33-第三章-道路平面设计

第3章道路平面设计《道路勘测设计重庆交通大学§3.1路线平面的基本线形§3.2圆曲线§3.3缓和曲线§3.4弯道的超高与加宽§3.5行车视距§3.6平面线形的组合与衔接§3.7路线的平面交叉§3.8路线平面图的绘制《道路勘测设计重庆交通大学路线----指道路中线。线形----道路中线的空间形状。§3.1路线平面的基本线形1.路线(routeofroad)路线的平面(horizontal)--道路中线在水平面上的投影。路线纵断面(vertical)--沿着中线竖直剖切，再行展开。公路横断面(cross-sectional)--中线各点的法向切面。中线§3.1路线平面的基本线形1.路线(routeofroad)（1）平面线形(horizontalalignment)要素曲率为零的线形….……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。（2）直线(tangent)（3）圆曲线(circularcurve)（4）缓和曲线(transitioncurve)可以作为缓和曲线的有：回旋曲线、三次抛物线、双纽曲线，常用的是回旋曲线。直线、圆曲线、缓和曲线称为“平面线形三要素”§3.1路线平面的基本线形1.路线(routeofroad)（1）直线(tangent)的特点：1）路线短捷、行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单。2）线形简单，容易测设。3）直线路段能提供较好的超车条件（所以双车道的公路间隔适当处要设置一定长度的直线）。§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成4）从行车的安全和线形美观来看：过长的直线，线形呆板，行车单调，易疲劳；也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易产生眩光。5）只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相协调。§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成（2）直线的标准规定：1）直线最大长度德国20V；前苏联8km；美国3mile。总的原则：公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，当采用长的直线线形时，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。§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成2）采用长的直线线形时，应注意的问题：直线的最大长度应有所限制。当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施并注意下述问题：①长直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更易导致高速度②长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，可以使生硬呆板的直线得到一些缓和§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成哪一个最优？③两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善单调的景观。④长直线或长下坡尽头的平曲线必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成美国俄勒冈州典型沙漠公路香榭丽舍与凯旋门德国柏林2）直线的最小长度①同向曲线间的直线最小长度同向曲线(adjacentcurveinonedirec-tion)----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。A.当Ｖ≥60km/h时，直线≥６Ｖ（以km/h计）为宜B.当Ｖ≤40km/h时，可参照上述规定执行§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成2）直线的最小长度②反向曲线间的直线最小长度反向曲线(reversecurve)----指两个转向相反的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。A.当Ｖ≥60km/h时，直线≥２Ｖ（以km/h计）为宜B.当Ｖ≤40km/h时，可参照上述规定执行C.特别困难四级15m§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成断背曲线：互相通视的同向曲线间若插以短直线，容易产生把直线和两端的曲线看成为反向曲线的错觉，当直线过短时甚至把两个曲线看成是一个曲线，这种线形破坏了线形的连续性，且容易造成驾驶操作的失误，通常称为断背曲线。设计中应尽量避免。§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成断背曲线两点式表示（已知x1、y1、x2、y2）：121121xxxxyyyy两点之间的直线长度：212212)()(yyxxAB路线与x轴的夹角按下式计算：1212xxyyarctgxyarctg路线的方位角θ按下式计算：第一象限：△X0△Y0θ＝β第二象限：△X0△Y0θ＝180°－β第三象限：△X0△Y0θ＝180°+β第四象限：△X0△Y0θ＝360°－β转角α=θ2-θ1“+“为右转”-“为左转XY直线的计算§3.1路线平面的基本线形2.平面线形组成3.2圆曲线1.概述（1）圆曲线线形特征：1）曲线上任意一点的曲率半径R=常数，故测设比缓和曲线简便。2）汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力；在平曲线上行驶时要多占路面宽。3）视距条件差，容易发生交通事故。4）较大半径的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等特点。故常采用。（2）圆曲线半径由横向力系数的定义式：hhiRVigRvGY12722可得:)(1272hiVR(m)（3－1）3.2圆曲线1.概述3）圆曲线最小半径极限最小半径(minimumradiusofhorizontalcurve):当和ih（最大超高）都得到最大值。一般最小半径:指按计算行车速度行驶的车辆能保证其安全性和舒适性的最小半径，它是通常情况下推荐采用的最小半径值。统计90%。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,这时路面就可以不设超高。公路按=0.035,ih＝-0.015。城市道路按=0.06,ih＝-0.015。4）圆曲线最大半径10000m为宜。哪一个最大？哪一个最小？3.2圆曲线1.概述（2）平曲线长度1）平曲线最小长度规定①从驾驶员操纵方便、行车舒适性以及视觉要求来看，应对平曲线长度加以限制。②公路按6s行程长度控制；条件许可的按9s控制：LS：LY：LS≈1：1：1，才能使其线形美观、顺畅。§3.2圆曲线2.设计标准（2）平曲线长度2）小转角时的平曲线长度当公路转角小于或等于7°时，曲线长度往往看上去较实际长度为短。因为在曲线两端附近的曲线部分被误认为是直线，只有在交点附近的部分才能看出是曲线，这就会给驾驶员造成急转弯的错觉。§3.2圆曲线2.设计标准§3.2圆曲线3.圆曲线半径的确定（1）一般情况下宜采用极限最小半径的4～8倍或超高为2～4％的圆曲线半径；（2）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；（3）地形条件特别困难不得已时，方可采用极限最小半径；（4）应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形§3.2圆曲线3.圆曲线半径的确定（5）应同纵面线形相配合，应避免小半径曲线与陡坡相重叠；（6）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。§3.2圆曲线4.圆曲线的计算（1）单圆曲线，其曲线几何要素为：5)-3(24)-3()12(sec3)-3(1802)-3(2LTJRERLtgRT（2）曲线主点桩号计算如下：ZY（桩号）=JD（桩号）－TQZ（桩号）=YZ（桩号）－L/2YZ（桩号）=ZY（桩号）+LJD（桩号）=QZ（桩号）+J/2§3.3缓和曲线1.概述（1）缓和曲线的线形特征缓和曲线----是指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。§3.3缓和曲线1.概述其线形特征为：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，使平面布线更加灵活、经济、合理。4)与圆曲线相比，缓和曲线计算及测设均较复杂。（2）缓和曲线作用1）曲率连续变化，视觉效果好。（线形缓和）2）离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适（行车缓和）3）超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳（超高缓和）§3.3缓和曲线1.概述（3）缓和曲线的选择1）缓和曲线轨迹特点：由直线驶入圆曲线转弯时，其轨迹上的任一点的曲率半径与其行程l（自转弯开始点算起）成反比，此轨迹方程为回旋曲线方程。因此我国《标准》规定缓和曲线采用回旋曲线。§3.3缓和曲线1.概述①回旋曲线、三次抛物线和双纽线在极角较小（5°～6°）时，几乎没有差别。②随着极角的增加，三次抛物线的长度比双纽线的长度增加的较快，而双纽线的长度又比回旋线的长度增加得快些。③回旋线的半径减小得最快，而三次抛物线则减小的最慢。从保证汽车平顺过渡的角度看，三种曲线都可以作为缓和曲线。④此外，也有使用n次（n≥3）抛物线、正弦形曲线、多圆弧曲线作为缓和曲线的。但世界各国使用回旋曲线居多，我国《标准》规定的缓和曲线也是回旋线。2）回旋曲线、三次抛物线和双纽线线形比较：§3.3缓和曲线1.概述3）缓和曲线的一般方程式：(3-6)ClA2lAl或为了设计方便，使量纲一致，故令A2=C，则§3.3缓和曲线1.概述§3.3缓和曲线2.设计标准（1）缓和曲线最小长度1)从控制方向操作的最短时间考虑3stVvtLs6.3min(3－8)2)离心加速度变化率应限制在一定范围内RLsVRtvtaas4732ssRaVL473（m）(3-9)把离心加速度的变化率控制在(..)/05063ms间较适当。确定缓和曲线长度时，除了考虑保证规定的最小长度外，当圆曲线部分按规定需要设置超高时，还应考虑超高缓和段长度的要求，即还要满足csLL。（2）回旋曲线参数ls太短，3°时，则缓和曲线极不明显，在视觉上容易被忽略。ls过长，29°时，圆曲线与缓和曲线不能很好协调。RLs900→6479.280RLs而6479.280RRLsA将3和29代入上式得：RAR3(3-10)设计中，一般当R接近于100m时，取A等于R；当R小于100m时，取A等于或大于R。反之，当R较大或接近3000m时，取A等于R/3，若R大于3000m，则取A小于R/3。§3.3缓和曲线2.设计标准（3）缓和曲线的省略……公路1）直线与圆曲线间缓和曲线的省略ls①R≥RP②四级公路2）半径不同的圆曲线间缓和曲线的省略lF①R小≥RP②R临RRP且满足A、B、C条件之一③四级公路A：P大-P小≤0.10m。B：V≥80km/h，R大/R小1.5C：V80km/h，R大/R小2§3.3缓和曲线2.设计标准（3）缓和曲线的省略……城市道路1）V40km/h时，可省缓和曲线2）大于V≥40km/h时，R不设缓和曲线的最小R时，可省，表3－7。§3.3缓和曲线2.设计标准（1）回旋曲线的几何要素（2）带缓和曲线的圆曲线的计算§3.3缓和曲线3.缓和曲线的计算（1）基本型曲线的圆曲线要素计算：）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（30-3336629-34028)-(3)(227-32sec)(26-3225-32ls180)2(m18024)-(32)(23)-(39022)-(323842421)-(3)(240234202300034223mRlRlymRllxmLTJmRpREmlLLRlRLmqtgpRTRlmRlRlpmRllqsssssYssssss§3.3缓和曲线3.缓和曲线的计算（2）曲线主点桩号计算：ZH(桩号)=JD(桩号)-THY(桩号)=ZH(桩号)+l