第六章-城市道路平面设计

6.1城市道路平面设计平面设计主要内容平面线形设计（直线、圆曲线、缓和曲线设计）弯道设计：弯道加宽、弯道超高道路绿化的平面布置桥梁、隧道、平面交叉口、广场等的平面布设，分隔带、路缘带断口，公交站点的平面布置一、平面线形分类平面基本线形平面线形：道路中心线在平面上的投影线。直线：曲率K=0圆曲线：曲率K=常数缓和曲线：曲率K=变数；道路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线三种组合而成，“平面线形三要素”。直线直线适用于地形平坦、视线目标无障碍处。在平原区，直线作为主要线形要素是适宜的。直线有测设简单、前进方向明确、路线短捷等优点，直线路段能提供较好的超车条件。但直线过长、景色单调，往往会出现过高的车速或司机由于缺乏警觉易疲劳而发生事故。描述直线的指标①最大直线长度最大直线长度的量化还是一个需要研究的课题，目前各国有不同的处理方法，德国和日本规定20V(单位为米，V为计算行车速度，用公里/小时为单位)，美国为180s的行程。最大直线长度不必太拘泥，最小长度应该保证。描述直线的指标描述直线的指标（1）确定最小半径的原则圆曲线最小半径是以汽车在曲线部分能安全而又顺适地行驶所需要的条件，而确定的圆曲线最小半径的实质是汽车行驶在公路曲线部分时所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻力所允许的界限。不产生横向滑移。hhiVR1272圆曲线半径的确定道路的圆曲线半径，宜≥不设超高最小半径。当受地形条件限制时，可采用设超高推荐半径值；当地形条件特别困难时，可采用设超高最小半径值。描述圆曲线的指标（2）——最小圆曲线长度最小圆曲线长度：汽车在道路曲线段行驶时，如果曲线很短，司机操作方向盘频繁，在高速驾驶的情况下是危险的，圆曲线宜有大于3s的行程。缓和曲线缓和曲线：它是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。使直线和圆曲线之间过渡平稳，行车舒适，作为超高、加宽的缓和带。缓和曲线的指标（1）——不设缓和曲线的最小圆曲线半径设计车速大于40km/h时，圆曲线半径大于不设缓和曲线的最小圆曲线半径时，直线与圆曲线可直接连接。缓和曲线的指标（2）——缓和曲线最小长度缓和曲线最小长度应满足三方面要求：曲率逐渐变化，乘客感觉舒适；行车时间不宜太短；超高过渡宜平缓。二、平曲线计算圆曲线计算（1）——曲线要素计算圆曲线计算（2）——主点桩号计算例题：某单圆曲线，交点桩号为k1＋600，转角α为300，若该曲线外半径取400米，试进行曲线要素和主点桩号计算。作业某城市交通干道的设计行车速度为40km/h,路线跨越河流,要求桥头至少要有40米的直线段，由桥头至路线转折点的距离为200米,转折角为38度(见附图)。试求不设超高的平曲线最大可能半径Rmax的数值。缓和曲线一、缓和曲线：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。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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r×L=A2(A为回旋线参数）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。图2-12汽车在弯道上行驶的轨迹汽车在弯道上行驶轨迹缓和曲线的作用线形缓和：直线与圆曲线相连，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。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。二、缓和曲线长度的计算（一）按离心加速度变化率计算（舒适性）Ls=0.036V3/R（二）按行车时间不宜太短（3s）Ls≥Vt/3.6=0.83V（三）超高过渡应平缓L=R/9~R设计道路时，应符合规范中规定的缓和曲线最小长度。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。思小（思茅至小勐养）高速公路三、不设缓和曲线的平曲线半径当位移量△R小于0.20m时，可不设缓和曲线。由△R=Ls2/(24R),Ls=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城市道路不设缓和曲线最小圆曲线半径计算行车速度（km∕h）80605040不设缓和曲线的最小圆曲线半径（m）20001000700500四、缓和曲线要素计算切线总长外矢距曲线总长超距hhhhhLTDLRLRRREqtgRRqTT22)2(1802sec)(2)(缓和曲线基本形式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＋Ls缓直点:HZ桩号=HY桩号＋L－Ls圆缓点：YH桩号=HZ桩号-Ls曲中点:QZ桩号=YH桩号-(L-Ls)/2验算：JD桩号=QZ桩号+D/2五、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α7°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。【例】某城市道路有一弯道R=250M，缓和曲线长Ls=50米，交点JD的桩号为K17+568.38，转角α=38º30′00″,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。作业已知R=200m,α=43º16′00″,Ls=75m,JD=K10+254.68求曲线要素与里程桩号。三、平面线形的组合在宽阔的平原微丘区，路线应直捷顺畅。在起伏的山岭和丘陵地区，线形以曲线为主。在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以直线为主。四、行车视距行车视距所谓行车视距是指从驾驶员视线高度(1.1～1.2m)，能见到汽车前方车道上高为0.1m的物体顶点的距离内，沿行车道中心线量得的长度，计算单位常用米(m)。一定的行车视距是安全行车必要的保证条件。按车辆行驶状态要求，行车视距分为停车视距、会车视距和超车视距三种（城市道路设计中通常不考虑超车视距）。反应距离制动距离安全距离停车视距S停1）停车视距S停汽车在道路上行驶时，司机从发现前方障碍物、紧急制动、到停车后且与障碍物保持一定安全间距，整个过程所需要的最短行车距离称停车视距S停。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。北京，中国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2）会车视距S会当两辆汽车在同一条行车道上相对行驶，发现时来不及或无法错车，只能双方采取制动措施，使车辆在未相撞之前安全停车的最短距离称为会车视距。会车视距也由三部分组成（图6-6），即①双方司机反应时间所行驶的距离；②双方汽车的制动滑行距离；③安全距离。由图6-6所示可知：停会SSSSSSS2022211211在实际应用中即取会车视距为停车视距的2倍。3）超车视距（略）的，即道路平面视距保证问题；另一类是纵向上坡接下坡的上坡路段或有立交桥(隧道)的路段上因视线受阻而产生的，即道路纵断面视距保证问题。4）平面视距的保证道路上视距保证的问题分为两类：一类是平面曲线路段，即弯道内侧由于路侧的树木、建筑物、路堑边坡等的遮挡而引起最大横净距横净距横净距：平曲线上，行车视距长度内，行车轨迹线与行车视距两端点连线间的垂直距离，其中最大值为最大横净距。五、弯道超高与加宽弯道超高定义：在弯道上，当汽车在双向横坡的车道外侧行驶时，车重的水平分力将增大横向侧滑力。当采用的圆曲线半径小于不设超高的最小半径时，为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将曲线段的外侧路面横坡做成与内侧路面同坡度的单坡横断面，称为超高。超高过渡方式——无中央带①绕内边缘旋转先将外侧车道绕中线旋转，当达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车道边缘旋转，直至达到超高横坡值为止。各种旋转方式的适用性绕内边缘线旋转，由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建公路多用此方式。绕中心线旋转可保持中线标高不变，且在超高坡度一定的情况下，外侧边缘的抬高值较小，多用于旧路改建工程。超高过渡方式——有中央带③绕中间带边缘旋转将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面。此时中央分隔带维持原水平状态。超高过渡方式——有中央带④绕中间带中心线旋转先将外侧行车道绕中间带的中心线旋转，待达到与内侧行车道构成单向横坡后，整个断面一同绕中心线旋转，直至达到超高横坡值为止。此时中央分隔带呈倾斜状。3.超高缓和段（渐变段）附超超iBil设计速度（km/h）超高渐变率（超高旋转轴位置）中线边线1201/2501/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75201/1001/50某城市道路（设计车速30km/h），为一块板断面，双向四车道，每条车道宽3.75m。道路横坡为1.5%，R=250m小半径平曲线处设置超高（绕内边线旋转），试求超高缓和段长度。平曲线上设置加宽的原因（一）圆曲线上设置加宽的原因1．汽车在圆曲线上行驶时，各个车轮的轨迹半径是不相等的，后轴内侧车轮的行驶轨迹半径最小，前轴外侧车轮的行驶轨迹半径最大。因而在圆曲线半径较小时，车道内侧需要更宽一些的路面以满足后轴外侧车轮的行驶轨迹要求，故当曲线半径小时需要加宽曲线上的行车道宽度。２．汽车在圆曲线上行驶时，驾驶员不可能将前轴中心的轨迹操纵的完全符合理论轨迹，而是有一定的摆幅（其摆幅值的大小与实际行车速度有关），汽车在圆曲线上行驶时的摆幅要比直线上大。所以，当圆曲线半径小时，要加宽曲线上的行车道宽度，以利于安全。假定：汽车从圆曲线的起点到圆曲线的终点的车轮转角是保持不变的，那么，在圆曲线上路面加宽值是一个定值。加宽值的计算1、不考虑车速影响时汽车所需加宽值)(BRRb1RAb2234222182RARARARBR3．总加宽值RVb05.0'20.05()2AVbNRR2．不同车速时汽车摆动偏移的加宽值据实测，汽车转弯加宽还与车速有关，一个车道摆动加宽值计算的经验公式为：加宽表达（平面图或道路分块图）五、平面图绘制区位图直线曲线及转角表路线逐桩坐标表平面设计图思考题1.什么是平面曲线三要素？2.直线道路最小长度有什么规定？3.圆