。 设置目的：缓和离心加速度的急骤变化，且使驾驶员容易做到匀顺地操纵方向盘，提高视觉的平顺度，保持线形的连续性。 设置位置：设置在直线与圆曲线间或不同半径的两圆曲线之间,2020/9/18,道路工程,44,缓和曲线的形式：回旋线、双纽曲线、抛物线、多心复曲线等。 基本形式：因回旋线与汽车行驶轨迹相一致，多采用回旋线，回旋线方程为RL=A2(A为回旋线参数）,2020/9/18,道路工程,45,缓和曲线特征 1)缓和曲线曲率渐变，设于直线与圆曲线间，其线形符合汽车转弯时的行车轨迹，从而使线形缓和，消除了曲率突变

18、点。 2)由于曲率渐变，使道路线形顺适美观，有良好的视觉效果和心理作用感。 3)在直线和圆曲线间加入缓和曲线后，使平面线形更为灵活，线形自由度提高，更能与地形、地物及环境相适应、协调、配合，使平面线形布置更加灵活、经济、合理。 4)与圆曲线相比，缓和曲线计算及测设均较复杂。,2020/9/18,道路工程,46,汽车在弯道上行驶轨迹,2020/9/18,道路工程,47,缓和曲线的作用,线形缓和：在直线上，曲率半径为无穷大，曲率为零，在圆曲线上，曲率为1/R。若直线与圆曲线径连接，在连接处形成曲率突变点。这种组合线形视觉效果差，有折点和扭曲现象。加入缓和曲线，则曲率渐变，线形圆滑，有良好的视觉效果

19、和心理作用感。 行车缓和:汽车由直线直接驶入圆曲线其离心力发生了突变，使行车舒适感和安全感受到影响。并且，从司机转弯操纵来看，汽车前轮转向角逐渐变化，其中间需要插入一逐渐变化的缓和曲线，才能保持在车速一定的情况下使汽车前轮的转向角从0至逐渐转向，从而有利于驾驶员操纵方向盘。 超高和加宽缓和:为适应汽车转弯的特点，公路在圆曲线上设置有超高和加宽。设置超高和加宽也需要有一个缓和过渡段。,2020/9/18,道路工程,48,二、缓和曲线长度的计算,（一）按离心加速度变化率计算 L=0.036V3/R （二）按司机操作反应时间计算 L=0.83V （三）按视觉条件计算 L=R/9R 设计道路时，应符合

20、规范中规定的缓和曲线最小长度。,2020/9/18,道路工程,49,平面线形，过去多采用长直线、短曲线的形式，一般是首先设置直线，然后用曲线连接。 随着车速的提高及交通量的增长，对于高等级道路已趋于以曲线为主的设计，即结合地形拟定曲线，再连以缓和曲线或直线的方法，使路线在满足行车动力要求的条件和视觉舒顺前提下，增加了结合地形设置线形的自由，使线形的经济效益较为显著，并保证行车的高速和安全。 高速公路线形多以圆曲线和回旋曲线为主，其间也可插入适当长度的直线，但以能更好地满足线形舒顺，与地形的合理结合为原则。,2020/9/18,道路工程,50,三、不设缓和曲线的平曲线半径,当位移量R小于0.20

21、m时，可不设缓和曲线。 由R=L2/(24R), L=Vt/3.6, R=0.20m,t=3s可得： R=0.144V2 设计时应符合规范中规定的数值,2020/9/18,道路工程,51,2020/9/18,道路工程,52,四、缓和曲线要素计算,切线总长 外矢距 曲线总长 超距,2020/9/18,道路工程,53,缓和曲线基本形式,2020/9/18,道路工程,54,缓和曲线上里程桩的编制,直缓点: ZH桩号=JD桩号-Th 缓圆点：HY桩号=ZH桩号L 缓直点: HZ桩号=HY桩号LhL) 圆缓点：YH桩号=HZ桩号-L 曲中点: QZ桩号=YH桩号-(Lh-L)/2 验 算：JD桩号=QZ

22、桩号+D/2,2020/9/18,道路工程,55,五、平曲线最小长度,（一）曲线过短，司机操作困难（6s行程） L=1.67V （二）满足离心加速度变化率的要求 L=0.036V3/R （三）满足视觉要求 当转角7时，为便于识别曲线，避免产生错觉，宜控制曲线最小长度符合规范要求。,2020/9/18,道路工程,56,【例】平原区某二级公路有一弯道R=250M，交点JD的桩号为K17+568.38，转角=383000,试计算该曲线上设置缓和曲线后曲线各要素及五个基本桩的里程。,2020/9/18,道路工程,57,练习 已知 R=200M =431636LS=75 JD=K10+254.68 求曲

23、线要素与里程. 已知 R=175M =583520LS=75 JD=K4+500.74 求曲线要素与里程. 已知 R=50M =904808LS=35 JD=K15+305.86 加桩+251.69,+261.69,+281.69,+305.93,+325.93,+335.93,用偏角法,切线支距法测设步骤. 已知 R=174M =391715LS=50 JD=K5+438.21 加桩+370.9,+390.9,+415.9,+440.21,+465.21,+485.21,用偏角法,切线支距法测设步骤. 已知 R=200M =213810LS=35 JD=K5+672.37 加桩+631.61

24、,+641.61,+661.61,+682.13,+700,+712.13,用偏角法,切线支距法测设步骤.,2020/9/18,道路工程,58,5-4 曲线上的超高与加宽,一、超高设置和超高值 概念：为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡，称之为超高。,超高示意图,2020/9/18,道路工程,59,设置目的：是为了克服离心力，保证行车安全，在曲线段将双面破做成单面破。 超高横坡度计算公式： i超=V2/127R- 为保证安全，各等级道路设计超高时应满足最大超高横坡度的要求。,2020/9/18,道路工程,60,为保证安全，各等级道路设计超高时

25、应满足最大超高横坡度的要求。,2020/9/18,道路工程,61,二、超高缓和段,从直线行路工的双向坡断面，过渡到小半径曲线上具有超高横坡的单向坡断面，要有一个逐渐变化的区段，称为超高缓和段。 超高缓和段的长度计算随超高横坡过渡方式不同而异。横坡过渡方式有绕路面边线和中线旋转两种。 计算公式：Le=bi/,2020/9/18,道路工程,62,2020/9/18,道路工程,63,2020/9/18,道路工程,64,超高横坡过渡方式（边线旋转）,2020/9/18,道路工程,65,超高横坡过渡方式（中线旋转）,2020/9/18,道路工程,66,2020/9/18,道路工程,67,2020/9/1

26、8,道路工程,68,三、加宽,定义：汽车在曲线路段上行驶时，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大。为适应汽车在平曲线上行驶时后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽度称为曲线加宽(又称弯道加宽)。 加宽目的：避免汽车在弯道上行使时不侵占相邻车道。 加宽条件：R250m曲线路段。 加宽位置：通常在弯道内侧。,2020/9/18,道路工程,69,每条车道加宽值的计算公式：,2020/9/18,道路工程,70,单车道加宽示意图,2020/9/18,道路工程,71,2020/9/18,道路工程,72,四、加宽缓和段,1、设置缓和曲线或超高缓和段时

27、，加宽缓和段长度应采用与缓和曲线或超高缓和段长度相同的数值。 2、不设缓和曲线或超高缓和段时，加宽缓和段长度应按加宽侧路面边缘宽度渐变率为1：151：30，且长度不得小于10米的需求设置。 加宽过渡的方法依道路等级不同，按以下两种方法进行。 (1)Ex=KE (2)Ex=(4K3-3K4)E,2020/9/18,道路工程,73,加宽示意图,2020/9/18,道路工程,74,5-5行车时距,一、视距的概念: 所谓视距，是指从车道中心线上1.2m的高度，能看到该车道中心线上高为0.1m的物体顶点的距离，是该车道中心线量得的长度。 规定视距标准是为了保证行车安全，使驾驶员能随时看到汽车前方一定距离

28、的道路，以便发现前方障碍物或来车时，能及时采取措施。在平面上，弯道内侧有挖方边坡或障碍物、纵断面上的凸形竖曲线处以及路线交叉口附近，均有可能存在视距不良的问题。,2020/9/18,道路工程,75,视距示意图,2020/9/18,道路工程,76,在道路设计中保证足够的行车视距，是确保行车安全、快速、增加行车安全感、提高行车舒适性的重要措施。 行车视距按行车可能遇到的各种情况可有停车视距、会车视距、超车视距、错车视距、避让障碍物视距等五种。公路标准对前三种视距作了相应规定。,2020/9/18,道路工程,77,停车视距,2020/9/18,道路工程,78,2020/9/18,道路工程,79,为使

29、高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200米，150米，100米，50米等距离法，将标志放在右侧。,2020/9/18,道路工程,80,北京，中国,2020/9/18,道路工程,81,为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200米，150米，100米，50米等距离法，将标志放在右侧，英国最近采用路面划标线的办法，保持两个波距,英国公路上最近采用路面划标线的办法，使车辆保持两个波距,2020/9/18,道路工程,82,为使高速公路上车辆之间保持安全距离，通常采用200米，150米，100米，50米等距离法，将标志放在右侧，英国最近采用路面划标线的办法，保持两个波距,2020/9/18,

30、道路工程,83,会车视距,两辆对向行驶的汽车在同一车道上相遇，及时制动并停车所必须的安全视距称为会车视距。 会车视距由三部分组成：双方驾驶员反应时间所行驶的距离；双方汽车的制动距离；安全距离。 会车视距的规定值是其长度不应小于停车视距的两倍。,2020/9/18,道路工程,84,会车视距示意图,2020/9/18,道路工程,85,超车视距,2020/9/18,道路工程,86,超车视距示意图,2020/9/18,道路工程,87,二、视距的计算 S停S反+S制+S安 S会2S停 城市道路设计规范规定： 1）道路平面、纵断面上的停车视距应大于或等于表中的规定。 2）车道上对向行驶的车辆有会车可能，应

31、采用会车视距，其值为表中停车视距的两倍。,2020/9/18,道路工程,88,三、视距的保证 最大横净距的计算 视距包络线图的绘制,2020/9/18,道路工程,89,2020/9/18,道路工程,90,2020/9/18,道路工程,91,图解法确定视距切除范围,2020/9/18,道路工程,92,2020/9/18,道路工程,93,56 道路设施平面布局,公共交通停靠站 道路照明 道路绿化 广场与停车场 地上地下管线 道路交通设施与环卫设施,2020/9/18,道路工程,94,沧州市开元大道照明、绿化,2020/9/18,道路工程,95,植树绿化与美化工程：是美化城市和道路环境的必要组成部分，它为道路使用者提供一个安全、舒适的行车环境。环境绿化有利于净化空气、舒畅人们的心情，且可提高行车的安全。,2020/9/18,道路工程,96,国外景观道路,2020/9/18,道路工程,97,成温高速公路景观,2020/9/18,道路工程,98,交通服务设施，包括： 照明设施：如灯柱、弯道反光镜等； 交通标志：使驾驶员知道前面路段的情况和特点，有下列四类： 警告标志：指明前面有行车障碍物和行车危险的地点，促使驾驶员集中注意力； 禁令标志：指明各种必要遵守的交通限制，如车速限制、不准停车等； 指示标志：指示驾驶员行驶的方向