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1、,3 平面设计,3.1 概述,3.3 圆曲线,3.4 缓和曲线,3.2 直线,3.5 平面线形设计,3.6 行车视距,3.7 道路平面设计成果,(1)路线,(2)路线的平面,(3)路线的纵断面,(4)路线的横断面,图3-1 公路的平面、纵断面示意图,3.1.1 路线,3.1 概述,3.1.2 平面线形设计的基本要求,(1)汽车行驶轨迹,轨迹在几何性质上有以下特征：,1) 轨迹连续圆滑，即在任何一点上不出现错头、折点。,3-2 不连续的路线,3-3 曲率不连续的路线,3-4 曲率连续的路线,2）曲率连续。即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。,3）曲率变化率连续。即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的
2、值。,(2)平面线形要素,现代道路平面线形正是由上述三种基本线形直线、圆曲线、缓和曲线构成的，称为平面线形三要素。,(1)两点之间以直线为最短，具有路线短，行车方向明显等特点。,3.2.1 直线的特点,(2)汽车在直线上行驶受力简单，驾驶操作容易。,(3)直线线形简单,测设简单。,3.2 直线,(4)从行车安全和线形的美观来看，过长的直线，线形呆板，行车单调，易使司机产生疲劳，也容易发生超车和超速行驶，行车时司机难以估计车间距离。,(5)直线虽然方向明确，但只能满足两个控制点的要求，难于与地形相协调。,3.2.2 直线的运用,(1)直线的适应场合,1）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷
3、地。,2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区。,3）过长过大的桥梁、隧道等构造物路段。,1）长直线上纵坡不宜过大。,(2)长直线的限制,2）长直线与大半径凹竖曲线组合为宜。,3）道路两侧过于空旷时，宜采取措施，以改善单调的景观。,4）长直线下坡方向尽头的平曲线应采取相应的措施。,直线的长度不宜过大。,4）路线交叉点及其前后路段。,5）双车道公路提供超车的路段。,3-5 道路图片,（3） 直线的最小长度,1）同向圆曲线间的直线最小长度,当设计速度60km/h时，同向曲线间的直线最小长度以不小于设计速度的6倍为宜。,3-6 同向曲线,3-7 同向曲线间插入短直线,3-8 反向曲线
4、,规范规定，当设计车速60km/h时，反向曲线间最小直线长度(以m计)以不小于设计速度(以km/h计)的2倍为宜。,3.3 圆曲线,3.3.1 圆曲线的几何要素,3-9 圆曲线几何元素,超距或校对值,外距,2）反向圆曲线间的直线最小长度,（1）曲率是常数，故测设和计算简单。,3.3.2 圆曲线的线形特征,（2）比直线更能适应地形的变化。,（3）较大半径的圆曲线线形美观、顺适、行车舒适。,（4）汽车在小半径的圆曲线上内侧行驶时，视距条件差。,（5）比在直线上行驶多占用道路宽度。,3.3.3 圆曲线的半径,（1）公式：,1）横向力系数,2）超高横坡度,表3-1 各级公路圆曲线最大超高值,表3-2
5、车速受限制时最大超高值,表3-3 城市道路圆曲线最大超高值,最小超高值应与该公路直线部分的正常路拱横坡度值一致。,1）极限最小半径,按设计速度行驶的车辆，能保证安全行车的最小允许速度。,（2）最小半径,表3-4 圆曲线最小半径的横向力系数和超高值,2）一般最小半径,按设计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。,3）不设超高最小半径,当平曲线半径较大时，靠轮胎与路面的摩阻力就足以保证汽车安全行驶所采用的最小半径。,表3-5 圆曲线最小半径一般值的横向力系数和超高值,表3-6 圆曲线最小半径一般值的横向力系数和超高值,表3-8 城市道路圆曲线最小半径,
6、表3-7 公路圆曲线最小半径,3.3.4 圆曲线半径的确定,（1）在地形条件许可时，应力求使半径尽可能接近不设超高最小半径；,（2）设置圆曲线时应与地形相适应，以采用超高为2%4%的圆曲线半径；,（3）地形条件受限制时，应尽量采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；,（4）地形条件特别困难不得已时，方可采用极限最小半径；,规范规定道路平面线形圆曲线的最大半径一般不超过10000m。,（3）圆曲线最大半径的计算,（5）应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形；,（6）应同纵面线形相配合，避免小半径曲线同陡坡相重叠；,3.3.5 圆曲线的计算,3-9 圆曲线几何元素,1)曲率连续变化
7、，便于车辆遵循,（1）缓和曲线的作用,2)离心加速度逐渐变化，乘客感觉舒适,3)超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加平稳,4)与圆曲线配合，增加线型美观,图3-10 直线与曲线连接效果图,3.4.1 缓和曲线的作用与性质,3.4 缓和曲线,（2）缓和曲线的性质,图3-11 汽车转弯简化图,3.4.2回旋线作为缓和曲线,（1）回旋线的数学表达式,图3-12 回旋线图,图3-12 回旋线图,在回旋线终点：,（2）平曲线的几何要素,图3-13 回旋线要素,用切线支距法敷设缓和曲线,1）回旋线上任意点P的计算公式,3-14 基本型平曲线,2)有缓和曲线的道路平曲线的几何要素,3-14 基本型平曲线,3)
8、用切线支距法敷设的圆曲线公式,4)主点桩号计算,已知平原区有某二级公路有一弯道，JD=K2+536.48，右偏角152830，半径R=600m，缓和曲线长度Ls=70m。（1）计算曲线主点里程桩号（2）计算曲线25m整桩号切线支距值。,1）从控制离心加速度的变化率考虑,2）司机操作反应时间,3.4.3 缓和曲线的长度及参数,(1)缓和曲线的最小长度,3）行车道外侧超高变化率,B-旋转轴至行车道路缘带外侧边缘的宽度/m,4）根据视觉条件和实践研究,-超高横坡度与路拱坡度的代数差,-适当的超高渐变率,注意： 适宜的回旋曲线角为 。,由以上可得大致关系如下：,3-16 A和R的关系,表3-49 各级
9、公路缓和曲线最小长度,表3-10 城市道路缓和曲线最小长度,3.4.4 缓和曲线的省略,3-17 基本型平曲线,（1）直线与圆曲线间缓和曲线的省略,1)公路路线设计规范中规定，当圆曲线半径大于或等于表3-6中不设超高的圆曲线最小半径”时，可不设缓和曲线。,表3-11 公路圆曲线最小半径,2)四级公路的超高与加宽过渡段应设在紧接圆曲线起点或终点的直线上。,3) 城市道路设计规范规定，当设计速度小于40km/h时，可省略缓和曲线；大于40km/h，当半径大于不设缓和曲线最小圆曲线半径时，缓和曲线可以省略。,表3-12 城市道路圆曲线最小半径,（2）半径不同的同向圆曲线间缓和曲线的省略,1)小圆半径
10、大于不设超高圆曲线最小半径时，可以省略缓和曲线。,2）小圆半径大于表3-8中所列半径，且符合下列条件之一时，均可省略缓和曲线：,表3-13 复曲线中小圆临界曲线半径,表3-14 回旋线最小长度,（1）小圆曲线按规定设置相当于最小缓和曲线长的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过0.10m。,（2）设计速度80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径(R2)之比小于1.5。,（3）设计速度80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径(R2)之比小于2。,3.5.1 平面线形设计的一般规定,3.5 平面线形设计,（1）平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形相适应，与周围环境相协调。,3-18 道路图片
11、,（2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并宜选用较大的圆曲线半径。,（3）两同向圆曲线间应设有足够长度的直线，否则应调整线形设置为单曲线或复曲线。,（4）两反向圆曲线间不应设置短直线段，否则应调整线形设置为S形曲线。,（5）六车道及其以上的高速公路，同向或反向圆曲线间插入的直线长度，还应符合路基外侧边缘超高过渡渐变率规定的要求。,（6）保持平面线形的均衡与连贯。,（7）设计速度等于或小于40km/h的双车道公路，应避免连续急弯的线形。,3-18 道路图片,3.5.2 平面线形要素的组合,平面线形要素的组合类型有简单型、基本型、S型、卵形、凸形、复合型、C型。,设计速度大于或等于60km/h时
12、，回旋线应作为线形要素加以运用。,（1）简单型曲线,3-19 简单型平曲线,3-20 基本型平曲线,回旋线，圆曲线，回旋线的长度以大致相等为宜。,（2）基本型曲线,两个回旋线的参数值亦可以根据地形条件设计成非对称的曲线，但应：,3-21 S形,1)回旋线参数宜相等。,3) S型两圆曲线半径之比不宜过大,2)当采用不同的回旋参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。当A2200时，A1与A2之比应小于1.5。,（3）S型曲线,3-22 卵形,（4）卵形,1）卵型上的回旋线参数A：R2/2AR2 ; 式中：A：回旋线参数；R2：小圆半径（m）,2）两圆曲线半径之比宜满足下式：,
13、3）两圆曲线间距宜满足下式：,3-23 凸形,3-24 复合型,（5）凸形,（6）复合型,两回旋线参数之比小于1.5。,3-25 C形,（7）C形,3.5.3 平曲线的长度,（1）平曲线的最小长度,表3-15 平曲线最小长度,表3-16 公路转角小于或等于7时的平曲线长度,（2）公路转角小于7的平曲线长度,注:表中为线路转角值(),当2 时,按=2 计算,3-26 视距,3.6 行车视距,行车视距是汽车在行驶中，当发现障碍物后，能及时采取措施，防止发生交通事故所需要的必须的最小距离。,3-26 视距,3-26 视距,3-26 视距,3-26 视距,根据驾驶员所采用措施的不同，行车视距可分为停车
14、视距、会车视距、错车视距和超车视距。,3.6.1 视距的种类,3-27 超车视距图示,表3-17 二、三、四级公路停车视距、会车视距与超车视距,3.6.2 视距的标准及运用,（1）高速公路和一级公路应满足停车视距的要求。,（2）二、三、四级公路应满足会车视距的要求，其长度不应小于停车视距的2倍。,（3）具有干线功能二级公路，宜在3min的行驶时间内，提供一次满足超车视距要求的超车路段。,4）高速公路、一级公路以及大型车比例高的二、三级公路的下坡路段，应采用下坡段货车停车视距对相关路段进行检验。,5）积雪冰冻地区的停车视距宜适当增长。,3.6.3 公路视距的保证,（1）最大横净距法,横净距：在弯
15、道各点的横断面上，驾驶员视点轨迹线与视距线之间的最大距离。,（2）视距包络图法,（3）保证行车视距的工程措施,1）清除障碍物,2）分道行驶,3.7 道路平面设计成果,3.7.1 路线平面设计的主要任务,（1）确定平面位置与线形。,（2）确定平曲线半径及缓和曲线长度,（4）路线里程桩号计算及逐桩坐标计算,（5）平面视距的确定与保证,3.7.2 道路平面设计成果,（3）确定线形要素组合,（1）直线、曲线及转角表,（2）逐桩坐标表,1）坐标系统的采用,2）中桩坐标的计算,JDn的坐标Y坐标（东坐标）,交点间距,-右偏取正，左偏取负,3）交点间距,4）方位角,JDn的坐标X坐标（北坐标）,（3） 路线平面设计图,1） 平面图的比例尺及绘图范围,高速公路、一级公路采用1：2000，其他公路可采用1：5000， 1：1000，1：5000 。,一般为路线两侧各100200m。,2）导线及道路中线的展绘,切线长按比例绘，偏角按正切法绘。,3）平曲线敷设,切线支距法,4）等高线绘制,复制与实测,
