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公路路线设计公路设计概述公路设计的主要内容：路线设计（道路几何设计）横断面设计平面设计纵断面设计交叉口设计平面交叉口设计立体交叉口设计§1.1直线§1.2圆曲线§1.3缓和曲线§1.4行车视距第1节路线平面设计平面是指道路中心线在水平面上的投影。(2)平面线形要素平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。道路平面线形设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求，合理地确定各线形要素的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。对于车速较高的道路，线形设计还应考虑汽车行驶美学及驾驶员视觉和心理上的要求。平面线形中直线、圆曲线、缓和曲线要素的组合类型复合型基本型S型卵型凸型C型1001).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，基本型可以设计成对称基本型和非对称基本型两种。2).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。A1：A2应控制在2以下，有条件时宜小于1.5;大小圆曲线半径也宜控制在2以下。3).卵型曲线用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合形式，按圆曲线R1、回旋线A、圆曲线R2、回旋线A2、直线顺序组合构成。主要用在交点间距较小的平面线形路段。用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。卵形曲线4)．凸型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，凸形曲线在两回旋曲线衔接处，曲率发生突变，不仅行车操作不便而且由于超高，路面边缘线纵断面也在该处形成转折，所以凸形曲线作为平面线形是不理想的。一般情况下不宜采用，只有在地形、地物受限制的路段方可考虑。5).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，这种形式很少采用，仅在受地形或其它特殊原因限制时采用（互通式立交除外）。6).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。C型曲线只有在地形条件特殊困难，路线严格受限制时方可采用。1、直线优点两点之间距离最短。具有短捷、直达的印象。行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。测设简单方便（用简单的就可以精确量距、放样等）。(1)直线的特点缺点：直线单一无变化，与地形及线形自身难以协调。过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时，易使驾驶人员感到单调、疲倦。易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速行驶。各国对直线长度都加以限制（1）前联邦德国规定直线长度小于20V（V以每小时公里计）米；（2）美国则要求小于3min行程；（3）我国虽未作明确规定，但要求曲线长度与直线长度有合理的比例。在采用长直线时，一般道路纵坡不宜过大；直线长度亦不宜过短。在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以直线为主。对于长、特长隧道或结构特殊的桥梁等特殊构造物所在的路段宜采用直线。交叉前后路段宜采用直线，应尽可能避免采用小半径曲线。2.1、圆曲线的特点①测试简单；②适应地形变化，适用范围广而灵活；③较大半径圆曲线线形美观、顺适、行车舒适；④圆曲线半径较小时，视距条件差。2.圆曲线圆曲线指的是道路平面走向改变方向或竖向改变坡度时所设置的连接两相邻直线段的圆弧形曲线。圆曲线半径：2127()VRi式中：V——计算行车速度，（km/h）；μ——横向力系数；i——路面横坡度。《公路路线设计规范》中规定：①各级公路不论转角大小均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应，并尽可能选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。②各级公路圆曲线的最小半径：a.极限最小半径是路线设计中的极限值，在特殊困难条件下不得以采用的，一般不轻易采用。b.一般最小半径是指能够满足旅客舒适感和工程量要求时所采取的半径。c.不设超高最小半径是指即使在双向横坡的弯道上行驶也能安全、经济、舒适的通过时所采用的半径。表1-2-2各级公路的圆曲线最小半径设计速度(km/h)1201008060403020一般值(m)10007004002001006530极限值(m)650400250125603015不设超高最小半径(m)路拱≤2.0%5500400025001500600350150路拱＞2.0%7500525033501900800450200在保证足够视距的前提下，视野前方平面转向一般不应超过两个，纵面起伏形不应超过三个。2.2圆曲线的运用与地形有一定的配合，虽然视线内有多个转向，视觉上的感受稍好。视线内多个平面转向的蛇形曲线，由于纵面上也有多个凹凸，导致视觉感受不良。平面上有三个转向，后面的平面线形已被地形遮挡，同时有路侧的植物及交通设施诱导视线，纵面也较平缓，因此平面线形比较顺适。平面上两个方向弯道，后面线形为植物遮挡，线形生动流畅，给驾驶者留有一定的想象力。示范工程示范工程一般道路高速公路视野里只有一个转向，驾驶员的心理压力较小。需要强调的是：对事情的理解不是绝对的，与地形、环境配合得好时，长直线、多转向路段在视觉和心理上也不会太过分。3、缓和曲线缓和曲线是道路平面线形三要素之一。缓和曲线：设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。《规范》规定：除四级公路外的其它各级公路都应设置缓和曲线，另外，当圆曲线半径大于“不设超高的最小半径”时可省略缓和曲线。①线形缓和。使线形圆滑，增加线形美观，有良好视觉效果。②行车缓和。便于驾驶员操作方向盘。③完成超高和加宽的过渡，利于平稳行车。④消除离心力的突变，提高舒适性。(1)缓和曲线的作用可行性好：它的线形应符合行驶轨迹缓和性好：是指缓和曲线要有一定长度，如太短，驾驶员操作紧张，旅客不舒适，线形不协调。计算方便，公式简单;便于在设计、施工中使用。（2）缓和曲线的基本要求回旋线三次抛物线双纽线n次抛物线正弦形曲线我国《标准》推荐的缓和曲线是回旋线。（3）缓和曲线的采用形式回旋线是曲率随着曲线长度成比例变化的曲线《公路路线设计规范》中规定：各级公路的缓和曲线长度应大于等于表列值。各级公路缓和曲线最小长度公路等级高速公路一二三四地形平原微丘直丘山岭平原山岭平原山岭平原山岭平原山岭Lsmin(m)1008570508550703550253520（3）设计标准为保证行车安全，驾驶员应能看到前方一定距离内的公路路面，以便及时发现障碍物或对向来车，使汽车在一定的车速下及时制动或绕过，这段时间内汽车沿路面行驶的最短距离——行车视距4行车视距视距的重用性由于视距会影响到行车的安全，公路路线规范中将其规定为强制性条文，因此在设计中需认真予以考虑。事故的数量不仅取决于视距不足的路段，而且取决于这种路段的分布频率。在较多地点视距受限制的情况下，驾驶员提高了注意力和警惕程度，交通事故反而减少。相反，在几何线形要素能得到保证的高车速道路上，个别难得出现的视距不足路段常常是具有较高交通事故危险性的地点。隧道出口线形组合不当左偏小半径曲线超车道视距的重要性当地形、地物条件受限时，视距条件多为不利情况，设计中应认真研究。以下为可能出现不良视距的几种情况。4.1、停车视距汽车行驶时，驾驶员自看到前方障碍物起至到达障碍物前安全停车止所需要的最短行车距离——停车视距停车视距由反应距离、制动距离和安全距离组成。4.2、超车视距快车超越前面慢车后再回到原来车道所需要的最短距离——超车视距超车视距的全程分为四个阶段：加速行驶阶段超车汽车在对向车道上行驶的距离超车汽车从开始加速到超车完成对向汽车的行驶距离超车完成，超车汽车与对向汽车之间的安全距离4.3、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距离——会车视距会车视距由双方驾驶员的反应距离、双方汽车的制动距离和安全距离组成。会车视距是停车视距的两倍。4.4、错车视距在没有明确划分车道线的双车道公路上，两对向行驶的汽车之相遇，发现后即采取措施安全错车所需要的最短距离。5.平面设计注意事项1）.平面线形设计应能在视觉上自然地诱导驾驶员的视线，并采取相应措施保持视觉和心理上的连续性。如在下坡右转弯公路的左侧路旁植树，使正在高速行驶的驾驶员消除不安全感，并起诱导视线的作用。2）.平面设计应与纵断面、横断面配合良好；山地道路路线应在保证安全的前提下，合理选择线形要素，注意与沿线地形地物相结合，与自然环境相协调。3）.避免路线平纵指标偏高（尤其平面指标大量选用长直线、大半径长曲线等），导致道路出现大填大挖大护坡的现象，这样严重影响了沿线景观，且与自然环境不协调。4）追求道路与自然景观、人文景观的和谐与统一，使道路也成为靓丽的景观。第2节道路纵断面设计概述纵坡和坡长设计竖曲线设计纵断面的基本概念道路纵断面设计的内容一、概述纵断面的基本概念1、纵断面：道路中线的竖向剖面为道路纵断面图;路线纵断面是一条高低起伏的空间线。•地面线•设计线地面线：根据中线上各桩点地面高程点绘的一条不规则折线，反映沿着中线地面起伏变化情况。设计线：由直线和竖曲线组成，反映路线的起伏变化情况。合理确定道路的纵坡度和坡长竖曲线的设计道路纵断面设计的内容1、纵坡设计满足设计规范规定的各项要求；2、设计纵坡应该具有一定的平顺性，起伏不宜过大或过于频繁。3、地下水位较高的平原微丘区，应该满足最小填土高度，保证路基稳定；4、纵坡设计在一般情况下考虑填挖平衡；纵坡设计的基本要求5、对沿线地形、地质、地下管线、水文、气候等条件综合考虑，以保证道路的畅通和稳定。6、对连接段纵坡，如大、中桥引道两端连线等，纵坡应该平缓，避免突变。7、在实地调查的基础上，充分考虑农田、水利等方面的要求。最大纵坡、最小纵坡和坡长限制1、最大纵坡：指各级道路允许采用的最大纵坡，是道路纵断面设计的重要控制指标。主要考虑以下几方面因素：汽车动力性能道路等级自然条件城市道路中考虑交通构成设计速度（km/h）1201008060最大纵坡（%）3455我国高速公路最大纵坡规定值1、最大纵坡高速公路受到地形条件等特殊情况限制时，经技术经济论证合理，最大纵坡可以增加1%。非汽车交通较大的路段，坡度适当放缓，平原、微丘区不大于2%—3%，山岭、重丘区不大于4%-5%。大中桥上纵坡不大于4%，桥头引道纵坡不大于5%位于海拔2000m以上或严寒冰冻地区四级公路最大纵坡不应大于8%。在道路挖方和低填方路段，为保证排水，纵坡最小为0.3%。一般情况下，不小于0.5%。对于城市道路,当最小纵坡小于0.3%时,应该设置街沟。干旱地区以及横向排水良好的路段，其最小纵坡可不受上述限制。2、最小纵坡3、坡长的限制坡长:主要是指两个变坡点之间的水平距离。（1）最小坡长的限制主要考虑汽车行驶的平顺性路容美观相邻竖曲线的设置考虑为计算行车速度9-15秒的行程为规定值。高速公路最小坡长设计速度（km/h）1201008060最大纵坡（%）3455最小坡长（m）300250200150（2）最大坡长的限制最大坡长限制：就是控制汽车爬坡时，车速下降到不低于限定的最低时速时所能行驶的距离。等级高的道路主要是小车与载重汽车因速度不同带来的相互干扰；等级低的道路为防止车速显著下降而导致汽车爬坡无力，甚至熄火设计速度（km/h）1201008060390010001100120047008009007005600700500纵坡坡度（%）6500300高速公路最大限制坡长合成坡度指在设置超高的曲线上，道路的纵坡和超高横坡所组成的矢量和。合成坡度道路纵坡；超高横坡；）；合成坡度（纵超合纵超合iiiiii%22将合成坡度控制在一定范围内，目的是尽可能的避急弯和陡坡的不利组合，防止合成坡度过大而引起的横向滑移和行车危险。设计速度（km/h）1201008060合成坡度（%）10.010.010.510.5高速公路最大合成坡度在下面的情况下合成坡度应该小于8%：冬季路面有积雪，结冰的地区自然横坡度较陡的傍山道路非汽车交通比例较高的路段高原纵坡的折减我国《公路工程技术标准》规定在海拔30