005道路勘测设计第五章

道路勘测设计学时：46学时第五章线形设计第一节平面线形设计第二节纵断面线形设计第三节平纵线形组合设计第四节线性检验与评价1平面线形设计一般原则1.1平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调与地形相适应，宜直则直，宜曲则曲，不片面追求直曲原则直线、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1平面线形设计一般原则在宽阔的平原微丘区，路线应直捷顺畅1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1平面线形设计一般原则在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以直线为主1平面线形设计一般原则1.2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1）直线与平曲线的组合长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意。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。短直线避免接大半径平曲线。这种组合线形均衡性差，线形不美观。根据国外经验，直线与平曲线组合，满足：Lz≤500m时，R≥LzLz＞500m时，R≥500m不连续的线形直接连续的线形1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1平面线形设计一般原则2）平曲线与平曲线的组合条件允许时，相邻圆曲线大半径与小半径之比宜小于2.0，相邻回旋线参数之比宜小于2.0。3）高、低标准之间要有过渡高、低标准变化路段，除满足有关设计路段在长度和梯度上的要求外，还应结合地形的变化，使路线的平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变。不同标准路段相互衔接地点，应选在交通量发生变化处，或驾驶员能明显判断前方改变速度的地方。1平面线形设计一般原则同一等级道路上大、小指标间的均衡过渡2）高低标准之间要有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长直线与小半径曲线之间相邻的大小半径曲线之间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1平面线形设计一般原则1.3注意与纵断面设计相协调平原微丘区的道路，平曲线指标较高，与铁路、主要道路及河流交叉的地方是纵断面线形的控制点1.4平曲线应有足够的长度1）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，每段曲线至少需要3s的时间基本型曲线：9s行程凸型曲线：6s的行程平曲线最小长度不得小于下表规定1平面线形设计一般原则一个平曲线之内应具有设置回旋线(或超高、加宽过渡段)和一段圆曲线的长度，其长度应大于表7.8.1中规定的“一般值”。当地形条件及其它特殊情况限制时，可采用表中的“最小值”。各级公路平曲线最小长度表设计速度(km/h)1201008060403020一般值（m）600500400300200150100最小值（m）2001701401007050401平面线形设计一般原则2）小偏角的平曲线长度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1平面线形设计一般原则2）小偏角的平曲线长度θ≤7°属于小偏角弯道。为保证小偏角曲线有足够的长度，采用α＜7°的曲线外矢距E与α=7°时曲线的E相等时的曲线长为最小平曲线长设计速度(km/h)1201008060403020平曲线最小长度(m)1400/α1200/α1000/α700/α500/α350/α250/α表中的为公路转角值（度），当＜2°时，按=2°计2平面线形要素的组合类型2.1基本形1）定义当按直线—回旋线（A1）—圆曲线—回旋线（A2）—直线的顺序组合而成线形。当A1=A2时，叫对称基本型当A1≠A2时，叫非对称基本型A1:A2应不大于2.02.1基本形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、回旋线的长度以大致接近为宜（但在许多情况下是无法做到的）从线形的协调性出发，宜将回旋线、圆曲线、回旋线之长度比设计成1：1：1～1：2：1。3）适用场合：交点间距不受限。2.1基本形4）简单形曲线5）基本形曲线2.2S形1）定义两个反向圆曲线用两段反向回旋线连接的组合形式2.2S形2）适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。2Vα2α1JD1JD22.2S形2.2S形3）组合要求①S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。②S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≤（A1＋A2）/40③两圆曲线半径之比也不宜过大，以R1/R2≤1/2为宜2.2S形4）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α1=49°15′17″（右偏），半径R1=200m；Ls1=70m；JD2为左偏，α2=85°39′30。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α1、R1、Ls1，计算T1;（2）T2=D-T2根据S形的组合要求，假定Ls2（3）用T2、LS2、α2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2.3复曲线1）指两个或两个以上半径不同，转向相同的圆曲线径相连接（lF=0）或插入缓和曲线（lF≠0）的组合曲线，后者又叫卵形曲线。2.3复曲线4）圆曲线直接相连的组合形式（lF=0，ls=0）5）两端带缓和曲线的组合形式（lF=0，ls≠0）2.4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。卵形曲线2.4卵形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R2/2≤A≤R2范围内（R2为小圆半径）2.4卵形2）组合要求圆曲线半径之比以满足R2/R1=0.2～0.8为宜两圆曲线的间距，以D/R2=0.003～0.03为宜，（D为两圆曲线间的最小间距）2.5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。2.6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1：1.5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2.7C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2.8回头曲线的设置1）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2.8回头曲线的设置2）回头曲线应满足的条件：、二、三、四级公路在自然展线无法争取所需的距离以克服高差，或因地形、地质条件限制不能采取自然展线时，方可采用回头曲线。两相邻回头曲线之间，应争取有较长的距离。设计速度为40km/h、30km/h、20km/h时，分别应不小于200m、150m、100m。3）回头曲线各部分的技术指标主线设计速度(km/h)403020回头曲线设计速度（km/h）35302520圆曲线最小半径（m）40302015回旋线最小长度（m）35302520超高横坡度（%）6666双车道路面加宽值（m）2.52.52.53.0最大纵坡（%）3.53.54.04.53基本型曲线几何元素计算)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-L3基本型曲线几何元素计算以交点里程桩号为起算点ZH=JD–THY=ZH+LsQZ=ZH+L/2YH=HZ–LsHZ=ZH+L回旋曲线上任意点的坐标公式：在圆曲线上任意一点的坐标公式：32)-(33366R31)-(340337s3225sslRlllylRllxlm35)-(3)cos1(34)-(3sin33)-(3)2(900mmsmmmRpyRqxRlll坐标原点均在ZH、HZ3基本型曲线几何元素计算例题：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：340.025024702422RLsp996.342502407027024022323RLsLsq565.116996.3422830.15)340.0250(2)(tgqtgpRT054.232702502830.15180180LsRL865.52502sec)340.0250(2sec)(RpREJ=2T-L=2×116.565-232.054=1.077（1）曲线要素计算：（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+536.48-116.565=K2+419.915HY=ZH+Ls=K2+419.915+70=K2+489.915QZ=ZH+L/2=K2+419.915+232.054/2=K2+535.942HZ=ZH+L=K2+419.915+232.054=K2+651.969YH=HZ–Ls=K2+651.97–70=K2+581.969（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+419.915K2+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……计算切线支距值：（1）LCZ=K2+425（缓和曲线段），ZH=K2+419.915l=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4纵坡设计的一般要求4.1纵坡设计必须满足《标准》的各项规定4.2为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平