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1、第四章第四章 道路线形设计道路线形设计内容提要：内容提要：n汽车行驶轨迹特性与道路平面线形要素汽车行驶轨迹特性与道路平面线形要素。n直线的特点和运用、最大长度和最小长度。直线的特点和运用、最大长度和最小长度。n圆曲线的特点、半径大小及其长度圆曲线的特点、半径大小及其长度。n缓和曲线的性质、形式及最小长度和参数缓和曲线的性质、形式及最小长度和参数。n平面线形设计原则。平面线形设计原则。第一节第一节 概概 述述一、路线的相关概念一、路线的相关概念 道路道路：一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵：一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等组成的空间带状构造物。洞、隧道等组成的空间
2、带状构造物。路线路线：道路中线的空间位置。：道路中线的空间位置。线形线形：道路中心线的立体形状。：道路中心线的立体形状。路线平面路线平面：路线在水平面上的投影。：路线在水平面上的投影。路线纵断面路线纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的断面（展开是指：沿中线竖直剖切再行展开的断面（展开是指展开平面、纵坡不变）。展开平面、纵坡不变）。路线横断面路线横断面：中线上任一点的法向切面。：中线上任一点的法向切面。路线设计路线设计：确定路线空间位置和各部分的几何尺寸。：确定路线空间位置和各部分的几何尺寸。二、平面线形设计的基本要求二、平面线形设计的基本要求n行驶中汽车的轨迹的几何特征：行驶中汽车的轨迹的几何特征
3、：n（1 1）轨轨迹迹连连续续。这这个个轨轨迹迹是是连连续续的的和和圆圆滑滑的的，即即在在任任何何一点上下不出现错头和破折；一点上下不出现错头和破折；（一）汽车行驶轨迹（一）汽车行驶轨迹n（2 2）曲曲率率连连续续。其其曲曲率率是是连连续续的的，即即轨轨迹迹上上任任一一点点不不出出现两个曲率的值。现两个曲率的值。n（3 3）曲曲率率变变化化连连续续。其其曲曲率率的的变变化化率率是是连连续续的的，即即轨轨迹迹上上任一点不出现两个曲率变化率的值。任一点不出现两个曲率变化率的值。图图 3-3 3-3 曲率连续的路线曲率连续的路线n（二）平面线形要素（二）平面线形要素n行行驶驶中中汽汽车车的的导导向向
4、轮轮与与车车身身纵轴纵轴之之间间的的关系：关系：n 1 1角度角度为为零：零：n 2 2角度角度为为常数：常数：n 3 3角度角度为变为变数：数：n汽汽车车行行驶轨驶轨迹迹线线曲率为曲率为0 0直直线线曲率为常数曲率为常数圆圆曲曲线线曲率为变数曲率为变数缓缓和曲和曲线线平面线形三要素：平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线直线、圆曲线和缓和曲线。道道路路平平面面线线形形设设计计，是是根根据据汽汽车车行行驶驶的的力力学学性性质质和和行行驶驶轨轨迹迹要要求求，合合理理地地确确定定各各线线形形要要素素的的几几何何参参数数，保保持持线线形形的的连连续续性性和和均均衡衡性性，避避免免采采用用长长直直线线
5、，并并注注意意使使线线形形与与地地形形、地地物物、环环境境和和景景观观等等协协调调。对对于于车车速速较较高高的的道道路路，线线形形设设计计还还应应考考虑虑汽汽车车行驶美学及驾驶员视觉和心理上的要求。行驶美学及驾驶员视觉和心理上的要求。n（二）平面线形要素（二）平面线形要素美国美国“死亡谷死亡谷”第二节第二节 直线直线一、直线的特点一、直线的特点 优点优点u两点之间距离最短。两点之间距离最短。u具有短捷、直达的印象。具有短捷、直达的印象。u行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。u测设简单方便（用简单的测量仪器就可以精确测设简单方便（用简单的测量仪器就可以精确
6、量距、放样等）。量距、放样等）。u在直线上设构造物更具经济性。在直线上设构造物更具经济性。u直线单一无变化，与地形及线形自身难以协调。直线单一无变化，与地形及线形自身难以协调。u过过长长的的直直线线在在交交通通量量不不大大且且景景观观缺缺乏乏变变化化时时，易易使使驾驾驶人员感到单调、疲倦。驶人员感到单调、疲倦。u在在直直线线纵纵坡坡路路段段，易易错错误误估估计计车车间间距距离离、行行车车速速度度及及上坡坡度。上坡坡度。u易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速行驶。易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速行驶。缺缺 点点二、直线的运用二、直线的运用n宜采用直线线形的路段：宜采用直线线形的路段：
7、n（1）不不受受地地形形、地地物物限限制制的的平平坦坦地地区区或或山山间间的的开开阔阔谷地；谷地；n（2）市市镇镇及及其其近近郊郊，或或规规划划方方正正的的农农耕耕区区等等以以直直线线条为主的地区；条为主的地区；n（3）长的桥梁、隧道等构造物路段；）长的桥梁、隧道等构造物路段；n（4）路线交叉点及其前后；）路线交叉点及其前后；n（5）双车道公路提供超车的路段。）双车道公路提供超车的路段。第三节第三节 圆曲线圆曲线 一、圆曲线的特点一、圆曲线的特点 各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆曲各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆曲线。线。圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点：圆曲线作为公路平
8、面线形具有以下主要特点：u曲率曲率1/R=常数，测设和计算简单；常数，测设和计算简单；u比直线更能适应地形的变化；比直线更能适应地形的变化；u在圆曲线上行驶要受到离心力的作用；在圆曲线上行驶要受到离心力的作用；u要比在直线上行驶多占用道路宽度；要比在直线上行驶多占用道路宽度；u在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差。在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差。n圆圆曲曲线线几何元素几何元素为为：n 计计算基点算基点为为交点里程交点里程桩桩号，号，记为记为JDJD，n ZY=JD-TZY=JD-Tn YZ=ZY+L YZ=ZY+Ln QZ=ZY+L/2 QZ=ZY+L/2n JD=QZ+J/2
9、JD=QZ+J/2n曲曲线线主点里程主点里程桩桩号号计计算：算：XY（一）一）计算计算公式与因素公式与因素n根据汽根据汽车车行行驶驶在曲在曲线线上力的平衡式上力的平衡式计算曲线半径计算曲线半径：二、圆曲线半径二、圆曲线半径n（一）（一）计算计算公式与因素公式与因素n根据汽根据汽车车行行驶驶在曲在曲线线上力的平衡式上力的平衡式计算曲线半径计算曲线半径：n式中：式中：V计算行车速度，（计算行车速度，（km/h）；）；n 横向力系数；横向力系数；n ih超高横坡度；超高横坡度；n i1路面横坡度。路面横坡度。n当设超高时当设超高时：n不设超高时不设超高时：n（1 1）安全性）安全性-危及行危及行车车
10、安全安全n 汽汽车车能能在在弯弯道道上上行行驶驶的的基基本本前前提提是是轮轮胎胎不不在在路路面面上上滑滑移移，这这就就要要求求横横向向力力系系数数低低于于轮轮胎胎与与路路面面之之间间所能提供的横向摩阻系数所能提供的横向摩阻系数h h:n h hn h h与与车车速速、路路面面种种类类及及状状态态、轮轮胎胎状状态态等等有有关关，一一般般在在干干燥燥路路面面上上约约为为0.40.40.80.8，在在潮潮湿湿的的黑黑色色路路面面上上汽汽车车高高速速行行驶驶时时，降降低低到到0.250.250.400.40。路路面面结结冰冰和和积积雪雪时时，降降到到0.20.2以以下下，在在光光滑滑的的冰冰面面上上可
11、可降降到到0.060.06（不加防滑（不加防滑链链）。）。1 1横向力系数横向力系数对行车对行车的的影响及其值的影响及其值的确定：确定：n（2）增加驾驶操纵的困难）增加驾驶操纵的困难n弯弯道道上上行行驶驶的的汽汽车车，在在横横向向力力作作用用下下，弹弹性性的的轮轮胎胎会会产产生生横横向向变变形形，使使轮轮胎胎的的中中间间平平面面与与轮轮迹迹前前进进方方向向形成一个横向偏移角。形成一个横向偏移角。n（3 3）增加燃料消耗和）增加燃料消耗和轮轮胎磨胎磨损损n 使使车辆车辆的燃油消耗和的燃油消耗和轮轮胎磨胎磨损损增加增加。横向力系数横向力系数燃料消耗（燃料消耗（%）轮胎磨损（轮胎磨损（%）01001
12、000.051051600.101102200.151153000.20120390（4 4）行旅不舒适）行旅不舒适 随着随着值值的增大，乘的增大，乘车车舒适舒适感恶化。感恶化。当当超过一定数值时，驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张，乘超过一定数值时，驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张，乘客感到不舒适。客感到不舒适。0.10.15间，舒适性可以接受。间，舒适性可以接受。综上所述对行车的安全、经济与舒适方面的要求，最大横综上所述对行车的安全、经济与舒适方面的要求，最大横向力系数采用：向力系数采用：设计速度设计速度1201008060403020横向力系数横向力系数0.10.120.130.150.150.160
13、.17标准标准规定：规定：高速公路、一高速公路、一级级公路的超高横坡度不公路的超高横坡度不应应大于大于10%10%，其它各其它各级级公路不公路不应应大于大于8%8%。在在积积雪冰雪冰冻冻地区，最大超高横坡度不宜大于地区，最大超高横坡度不宜大于6%6%。2 2关于最大超高关于最大超高：ihn标标准准中中规规定定的的最最小小平平曲曲线线半半径径是是汽汽车车在在曲曲线线部部分分能能安安全而又全而又顺顺适的行适的行驶驶的条件而确定的。的条件而确定的。n最最小小平平曲曲线线半半径径的的实实质质是是汽汽车车行行驶驶在在公公路路曲曲线线部部分分时时，所所产产生生的的离离心心力力等等横横向向力力不不超超过过轮
14、轮胎胎与与路路面面的的摩摩阻阻力力所所允允许许的的界限，并使乘界限，并使乘车车人感人感觉觉良好的曲良好的曲线线半径半径值值。（二）最小半径的（二）最小半径的计计算算n汽汽车车在在曲曲线线上上行行驶驶时时保保持持稳稳定定的的必必要要条条件件是是汽汽车车所所受受横横向向力力被被车车轮轮轮轮胎胎与与路路面面之之间间的的摩摩阻阻力力抵抵消消，若若横横向向力力大大于于摩摩阻阻力，则汽车出现横向滑移。力，则汽车出现横向滑移。因因此此，在在设设计计时时应应控控制制横横向向力力系系数数不不超超过过摩摩阻阻系系数数h h。因因此用此用h h代替代替来来计算平曲线的最小半径才更符合实际情况。计算平曲线的最小半径才
15、更符合实际情况。R-R-圆曲线半径；圆曲线半径；V-V-设计速度（设计速度（km/h);km/h);h-h-车轮轮胎与路面之间的横向摩阻系数；车轮轮胎与路面之间的横向摩阻系数；i ih h-超高横坡度。超高横坡度。是是各各级级公公路路按按设设计计速速度度行行驶驶的的车车辆辆能能保保证证安安全全行行车车的最小允的最小允许许半径。半径。1 1极限最小半径极限最小半径极极限限最最小小半半径径：在在规规定定的的设设计计速速度度时时，按按i ih h=8%=8%，h h=0.1-0.16=0.1-0.16。极极限限最最小小半半径径是是线线路路设设计计中中的的极极限限值值，是是在在特特殊殊困困难条件下不得
16、已才使用的，一般不轻易采用。难条件下不得已才使用的，一般不轻易采用。一一般般最最小小半半径径是是指指各各级级公公路路按按设设计计速速度度行行驶驶的的车车辆辆能保证能保证安全、舒适行车安全、舒适行车的最小允许半径。的最小允许半径。2一般最小半径一般最小半径一一般般最最小小半半径径：在在规规定定的的设设计计速速度度时时，按按ih=6%-8%，h=0.05-0.06。一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径。一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径。n圆曲线半径大于一定数值时，可以不设置超高，圆曲线半径大于一定数值时，可以不设置超高，而允许设置等于直线路段路拱的反超高。而允许设置等于直线路段
17、路拱的反超高。n从行驶的舒适性考虑，必须把横向力系数控制到从行驶的舒适性考虑，必须把横向力系数控制到最小值。最小值。3 3不不设设超高的最小半径超高的最小半径各级公路与城市道路圆曲线的最小半径各级公路与城市道路圆曲线的最小半径 -P72 表表1-4-4、表、表1-4-5。4 4.最小最小半径半径指标的应用指标的应用（1 1）公公路路线线形形设设计计时时应应根根据据沿沿线线地地形形等等情情况况，尽尽量量选选用用较大半径较大半径。在不得已情况下方可使用极限最小半径在不得已情况下方可使用极限最小半径；（2 2）当当地地形形条条件件许许可可时时，应应尽尽量量采采用用大大于于一一般般最最小小半半径径的值
18、；的值；（3 3）有条件时，）有条件时，最好采用不设超高的最小半径最好采用不设超高的最小半径。（4 4）选选用用曲曲线线半半径径时时，应应注注意意前前后后线线形形的的协协调调，不不应应突突然采用小半径曲线；然采用小半径曲线；（5 5）长直线或线形较好路段，不能采用极限最小半径。）长直线或线形较好路段，不能采用极限最小半径。（6 6）从从地地形形条条件件好好的的区区段段进进入入地地形形条条件件较较差差区区段段时时，线线形技术指标应逐渐过渡，防止突变。形技术指标应逐渐过渡，防止突变。（三）（三）圆圆曲曲线线最大半径最大半径选选用用圆圆曲曲线线半半径径时时，在在与与地地形形等等条条件件相相适适应应的
19、的前前提提下下应应尽量采用大半径尽量采用大半径。但但半半径径大大到到一一定定程程度度时时，其其几几何何性性质质和和行行车车条条件件与与直直线线无无太太大大区区别别，容容易易给给驾驾驶驶人人员员造造成成判判断断上上的的错错误误反反而而带带来来不不良良后后果果，同同时时也也无无谓谓增增加加计计算算和和测测量量上的麻上的麻烦烦。规规范范规规定定圆圆曲曲线线的最大半径不宜超的最大半径不宜超过过10000m10000m。直线直线圆曲线缓和 曲线缓和 曲线n 一、缓和曲线的作用与性质一、缓和曲线的作用与性质n缓缓和曲和曲线线曲率曲率变变化化n缓缓和曲和曲线线的作用的作用n 1 1曲率曲率连续变连续变化，便
20、于化，便于车辆车辆行行驶驶n 2离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适n 3超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳n 4与圆曲线配合得当，增加线形美观与圆曲线配合得当，增加线形美观 第四节第四节 缓和曲线缓和曲线 回旋线作为缓和曲线n回旋线的数学表达式回旋线的数学表达式n 回回旋旋线线是是公公路路路路线线设设计计中中最最常常用用的的一一种种缓缓和和曲曲线线。我我国国标准标准规定缓和曲线采用回旋线。规定缓和曲线采用回旋线。n回旋线的基本公式为：回旋线的基本公式为：n rl=A2 (rl=C)n式中：式中：r回旋线上某点的曲率半径（回旋线上某点的
21、曲率半径（m）；）；n l回旋线上某点到原点的曲线长（回旋线上某点到原点的曲线长（m）；）；n A回回旋旋线线的的参参数数。A表表征征回回旋旋线线曲曲率率变变化化的的缓缓急急程程度。度。n道路平面线形三要素的基本组成是：直线道路平面线形三要素的基本组成是：直线-缓和曲线缓和曲线-圆曲线圆曲线-缓和曲线缓和曲线-直线。直线。n(1)几何元素的计算公式：几何元素的计算公式：有有缓缓和曲和曲线线的道路平曲的道路平曲线线几何元素：几何元素：n回旋线终点处内移值：回旋线终点处内移值：n回旋线终点处曲率圆圆心回旋线终点处曲率圆圆心x坐标坐标：n回旋线终点处回旋线终点处半径方向与半径方向与Y轴的夹角轴的夹角
22、：n(1)(1)几何元素的计算公式几何元素的计算公式n切线长：切线长：n曲线长：曲线长：n外距：外距：n校正值：校正值：J=2T-LJ=2T-Ln(2)主点里程桩号计算方法主点里程桩号计算方法：n以交点里程桩号为起算点：以交点里程桩号为起算点：nZH=JD TnHY=ZH+LsnQZ=ZH+L/2nYH=HZ LsnHZ=ZH+L例题：例题：n已已知知平平原原区区某某二二级级公公路路有有一一弯弯道道，偏偏角角右右=152830，半半径径R=600m，缓缓和和曲曲线线长长度度Ls=70m，JD=K2+536.48。n要求：计算曲线主点里程桩号。要求：计算曲线主点里程桩号。J=2T-L=2116.
23、565-232.054=1.077n解：（解：（1 1）曲线要素计算：）曲线要素计算：n（2 2）主点里程桩号计算）主点里程桩号计算：n以交点里程桩号为起算点：以交点里程桩号为起算点：JD=K2+536.48 nZH=JD T=K2+536.48-116.565=K2+419.915 nHY=ZH+Ls=K2+419.915+70=K2+489.915 nQZ=ZH+L/2=K2+419.915+232.054/2=K2+535.942 nHZ=ZH+L=K2+419.915+232.054=K2+651.969 nYH=HZ Ls=K2+651.97 70=K2+581.969 四、缓和曲线
24、的最小长度及参数四、缓和曲线的最小长度及参数（一）缓和曲线的最小长度（一）缓和曲线的最小长度 1.旅客感觉舒适旅客感觉舒适 2.超高渐变率适中超高渐变率适中 3.行驶时间不过短行驶时间不过短设计设计速度速度(km/h)1201008060403020缓缓和曲和曲线线最小最小长长度度(m)100857060403020表表1-4-6 （二）缓和曲线参数（二）缓和曲线参数A值值 1.回旋线最小参数值回旋线最小参数值 公公路路平平面面线线形形设设计计时时，不不仅仅可可以以选选定定缓缓和和曲曲线线长长度度，同同样样也可以选定缓和曲线参数也可以选定缓和曲线参数A值。值。2.视觉要求视觉要求A与与R的关系
25、的关系 R/3AR 当当R接近接近100m时，取时，取A等于等于R；当当R小于小于100m时，则取时，则取A等于或大于等于或大于R；在圆曲线较大时，可选择在圆曲线较大时，可选择A在在R/3左右；左右；如如R超过了超过了3000m，可取，可取A小于小于R/3。规范规范规定可不设缓和曲线的情况：规定可不设缓和曲线的情况：n（1）在在直直线线和和圆圆曲曲线线间间，当当圆圆曲曲线线半半径径大大于于或或等等于于标标准准规定的规定的“不设超高的最小半径不设超高的最小半径”时；时；n（2）半半径径不不同同的的同同向向圆圆曲曲线线间间，当当小小圆圆半半径径大大于于或或等等于于“不不设超高的最小半径设超高的最小
26、半径”时时；n（3）小小圆圆半半径径大大于于表表1-4-7(书书P76页页）中中所所列列半半径径，且且符符合合下下列条件之一时：列条件之一时：n小小圆圆曲曲线线按按规规定定设设置置相相当当于于最最小小回回旋旋线线长长的的回回旋旋线线时时，其其大大圆与小圆的内移值之差不超过圆与小圆的内移值之差不超过0.10m。n计计算算行行车车速速度度80km/h时时，大大圆圆半半径径（R1）与与小小圆圆半半径径(R2)之比小于之比小于1.5。n计计算算行行车车速速度度Z0 需将需将阴影部分去除，阴影部分去除，ZZ0 视距可保证视距可保证nZ0计算式见计算式见 P96横净距横净距视距平曲线视距的保证平曲线视距的
27、保证 1 1、平曲线视距检查方法：、平曲线视距检查方法：视距包络曲线法视距包络曲线法 最大横净距法最大横净距法（1 1）视距包络曲线视距包络曲线（2 2）最大横净距及其计算）最大横净距及其计算横净距横净距：在弯道各点的横断面上，驾驶员视点轨迹线与视距线之间在弯道各点的横断面上，驾驶员视点轨迹线与视距线之间的最大距离叫横净距的最大距离叫横净距。驾驶员视点位置：驾驶员视点位置：平面：距未设加宽的路面外边缘平面：距未设加宽的路面外边缘1.5m,或距路中线或距路中线 高度：高度：1.2m最大横净距：最大横净距：在弯道内所有横净距中的最大值，称为最大横在弯道内所有横净距中的最大值，称为最大横净距，用净距
28、，用h表示。表示。1 1、保证行车视距的工程措施、保证行车视距的工程措施清除障碍物：清除障碍物：（1 1）清除视距包络曲线与视点轨迹线间的全部障碍物。）清除视距包络曲线与视点轨迹线间的全部障碍物。适用：连续障碍物的清除，如路堑边坡等适用：连续障碍物的清除，如路堑边坡等（2）清除距离视点轨迹线小于最大横净距的障碍物。）清除距离视点轨迹线小于最大横净距的障碍物。适用：分散障碍物，如独立建筑物等。适用：分散障碍物，如独立建筑物等。分道行驶：分道行驶：二二、三三、四四级级公公路路，在在工工程程特特殊殊困困难难，或或受受其其它它条条件件限限制制路路段段，若若保保证证2倍倍停停车车视视距距不不可可能能，则
29、则必必须须满满足足停停车车视视距距，同同时时必必须须采采用用严严格格的的分分道道行行驶驶措措施施。如如设设分分道道线线、分分隔隔带带、分隔桩；或设成两条分离的单车道。分隔桩；或设成两条分离的单车道。纵断面设计纵断面设计n一、纵断面一、纵断面沿着道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵断沿着道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵断面。面。二、二、纵断面设计纵断面设计 在在路路线线纵纵断断面面图图上上研研究究路路线线线线位位高高度度及及坡坡度度变化情况的过程。变化情况的过程。纵断面设计纵断面设计纵断面设计纵断面设计n纵断面包括内容纵断面包括内容n地面线地面线：它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条：它是根据
30、中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线。不规则的折线。n设计线设计线：路线上各点路基设计高程的连续。：路线上各点路基设计高程的连续。n地面高程地面高程：中线上地面点高程。：中线上地面点高程。n设计高程设计高程：一般公路，路基未设加宽超高前的路肩边：一般公路，路基未设加宽超高前的路肩边缘的高程。缘的高程。n路基高度路基高度：横断面上设计高程与地面高程之高差。：横断面上设计高程与地面高程之高差。n平曲线平曲线：平面设计结果：平面设计结果n纵断面设计内容纵断面设计内容：坡度及坡长：坡度及坡长纵断面设计纵断面设计n纵坡设计纵坡设计一般要求一般要求1 1、纵坡设计必须满足、纵坡设计必须满足标准标准的
31、各项规定。的各项规定。2 2、为保证车辆能以一定速度、为保证车辆能以一定速度安全安全顺适地行驶，纵坡应具有顺适地行驶，纵坡应具有一定的一定的平顺性平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值。尽量避免采用极限纵坡值。合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。短长度的缓坡。3 3纵坡设计应对沿线地面、地下管线、地质、水文、气候纵坡设计应对沿线地面、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅稳定与通畅.
32、纵断面设计纵断面设计4 4一般情况下山岭重丘区纵坡设计应考虑一般情况下山岭重丘区纵坡设计应考虑填挖平衡填挖平衡，尽量，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。和节省用地。即纵向填挖平衡设计。即纵向填挖平衡设计。5 5平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。求，保证路基稳定。即包线设计。即包线设计。6 6对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，
33、纵对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓一些，坡应和缓、避免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓一些，7 7在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。要求。纵断面设计纵断面设计最大纵坡最大纵坡-P99 表表1-4-21 表表1-4-22？在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。最小纵坡最小纵坡 各各级级路路段段路路堑堑，低低填填方方路路段段及及其其他他排排水水不不畅畅地地段段，应应采采用用不不小小于于0.3%的的纵纵坡坡。当当必必须须设设计
34、计平平坡坡或或小小于于0.3%的纵坡时，边沟应做纵向排水设计。的纵坡时，边沟应做纵向排水设计。坡长坡长？最小坡长最小坡长为满足行车平顺、纵面视距。为满足行车平顺、纵面视距。最大坡长最大坡长为满足汽车的爬坡能力。为满足汽车的爬坡能力。纵断面设计纵断面设计合成坡度合成坡度 是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即流水方向。坡组合而成的坡度，其方向即流水方向。式中：式中：I I 合成坡度（合成坡度（%）i iy y 超高横坡或路拱横坡（超高横坡或路拱横坡（%）i i 路线设计纵坡度（路线设计纵坡度（%）纵断面设计纵断面设计 1 1、最大允许合
35、成坡度值最大允许合成坡度值 2、最小合成坡度：、最小合成坡度：最小合成坡度不宜小于最小合成坡度不宜小于0.5%。当合成坡度小于当合成坡度小于0.5时，应采取综合排水措施，以保证时，应采取综合排水措施，以保证路面排水畅通。路面排水畅通。竖曲线竖曲线n定义：定义：n为为减减缓缓汽汽车车行行驶驶在在纵纵坡坡变变坡坡处处所所产产生生的的冲冲击击，以及保证行车视距必须插入的纵向曲线。以及保证行车视距必须插入的纵向曲线。公路等级公路等级高速高速一一二二三三四四地形地形平原平原重丘重丘山岭山岭平原平原山岭山岭平原平原山岭山岭平原平原山岭山岭平原平原山岭山岭竖曲竖曲线半线半径径(m)凸凸形形一般一般最小最小1
36、7000100005001000200045007002000400700200极限极限1100065003000650014003000450100250450100凹凹形形一般一般6000450030004500150030007001500400700200极限极限4000300010003000100020004501000250450100竖曲线最小长度竖曲线最小长度(m)10085508550703550253520 竖曲线半径选择竖曲线半径选择 满足满足规范规范规定竖曲线最小半径和最小长度要求。规定竖曲线最小半径和最小长度要求。竖曲线的最小半径竖曲线的最小半径竖曲线设计限制因素竖
37、曲线设计限制因素1 1缓和冲击缓和冲击 汽车在竖曲线上行驶时，受离心加速度限制。汽车在竖曲线上行驶时，受离心加速度限制。2 2时间行程不过短时间行程不过短 最短应满足最短应满足3s3s行程。行程。3 3满足视距的要求：满足视距的要求：凸形竖曲线凸形竖曲线坡顶视线受阻坡顶视线受阻 凹形竖曲线凹形竖曲线下穿立交下穿立交4.4.凸形竖曲线主要控制因素：行车视距凸形竖曲线主要控制因素：行车视距凹形竖曲线主要控制因素：缓和冲击力凹形竖曲线主要控制因素：缓和冲击力逐桩设计高程计算逐桩设计高程计算竖曲线要素的计算公式：竖曲线要素的计算公式：变坡角变坡角=i2-i1 曲线长：曲线长：L=R 切线长：切线长：T
38、=L/2=R/2 外外 距：距：纵纵 距：距：竖曲线起点桩号竖曲线起点桩号:QD=BPD-T竖曲线终点桩号竖曲线终点桩号:ZD=BPD+T平面线形设计一般原则平面线形设计一般原则 1.平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。适应，与周围环境相协调。原则：原则：与地形相适应，与地形相适应，宜直则直，宜曲则曲宜直则直，宜曲则曲，不片面追求，不片面追求直曲。直曲。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形地直线、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，或物等具体条件，
39、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。人为规定二者的比例都是错误的。平面线形设计平面线形设计 在宽阔的平原微丘区，路线应直捷顺畅。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，应以在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以直线为主。直线为主。2.2.保持平面线形的均衡与连贯。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。各要素
40、应保持连续而均衡，必须避免线形的突变。长直线的尽头避免接小半径曲线长直线的尽头避免接小半径曲线 长直线上汽车行驶速度较高，如果突然遇到小半径曲线，易长直线上汽车行驶速度较高，如果突然遇到小半径曲线，易产生减速不及造成的事故。产生减速不及造成的事故。事故形态：事故形态：车辆侧翻到曲线外侧路基或与对向车辆相撞或碰车辆侧翻到曲线外侧路基或与对向车辆相撞或碰撞路侧护栏。撞路侧护栏。要求：要求：长直线的尽头避免接小半径曲线，特别避免长直线下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，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
41、等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。同一等级道路上大、小指标间的均衡过渡同一等级道路上大、小指标间的均衡过渡l长直线与小半径曲线之间。长直线与小半径曲线之间。l相邻的大小半径曲线之间。相邻的大小半径曲线之间。u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。渡。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
42、，反之则应采用较高的平、纵技术指标，以使平、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。纵线形技术指标较为均衡。高低标准之间要有过渡高低标准之间要有过渡 3.3.回头曲线的设置。回头曲线的设置。回头曲线是在山区越岭线的特别困难地段，以延长展线方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。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、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。的直线段组合而成的复杂曲线。4.4.平曲线应有足够的长度
43、平曲线应有足够的长度 平曲线的最小长度平曲线的最小长度 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，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，每段曲线至少需要每段曲线至少需要3s的时间。的时间。基本型曲线：基本型曲线：9s行程行程 凸型曲线：凸型曲线：6s的行程的行程 平曲线最小长度不得小于下表规定。平曲线最小长度不得小于下表规定。设计设计速度速度(km/h)1201008060403020一般一般值值（m）600500400300200150100最小最小值值（m）200170140100705040 小偏角的平曲线长度：小偏角的平曲线长度：-P80 小偏角曲线的问题：小偏
44、角曲线的问题：设置了较大的半径也容易把曲线长看成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。比实际的要短，造成急转弯的错觉。小偏角曲线要求的平曲线长度小偏角曲线要求的平曲线长度 7属于小偏角弯道属于小偏角弯道。为保证小偏角曲线有足够的长度，。为保证小偏角曲线有足够的长度，采用采用 7的曲线外矢距的曲线外矢距E与与=7时曲线的时曲线的E相等时的曲线长为相等时的曲线长为最小平曲线长。最小平曲线长。设计速度(km/h)1201008060403020平曲线最小长度(m)1400/1200/1000/700/500/350/250/表中的为公路转角值（度），当表中的为公路转角值（
45、度），当2 2时，按时，按=2=2计。计。平纵组合设计平纵组合设计为保证汽车行驶的安全与舒适，应把道路平、纵、横三面结合为保证汽车行驶的安全与舒适，应把道路平、纵、横三面结合作为立体线形来分析研究。平面与纵面线形的协调组合将能在作为立体线形来分析研究。平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性。视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性。1平、纵线形组合设计平、纵线形组合设计当计算行车速度大于或等于当计算行车速度大于或等于 60km小时，必须注重平、纵的合小时，必须注重平、纵的合理组合；而当计算行车速度小于或等于理组合；而当计算行车速度小于或等于 40km
46、小时，首先应在小时，首先应在保证行驶安全的前提下，正确地运用线形要素规定值（最大、保证行驶安全的前提下，正确地运用线形要素规定值（最大、最小值），在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组最小值），在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利组合。平、纵线形组合设计是指在合，并尽量避免和减轻不利组合。平、纵线形组合设计是指在满足汽车运动学和力学要求前提下，研究如何满足视觉和心理满足汽车运动学和力学要求前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续、舒适、与周围环境的协调和良好的排水条件。方面的连续、舒适、与周围环境的协调和良好的排水条件。1、平、纵组合的设计原则、平、纵组合
47、的设计原则（1）应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连）应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形，必须续性。任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形，必须尽力避免。在视觉上能否自然地诱导视线，是衡量平、纵线形尽力避免。在视觉上能否自然地诱导视线，是衡量平、纵线形组合的最基本问题。组合的最基本问题。（2）注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。它不仅影响）注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用相关。对纵面线形反复起伏，线形的平顺性，而且与工程费用相关。对纵面线形反复起伏，在平面上却采用
48、高标准的线形是无意义的。反之亦然。在平面上却采用高标准的线形是无意义的。反之亦然。（3）选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。）选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。（4）注意与道路周围环境的配合。它可以减轻驾驶员的疲劳和）注意与道路周围环境的配合。它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。紧张程度，并可起到引导视线的作用。（2）平曲线与竖曲线大小应保持均衡。）平曲线与竖曲线大小应保持均衡。（3）暗暗、明明弯弯与与凸凸、凹凹竖竖曲曲线线。暗暗弯弯与与凸凸形形竖竖曲曲线线及及明明弯弯与与凹凹形形竖竖曲曲线线的的组组合合是是合合理理的的，悦悦目目的的。对对暗
49、暗与与凹凹、明明与与凸凸的的组组合合，当当坡坡差差较较大大时时，会会给给人人留留下下舍舍坦坦坡坡、近近路路不不走走，而而故故意意爬爬坡坡、绕绕弯弯的的感感觉觉。此此种组合在山区难以避免，只要坡差不大，矛盾也不很突出。种组合在山区难以避免，只要坡差不大，矛盾也不很突出。（4）平平、竖竖曲曲线线应应避避免免的的组组合合。平平、竖竖曲曲线线重重合合是是一一种种理理想想的的组组合合，但但由由于于地地形形等等条条件件限限制制，这这种种组组合合往往往往不不是是总总能能争争取取到到的的。如如果果平平曲曲线线的的中中点点与与竖竖曲曲线线的的顶顶（底底）点点位位置置错错开开不不超超过过平平曲曲线线长长度度的的四四分分之之一一时时，仍仍然然可可以以获获得得比比较较满满意意的的外外观观。但但是是，如如果果错错位位过过大大或或大大小小不不均衡就会出现视觉效果很差的线形。均衡就会出现视觉效果很差的线形。复复 习习n平面线形；平面线形；n缓和曲线设置目的；缓和曲线设置目的；n平面线形设计一般原则；平面线形设计一般原则；n停车视距、会车视距、超车视距；停车视距、会车视距、超车视距；n合成坡度、竖曲线；合成坡度、竖曲线；n道路总体设计原则；道路总体设计原则；n道路平纵组合设计原则；道路平纵组合设计原则；n考核知识点：基本概念。考核知识点：基本概念。