道路勘察设计(3)改正过的

跳转到第一页一、缓和曲线的作用与线形（一）缓和曲线的作用1．曲率连续变化，便于驾驶操作2．离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变3．为设置超高和加宽提供过渡段4．与圆曲线配合得当，美化线形第四节缓和曲线原件第21、22、23页有些数字计算错误，已改正跳转到第一页跳转到第一页φ汽车等速行驶，司机匀速转动方向盘时，汽车的行驶轨迹：当方向盘转动角度为时，前轮相应转动角度为，它们之间的关系为：=k；（二）缓和曲线的形式其中，是在t时间后方向盘转动的角度，=t；汽车前轮的转向角为=kωt(rad)轨迹曲率半径：tgφdr跳转到第一页设汽车前后轮轴距为d，前轮转动后，汽车的行驶轨迹曲线半径为tkddtgφdr汽车以v（m／s）等速行驶，经时间t以后，其行驶距离（弧长）为l：l=vt(m)rωkdtr1.ωkvdrωkvdlkωvdCrCl汽车匀速从直线进入圆曲线（或相反）其行驶轨迹的弧长与曲线的曲率半径之乘积为一常数，这一性质与数学上的回旋线正好相符。跳转到第一页二、缓和曲线的布设（一）回旋线的数学表达式回旋线是公路路线设计中最常用的一种缓和曲线。我国《标准》规定缓和曲线采用回旋线。回旋线的基本公式为：rl=A2(rl=C)——极坐标方程式式中：r——回旋线上某点的曲率半径（m）；l——回旋线上某点到原点的曲线长（m）；A——回旋线的参数。A表征回旋线曲率变化的缓急程度。跳转到第一页1.回旋线的参数值A的确定：回旋线的应用范围：RLsAOLsYX缓和曲线起点：回旋线的起点，l=0，r=∞；缓和曲线终点：回旋线某一点，l＝Ls，r＝R。则RLs=A2，即回旋线的参数值为：跳转到第一页直线直线圆曲线缓和曲线缓和曲线1.回旋线的参数值A的确定：回旋线的应用范围：RLsA缓和曲线起点：回旋线的起点，l=0，r=∞；缓和曲线终点：回旋线某一点，l＝Ls，r＝R。则RLs=A2，即回旋线的参数值为：缓和曲线的曲率变化：跳转到第一页回旋线起点切线o由微分方程推导回旋线的直角坐标方程：以rl=A2代入得：回旋线微分方程为：dl=r·ddx=dl·cosdy=dl·sindβlAdl2或l·dl=A2·dβ2.回旋线的数学表达式：跳转到第一页当l=0时，=0。对l·dl=A2·d积分得：式中：——回旋线上任一点的半径方向与Y轴的夹角。对回旋线微分方程组中的dx、dy积分时，可把cos、sin用泰勒级数展开，然后用代入β表达式，再进行积分。22222,2AlAl跳转到第一页dx，dy的展开：dlβdxcosdl)!6!4!21(642dlAlAlAl])2(7201)2(241)2(21-1[622422222dlAlAlAl)6472038481(12128844dl(βdlβdy)!7!5!3sin753dlAlAlAlAl])2(50401)2(1201)2(61-2[72252232222dlAlAlAlAl)12850403840482(141410104622跳转到第一页对dx、dy分别进行积分：dldxxcosdlAlAl)38481(88448945345640AlAlldldyysindlAlAlAl)3840482(1010462210116723422403366AlAlAl45401Al67233366AlAl跳转到第一页在回旋线终点处，l=Ls，r=R，A2=RLs回旋线终点坐标计算公式：8945A3456LsA40LsLsX4523R3456LsR40LsLs10116723A42240LsA336LsA6LsY56342R42240LsR336LsR6Ls23R40LsLs342R336LsR6Ls回旋线终点的半径方向与Y轴夹角β0计算公式：R2LsA2Ls20跳转到第一页1.各要素的计算公式基本公式：r·l=A2，（二）回旋线的几何要素任意点P处的曲率半径：222Al222AllArP点的回旋线长度：rArAl222P点的半径方向与Y轴的夹角2222222rArlAl跳转到第一页p=y+rcosβ-rP点曲率圆圆心M点的坐标：xm=x–rsinβym=r+pP点的弦长：P点曲率圆的内移值：sinyaP点弦偏角：)rad(3xyarctgp跳转到第一页道路平面线形三要素的基本组成是：直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线。(1)几何元素的计算公式：2．有缓和曲线的道路平曲线几何元素：)(238424)cos1(342mRLsRLsRYp2302402cosRLsLsRXq度）(6479.282220RLsRLsALs回旋线终点处内移值：回旋线终点处曲率圆圆心x坐标：回旋线终点处半径方向与Y轴的夹角：跳转到第一页（三）有缓和曲线的平曲线的曲线要素及主点里程桩号计算：（1）曲线要素的计算公式：)m(q2tg)pR(T切线长：曲线长：)m(LsR180)m(Ls2R180)2(L0外距：)m(R2sec)pR(E校正值：J=2T-L跳转到第一页(2)主点里程桩号计算方法：以交点里程桩号为起算点：ZH=JD–THY=ZH+LsQZ=ZH+L/2YH=HZ–LsHZ=ZH+L交点：（校核）2hJJDQZ跳转到第一页①用切线支距法敷设回旋线公式：l——回旋线上任意点m至缓和曲线终点的弧长（m）。（3）切线支距法敷设曲线计算方法：22545401401SLRlAlx3373672333663366SSLRlRLlAlAly跳转到第一页nβOMαnYHHYHZZHβδφyxqpRRsinφR(1-cosφ)00②切线支距法敷设带有回旋线的圆曲线公式：x=q+Rsinm(m)y=p+R(1-cosm)(m)式中：)()2(6479.280RLslmmmlm——圆曲线上任意点m至缓和曲线终点的弧长（m）；αm——lm所对应的圆心角（rad）。Rlmm跳转到第一页（三）回旋线的相似性回旋线的曲率是连续变化的，而且其曲率的变化与曲线长度的变化呈线性关系。可以认为回旋线的形状只有一种，只需改变参数A就能得到不同大小的回旋曲线。A相当于回旋线的放大系数，回旋线的这种相似性对于简化其几何要素的计算和编制曲线表很有用处。跳转到第一页例题：已知平原区某二级公路有一弯道，偏角α右=15°28′30″，半径R=600m，缓和曲线长度Ls=70m，JD=K2+536.48。要求：（1）计算曲线主点里程桩号；（2）计算曲线上每隔25m整桩号切线支距值。解：（1）曲线要素计算：340.060024702422RLsp996.346002407027024022323RLsLsq跳转到第一页541.115996.3422830.15)340.0600(2)(tgqtgpRT962.229706002830.15180180LsRL719.56002sec)340.0600(2sec)(RpREJ=2T-L=2×115.541-229.962=1.12（1）曲线要素计算：跳转到第一页（2）主点里程桩号计算：以交点里程桩号为起算点：JD=K2+536.48ZH=JD–T=K2+536.48–115.541=K2+420.939HY=ZH+Ls=K2+420.939+70=K2+490.939QZ=ZH+L/2=K2+420.939+229.962/2=K2+535.92HZ=ZH+L=K2+420.939+229.962=K2+650.901YH=HZ–Ls=K2+650.901–70=K2+580.901跳转到第一页（3）计算曲线上每隔25m整桩号的切线支距值：列表计算曲线25m整桩号：ZH=K2+419.915K2+425K2+450K2+475K2+500…平曲线切线支距计算表桩号计算切线支距l缓和曲线圆曲线xSySφm(°)xCyCZH+419.915000K2+4255.0855.0850.000K2+45030.08530.0850.108……HY+489.9157069.9761.361K2+50010.0854.305380.0382.033K2+52535.0856.6926104.9224.428……跳转到第一页计算切线支距值：（1）LCZ=K2+425（缓和曲线段），ZH=K2+419.915l=2425-2419.915=5.085085.57025040085.514014012222545SLRlAlx000.0702506085.5663323SRLlAly（2）LCZ=K2+500，HY=K2+489.915（圆曲线段）lm=2500-2489.915=10.085x=q+Rsinm=34.996+250sin4.3053=80.038(m)y=p+R(1-cosm)=0.34+250（1-cos4.3053）=2.033(m)3053.4)25070085.102(9479.28)2(6479.280RLslmmm跳转到第一页作业：1．用级数展开法计算p、q的表达式。2．已知平原区某一级公路有一弯道，偏角α左=16°36′42″，半径R=1000m，JD=K7+153.63。要求：（1）计算曲线主点里程桩号；（2）计算曲线上每隔25m整桩号的切线支距值（列表计算）。