公路平面设计.ppt

公路平面设计,课程内容,第 一讲：直线、圆曲线第 二讲：缓和曲线第 三讲：平曲线超高、平曲线加宽第 四讲：行车视距、平面设计要点第 五讲：平面线设计成果,公路是一条带状的三维空间结构物。,由于公路空间几何尺寸的复杂性，公路空间几何尺寸的表述通常采用平面、纵断面、横断面三个方面。公路平、纵、横是相互关联，设计时既分别进行，又综合考虑。公路路线主要研究公路的平面、纵断面和横断面。,公路的中线在平面上的投影称为公路路线平面。,云南昆石高速公路,公路平面通常采用公路平面图来表示,沿着中线竖直剖切公路，再将竖直曲面展开成直面，即公路路线的纵断面。,公路纵断面通常采用路线纵断面图来表示,中线上的任意一点处公路的法向断面称为公路路线在该点的横断面。,公路横断面通常采用路基横断面图来表示,公路平面,直线,直线,缓和曲线,缓和曲线,圆曲线,平时所说的公路弯道我们称为平曲线。,平曲线一般由圆曲线和缓和曲线组成，一般两端接有直线。为了方便地确定直线的位置和方向，以及平曲线的位置和要素，我们把平曲线两端直线延长线的交点称为交点（JD）。,交点,公路平面线形要素是直线、圆曲线和缓和曲线构成的，通常称之为“平面线形三要素”，三要素是公路平面线形最基本的组成。直线是曲率为零的线形；圆曲线是曲率为常数的线形；缓和曲线是曲率逐渐变化的线形。,直线,直线是平面线形中的基本线形。直线以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷、缩短里程和汽车行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单的特点，同时，直线线形简单，容易测设。另外，直线路段能提供较好的超车条件，对双车道的公路有必要在间隔适当的距离处设置一定长度的直线。基于直线的这些优点，在各种线形工程中都被广泛采用。,但是，过长的直线并不好。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，在直线上夜间对向行车容易产生眩光等。因而长直线行车的安全性较差，往往是发生车祸较多的路段。直线虽然路线方向明确，但只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相协调。特别是在山区、丘陵区，采用过长的直线会破坏自然景观，并易造成大挖大填，工程的经济性也较差。在设计中，应根据路线所处地段的地形、地物、驾驶人员的视觉、心理状态以及保证行车安全等因素合理布设直线。直线长度是指前一曲线的终点（缓直HZ或圆直YZ）至后一曲线的起点（直缓ZH或直圆ZY）之间的长度。直线的最大和最小长度应有所限制。,直线的最大长度,由于长直线的安全性差，一些国家对直线的最大长度作了规定，德国规定不超过20V（V是设计车速，用km/h表示，20V相当于72S的行程），前苏联规定为8km，美国为3km。我国目前尚无统一的规定。在运用直线线形并确定其长度时，必须持谨慎态度。总的原则是：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。,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：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 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,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。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,哪一个最优？,美国俄勒冈州典型沙漠公路,香榭丽舍与凯旋门,德 国 柏 林,直线的最小长度,同向曲线间的直线最小长度 同向曲线是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。当此直线长度较短时，在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉，当直线过短时甚至会把两曲线看成是一个曲线，这种线形破坏了线形的连续性，且容易造成驾驶员操作失误，设计中应尽量避免。大量的观测资料证明，行车速度愈高，驾驶员愈是注意远处的目标，这个距离在数值上大约是行车速度V（以km/h计）的6倍（以m计）。,A.当60km/h时，直线（以km/h计）为宜B.当40km/h时，可参照上述规定执行,反向曲线间的直线最小长度,两反向曲线间夹有直线段时，由于两弯道转弯方向相反，考虑其超高和加宽缓和的需要以及驾驶人员的操作方便，其间的直线最小长度应予以限制。公路路线设计规范规定，当计算行车速度60km/h时，反向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的2倍为宜；当计算行车速度40km/h时，可参照上述规定执行。特别困难的山岭区三、四级公路设置超高时，中间直线长度不得小于15m。若二反向曲线已设缓和曲线，在受到条件限制的地点也可将二反向曲线首尾相连，但被连接的二缓和曲线和圆曲线应满足一定的技术条件。,A.当60km/h时，直线（以km/h计）为宜B.当40km/h时，可参照上述规定执行 C.特别困难四级15 m,当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相连，构成S型曲线。,X,Y,直线的计算,方位角：由子午线的北端顺时针方向量到测线上的夹角。以真子午线为准者称“真方位角”，以磁子午线为准者称“磁方位角”。象限角：子午线的一端（北或南）与测线所夹的锐角。方向角：采用某坐标轴方向作为标准方向所确定的方位角，又称坐标方位角,练习题：某公路，已知JD1，JD2,JD3的坐标分别为（952.614，65.423）、（420.528，200.328）、（550.456，820.473），试求JD2的偏角（说明是z还是 y）。,第二节 圆曲线,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线。圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点：曲率1/R=常数，测设和计算简单；比直线更能适应地形的变化；在圆曲线上行驶要受到离心力的作用；要比在直线上行驶多占用道路宽度；在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差。,目的与要求：了解圆曲线半径的计算及其影响因素；掌握全超高，全加宽；缓和段及超高与加宽的过渡方式；以及缓和曲线、平曲线最小长度；平面设计要点及设计成果的表现方法。重点与难点：重点：1最小圆曲线半径、最小缓和曲线长度 2缓和曲线要素 3超高和加宽的设计原理和方法难点：超高和加宽的设计原理和方法,圆曲线半径的计算公式与影响因素,Y,X,汽车在弯道上行驶所受的离心力,假定：汽车在圆曲线上作匀速圆运动。离心力：汽车在弯道上，由于惯性产生离心力。作用点：汽车重心 方向：水平背离圆心大小：,离心力的影响：对汽车在平曲线上行驶的稳定性影响很大，可能产生横向滑移或横向倾覆。,超高：为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲线上的路面做成外侧高、内侧低呈单向横披的形式，称为横向超高。,二、半径公式与影响因素,式中：v各级公路的设计速度，km/h；u最大横向力系数；i路拱横向坡度，以小数计。从上式可知，圆曲线半径越大,横向力系数就越小，汽车就越稳定。,1关于横向力系数（1）危及行车安全 为保证汽车用普通轮胎在最不利路面状况下能不产生横向滑移，应小于0.2。即要求横向力系数要小于或等于轮胎与路面间的横向摩阻力系数，即 式中；轮胎与路面的横向摩阻系数。从乘客的舒适性出发，值以不超过0.10为宜，最大不超过0.150.20。（2）增加驾驶操纵的困难 要求0.3。,（3）增加燃料消耗和轮胎磨损 的存在使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。横向力系数 为0.2时，其燃料消耗 与轮胎磨损 分别比0时多20和近3倍。（4）行旅不舒适 当超过一定数值时，驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张，乘客感到不舒适。0.10.15间，舒适性可以接受。,标准根据不同横向摩阻系数值，对于不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径三个最小半径。1极限最小半径 定义：指各级公路在采用允许最大超高和允许的横向摩阻系数情况下，能保证汽车安全行驶的最小半径。强调说明：极限最小半径是路线设计中的极限值，是在特殊困难条件下不得已才使用的，一般不轻易采用。,二、最小半径的计算,极限最小半径式中：Rmin极限最小半径，m umax极限最小半径所对应的横向力系数；imax最大超高横坡度。,定义：按照设计车速行驶的车辆能保证其安全性和舒适性的最小半径。标准中计算一般最小半径时:适用：一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径。一方面考虑了汽车在这种曲线上以设计速度或以接近设计速度行驶时，旅客有充分的舒适感；另一方面考虑到在地形比较复杂的情况下不会过多增加工程量。,2一般最小半径,一般最小平曲线半径式中：R 一般最小半径，m；ib 路拱超高横坡度；一般最小半径所对应的横向力系数。,3不设超高的最小半径 定义：指平曲线半径较大，离心力较小时，汽车沿双向路拱（不设超高）外侧行驶的路面摩阻力足以保证汽车行驶安全稳定所采用的最小半径。路面不设超高。,，,=0.0350.040,=0.0400.060,不设超高的最小圆曲线半径式中：R免不设超高最小半径，m；i1路拱横坡度，二级及以上等级公路时，取i10.010.02，二级以下公路时，取i1=0.03 0.04；不设超高横向力系数，一般取 0.035 0.06。其中：“”表示汽车在公路圆曲线外侧行驶。,极限最小半径，一般最小半径和不设超高的最小半径，哪个最大，哪个最小？,规范规定的圆曲线半径的设定,太行山上的郭亮隧道,例 已知某高速公路，其设计速度v=120km/h，设该公路的路面横坡度i1=3，试计算该公路不设超高的最小半径为多少?例 某三级公路，设计速度v60km/h，试问该公路的极限最小半径为多少?,第三节 缓和曲线,缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形，是道路平面线形要素之一。缓和曲线的主要特征是曲率均匀变化。,缓和曲线的定义,一、设置缓和曲线的作用和条件,作用,条件,圆曲线半径小于不设超高最小半径公路等级在三级以上,1便于驾驶员操纵方向盘2满足乘客乘车的舒适与稳定，减小离心力变化 3满足超高和加宽的过渡，利于平稳行车4与圆曲线配合得当，增加线形美观,汽车匀速从直线进入圆曲线或（相反）其行驶轨迹的弧和半径成反比,（一）汽车转弯时行驶的理论轨迹方程,二、回旋线基本方程,回旋线计算公式为,三、缓和曲线最小长度计算,1根据离心加速度变化率求缓和曲线最小长度2依驾驶员操纵方向盘所需时间求缓和曲线长度,3根据超高附加纵坡不宜过陡来确定缓和曲线最小长度式中：lc超高缓和段长度，m；lh缓和曲线长度，m；hc路基外侧全超高断面处的全超高值，m；超高渐变率(或称附加纵坡)。,4从视觉上应有平顺感的要求计算缓和曲线最小长度,各级公路缓和曲线最小长度,四、直角坐标及要素计算,ZH,QZ,HZ,Eh,JD,HY,YH,Th,Lh,R,ZY,R+P,R+P,q,YZ,R,lh,Ly,lh,Th,x,y,圆曲线内移值：,切线增长值：,缓和曲线常数：,未设缓和曲线的圆曲线起点（终点）至缓和曲线起点的距离,缓和曲线切线角：,切线长：,曲线长：,外距：,校正值：J=2Th-Lh,几何元素的计算公式：,五、缓和曲线省略的条件,（1）四级公路无论圆曲线半径的大小可不考虑设计缓和曲线。（2）在直线和圆曲线间当圆曲线半径大于或等于（下表）所列“不设超高最小半径”时，缓和曲线无条件省略。（3）半径不同的圆曲线径相连接处，应设置缓和曲线，但符合下述条件时可以省略不设缓和曲线。小圆半径大于（下表）所列“不设超高最小半径”时。,（一）缓和曲线省略的条件,不设超高的圆曲线最小半径,例 某高速公路公路有一弯道，其平曲线半径及R=1000m，设计速度v120kmh，交点JD桩号K2+000，偏角为a302324，试计算该曲线上设置缓和曲线后的五个基本桩号。,【例】下面给出一组路线平面设计资料：JDl=K4+650.56 JD2=K5+321.21ZHl=K4+525.82 ZH2=K5+238.27HY1=K4+585.82 HY2=K5+298.27YHl=K4+709.82 YH2=K5+339.50HZl=K4+769.08 HZ2=K5+399.50试求：(1)两曲线的切线长、曲线长、缓和曲线长及曲线中点桩号；(2)两曲线间交点间距及所夹直线段长度。,一、超高及其作用,当汽车在弯道上行驶时，要受到离心力的作用，所以在平曲线设计时，常将弯道外侧车道抬高，构成与内侧车道同坡度的单向坡，这种设置称为平曲线超高，其作用是为了使汽车在平曲线上行驶时能获得一个指向内侧的横向分力，用以克服离心力，减少横向力，从而保证汽车行驶的稳定性及乘客的舒适性。,第四节 平曲线超高,高速公路和一级公路,2.其它等级公路（二、三、四级公路）采用单幅公路（不设分隔带、整体式断面）。路幅构成：行车道、路肩、错车道等。,绕内边缘旋转 抬肩、外绕中至ig、全绕内至ic 适用于新建公路,绕内边缘旋转 抬肩、外绕中至ig、全绕内至ic,抬肩,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,绕中线旋转 抬肩、外绕中至ig、全绕中至ic 适用于改建公路,绕中线旋转 抬肩、外绕中至ig、全绕中至ic,提肩,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,绕外边缘旋转 抬肩、外绕外至水平、全绕外 至ic 适用于特殊公路,内边轴,中 轴,外边轴,设计标高,绕中间带的中心线旋转，如图a。用于窄中间带的公路。绕中央分隔带边缘旋转，如图b。各种宽度不同中间带的公路均可。绕各自行车道中线旋转，如图c。用于单向车道数大于四条的公路,（4）超高缓和段 从直线段的双向横坡渐变到圆曲线路段具有超高单向横坡的过渡段称为-超高缓和段。Lc设于圆曲线的两端。为了行车舒适和利于排水，对超高缓和段长度必须加以规定。,注意：超高缓和段长度应采用5的倍数，并不小于10m；当线形设计须采用较长的回旋曲线时，横坡度由2%（或1.5%）过渡到0%路段的超高渐变率不得小于1/330。超高的过渡应在回旋线全长范围内进行，但当超高渐变率过小时(为保证排水、超高渐变率不得小于1/330)，而只设在该回旋线的某一区段范围之内。,（5）超高值的计算 超高缓和段上各断面处的路基外缘、内缘、中线与路基设计标高之高差c叫-超高值。,二、超高横坡度的确定,公路工程技术标难规定，当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，必须设置超高。,三、设置超高的一般规定和要求,1各级公路的圆曲线部分的最小超高横坡度须大于该公路直线部分的路拱横坡度，以利于排水。2当公路通过城镇作为城市道路时，按正常设置超高有困难时，可视实际情况进行适当处理。3在有纵坡的弯道上设置超高时，应考虑合成坡度。,四、超高缓和段,(一)超高缓和段的过渡形式 从直线上的双向路拱横坡，过渡到圆曲线上具有超高横坡度的单向坡断面，要有一个逐渐变化的区段，这一变化段称为 超高缓和段,超高缓和段的形成过程，可根据不同的旋转基线可有两种情况(无中间带和有中间带公路)共六种形式。,内边轴旋转,中轴旋转,外边轴旋转,绕中央分隔带两侧边缘分别旋转,绕中央分隔带中心旋转,绕中央分隔带两侧路面中心旋转,式中：,超高缓和段长度，(m)；,（二）超高缓和段长度 为了行车舒适性和排水，对超高缓和段长度必须加以规定。通常按“超高渐变率”来控制。按下式计算：,旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘的宽度，(m)；,超高坡度与路拱坡度代数差()；,超高渐变率（又称附加纵坡），即旋转轴线与行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘线之间相对升降的比率，其规定值见表1-1-17。,第五节 平曲线加宽,1定义：汽车在曲线路段上行驶时，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大。为适应汽车在平曲线上行驶时，后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽度称为曲线加宽(又称弯道加宽)。2加宽值 圆曲线上加宽值与平曲线半径、设计车辆的轴距有关，同时还要考虑弯道上行驶车辆摆动及驾驶员的操作所需的附加宽度，因此，圆曲线上加宽值由几何需要的加宽和汽车转弯时摆动加宽两部分组成。,当平曲线R250m时，一般在弯道内侧圆曲线范围内设置全加宽。为了使路面和路基均匀变化，设置一段从加宽值为零逐渐加宽到全加宽的过渡段，称为-加宽缓和段。,加宽缓和段的长度lJ加宽所需的最小长度。在不设缓和曲线或超高缓和段时，应按渐变率1：15且10m的要求设置；设置超高缓和段lC时，lJ=lC；设置缓和曲线lS时，lJ=lS。,lJ内加宽值的过渡方式1)直线比例法：处理简单粗造，不圆滑美观，适用于一般二、三、四级公路。,2）插入高次抛物线的方法：路面边缘线圆滑、顺适，适用于高速公路、一级公路以及对路容有较高要求的二级公路。,加宽值的过渡还可插入二次抛物线、回旋线过渡等。,LJ,BJ,行车视距定义：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。,第六节 行车视距,2.存在视距问题的情况：夜间行车:设计不考虑 平面上：平曲线 平面交叉处 纵断面：凸竖曲线 凹竖曲线(下穿式立体交叉),(1)停车视距：汽车行驶时，自驾驶人员看到前方障碍物时起，至到达障碍物前安全停止，所需的最短距离。(2)会车视距：在同一车道上两对向汽车相遇，从相互发现时起，至同时采取制动措施使两车安全停止，所需的最短距离。(3)超车视距：在双车道公路上，后车超越前车时，从开始驶离原车道之处起，至可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离。,3.行车视距分类：,4.目高（视线高）与物高：,目高（视线高）：是指驾驶人员眼睛距地面的高度，规定以车体较低的小客车为标准，采用1.2m。物高：路面上障碍物的高度，0.10m,一、停车视距,1定义：停车视距是指驾驶人员发现前方有障碍物后，采取制定措施使汽车在障碍物前停下来所需要的最短距离。2停车视距构成：,感觉时间为1.5s；制动反应时间（制定生效时间）取1.0s。感觉和制动反应的总时间t=2.5s，在这个时间内汽车行驶的距离为,1定义：停车视距是指驾驶人员发现前方有障碍物后，采取制定措施使汽车在障碍物前停下来所需要的最短距离。2停车视距构成：（1）反应距离：是当驾驶人员发现前方的阻碍物，经过判断决定采取制动措施的那一瞬间到制动器真正开始起作用的那一瞬间汽车所行驶的距离。,（2）制动距离：是指汽车从制动生效到汽车完全停住，这段时间内所走的距离。,3.停车视距ST：（考虑一定的安全距离）,会车视距：,定义：会车视距是在同一车道上两对向汽车相遇，从相互发现时起，至同时采取制动措施使两车安全停止，所需的最短距离。停车视距构成：（1）反应距离：双向驾驶员及车辆（2）制动距离：双向车辆（3）安全距离：双向车辆保持间距因此，会车视距SH约等于2倍停车视距。,二、超车视距,1定义：超车视距是指汽车安全超越前车所需的最小通视距离。,2超车视距的构成：,式中：V。被超汽车的速度(km/h)；t1加速时间(s)；a平均加速度(m/s2)。,超车视距的全程可分为四个阶段：（1）加速行驶距离S1 当超车汽车经判断认为有超车的可能，于是加速行驶移向对向车道，在进入该车道之前所行驶距离为S1：,（2）超车汽车在对向车道上行驶的距离S2,（3）超车完了时，超车汽车与对向汽车之间的安全距离S3:l3=15100m（4）超车汽车从开始加速到超车完了时对向汽车的行驶距离S4:,以上四个距离之和是比较理想的全超车过程，全超车视距为：S超=l1+l2+l3+l4,最小必要超车视距为：,折减的超车视距：S超=l1+l2+l3+l4 最小必要超车视距为：,对向汽车行驶时间大致为t2的2/3，,三、各级公路对视距的要求,1.高速公路、一级公路应满足停车视距。2.二、三、四级公路的视距应满足会车视距的要求，其长度应不小于停车视距的两倍。工程特殊困难或受其它条件限制的地段，可采用停车视距，但必须采取分道行驶措施。3.二、三、四级公路还应在适当间隔内设置满足超车视距“一般值”的超车路段。当地形及其它原因不得已时，超车视距长度可适当缩减，最短不应小于所列的低限值。在二、三级公路中，宜在3min的行驶时间里，提供一次满足超车视距的超车路段。一般情况下，不小于总长度的10%30%，并均匀布置。,第七节 平面设计要点,一、直线的运用二、圆曲线的运用三、缓和曲线的运用四、平曲线最小长度五、平面线形的组合与衔接,一、直线的运用,(一)适宜采用直线的路段1不受地形、地物限制的平坦地区和山间的开阔地段；2城镇及其近郊或规划方正的农耕区等以直线条为主体的地区；3长大桥梁、隧道等结构物地段；4路线交叉点前后；5双车道公路供超车的路段。,(二)当采用长直线线形时1纵坡不宜过大；2同大半径凹形竖曲线组合为宜；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等措施；4长直线或长下坡尽头的平曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规定要求外，还必须采用设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施；5对较高车速的公路(v60km/h)，其最大直线长度宜控制在70s左右时间的行程距离。,（三）最小直线长度的限制直线长度不宜过长但也不宜过短，特别是在同向平曲线问不应设置短直线以免产生视觉上的错觉而危及行车安全。当计算行车速度v60km/h时，同向曲线间的直线长度(以m计)应以不小于该公路计算行车速度(以kmh计)的6倍为宜；反向曲线间的直线长度(以m计)以不小于计算行车速度(以km/h计)的2倍为宜。当计算行车速度v40km/h时，可参照上述规定执行。,二、圆曲线的运用,在选用平曲线半径时，应尽量选用较大半径并应考虑以下几方面因素：1一般情况下，以采用极限半径的48倍为宜，当条件受限制时也应采用大于或等于一般最小半径，只有当地形特殊困难时才采用极限最小半径；2圆曲线半径过大也无实际意义，故一般不宜大于10000m；3各级公路不论大小如何,均应设置平曲线；4圆曲线应同前后相邻的平面线形相协调，不宜悬殊过大，使之构成连续、均衡的曲线线形；5应与纵断面线形相协调，必须避免小半径平曲线与竖曲线相重合。,三、缓和曲线的运用,(一)一般规定与要求 缓和曲线是平面线形中的一种主要线形。对缓和曲线的运用，具体有以下几方面要求：1回旋线在线形设计中应作为主要线形要素加以运用；,2在确定回旋线参数时，应在下述范围内选定 R/3AR A缓和曲线参数；R与缓和曲线相连接的圆曲线半径，m。当R接近于100m时，取A等于R；当R小于100m时，则取A大于或等于R。当R较大或接近于3000m时，取A等于R3；当R大于3000m时，则取A小于R3；,缓和曲线的省略 1.在直线与圆曲线间，当圆曲线半径大于或等于“不设超高的最小半径”时；,2.半径不同的同向圆曲线(1)半径不同的同向圆曲线间，当小圆半径大于或等于“不设超高的最小半径”时，直线与圆曲线间和大圆与小圆间均不设缓和曲线；,（2）小圆半径大于表中所列临界曲线半径，且符合下列条件之一时，大圆与小圆间不设缓和曲线：,复曲线中的小圆临界半径,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。设计速度80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径（R2）之比小于1.5。设计速度80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径（R2）之比小于2。,平面线形的组合形式,平面线形包括直线、缓和曲线和圆曲线，其组合形式有以下几种：1基本型按直线一回旋线一圆曲线一回旋线一直线的顺序组合 当选用基本组合时尽可能满足：回旋线：圆曲线：回旋线 1：1：1：1：2：1,2S形 两个反向圆曲线用回旋线连接组合的线形为s形。s形相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。当采用不同参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。,式中：l反向回旋线间或重合段长度，m；A1、A2回旋线参数。两相邻反向圆曲线的半径之比不宜过大，以R2/R1=11/3为宜。,s形的两个反向回旋线以径向衔接为宜，当地形条件限制必须插人短直线或当两圆曲线的回旋线相互重合时，短直线或重合段长度应符合下式规定：,3卵形 用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合的平面线形称之卵形。卵形回旋线的参数应符合下式规定：R2/2AR2式中：A回旋线参数；R2小圆的圆曲线半径，m。两相邻圆曲线半径之比，以R2/R1=0.20.8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(m)。,4凸形 两个同向回旋线间无圆曲线而径相衔接的平面线形称之凸形。凸形回旋线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一般最小半径的规定。一般情况下，只有在受地形、地物限制时，才采用凸形。,5复合型 两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的形式为复合型。复合型的两个回旋线参数之比,以小于1：1.5为宜。复合型仅在受地形或其他特殊原因限制时(互通式立体交叉除外)使用。,6C形 同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接(即连接处曲率为0，R)的形式。C形只有在特殊地形条件下采用。,例：平原区某公路有两个交点间距为407.54m，JD1=K7+231.38，偏角1=122420（左偏），半径R1=1200m；，2=153250（右偏），R2=1000m。要求：按S型曲线计算Ls1、Ls2长度，并计算两曲线主点里程桩号。,T1,T2,L1,L2,解：（1）计算确定缓和曲线长度Ls1、Ls2：令两曲线的切线长相当，则取T1=407.54/2=203.77m 按各线形要素长度1：1：1计算Ls1：Ls1=1R/2=122420/1801200/2=129.91 取Ls1=130m 则经计算得，T1=195.48m 407.54/2=203.77m,203.77-195.48=8.29，即T1计算值偏短。,切线长度与缓和曲线长度的增减有近似1/2的关系，LS1=130+28.29=146.58，取Ls1=140m。则计算得，T1=200.49m T2=407.54-T1=407.54-200.49=207.05 按1：1：1计算Ls2：Ls2=2R/2=153250/1801000/2=135.68计算切线长T2得，T2=204.45m 207.05-204.45=2.60 取Ls2=135.68+22.60=140.88 计算得，T2=207.055m 207.05-207.055=-0.005 取Ls2=140.88-20.005=140.87,JD1曲线要素及主点里程桩号计算,R1=1200 Ls1=140 1=12.2420T1=200.49 L1=399.82 E1=7.75 J1=1.15JD1=K7+231.38ZH1=K7+030.89HY1=K7+170.89QZ1=K7+230.80YH1=K7+290.71HZ1=K7+430.71,JD2里程桩号计算：,JD2=JD1+407.54-J1=7231.38+407.54-1.15=K7+637.77,JD2=JD1+交点间距-J1=HZ1+曲线间直线长度+T2,JD2曲线要素及主点里程桩号计算 T2=207.05 L2=412.22 E2=10.11 J2=1.88 JD2=K7+637.77 ZH2=K7+430.72 HY2=K7+571.59 QZ2=K7+636.83 YH2=K7+702.07 HZ2=K7+842.94,JD2=K7+637.77R2=1000 Ls1=140.87 2=15.3250,作业：,平原区某公路有两个交点间距为371.82m，JD1=K15+385.63，偏角1=201952（左偏），半径R1=700m，JD2为右偏，2=170532，R2=850m，试按S型曲线计算LS1、LS2长度，并计算两曲线主点里程桩号。,四、平曲线最小长度,平曲线包括圆曲线和缓和曲线，当平曲线不设缓和曲线只有圆曲线，超高缓和段或加宽缓和段不计入平曲线内。公路平曲线长度的取值，应从三个方面考虑：从设置缓和曲线的角度考虑，平曲线长度至少要能设置两条缓和曲线，以满足公路线形的要求；平曲线长度过短从满足驾驶员操作方向盘的时间以及时乘客的舒适程度来看也是不好的；对小偏角的弯道，从视角及心理考虑，驾驶员在高速行驶时，会认为该弯道的曲线长度及曲线半径比实际要小，从而降低了行车速度，或不想降速时，势必采用增大行车转弯半径而侵入其他车道，造成车祸。所以，平曲线长度的取值应出下列因素确定：,1保证驾驶员操纵方向盘所需时间式中：L平曲线最小长度，m；v设计速度，km/h；t适宜的操作时间，s，一般取用6s。,2小偏角平曲线最小长度的取值 当路线交点偏角很小时，驾驶员行车特别是高速行车时，一般会把平曲线长度看成比实际的小，对公路产生急转弯的错觉，这种错觉在偏角越小时就越明显。所以，当偏角越小则越应采用更大的平曲线半径，以便驾驶员正确识别出曲线。公路路线设计规范规定,当路线转角等于或小于7时，应设置较长的平曲线。但如受地形及其他特殊情况限制时，可减小至表中的“最小值”。,例 求某高速公路的平曲线最小长度为多少(v120km/h，t=6s)?例 已知某二级公路，一弯道的偏角为a50000，求该弯道最小平曲线半径应为多少(v60km/h)?,五、平面线形的组合与衔接,设计时一般要考虑以下几个方面：1两相邻的同向曲线间应设有足够长度的直线段，不得以短直线连接，否则应调整线形使之成为单曲线或复曲线或运用回旋线组合成卵形、凸形、复合型等曲线形式，以免产生断背曲线。2两反向曲线夹有直线段时，以设置不小于最小直线段长度的直线段为宜，否则应调整线形成组合成s形曲线，使其连续均匀。,3三、四级公路两相邻反向曲线无超高、加宽时可径相衔接；无超高有加宽时，中间应设有长度不小于10m的加宽缓和段。工程特殊的山岭区，三、四级公路设置超高时中间直线长度不得小于15m。4应避免连续急弯的线形，可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。,5线形设计的要求与内容应随公路等级和计算行车速度的不同而异。对于高速公路、一级公路以及计算行车速度v60km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。计算行车速度v40km的公路，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(包括最大值、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的组合，以期充分发挥投资效益。,6在路线交叉前后应尽可能采用技术指标较高的线形，保证行驶安全和提高公路的通行能力。7平面线形应在地形、地物、地质等各种具体条件的基础上，选用相应技术指标进行组合设计，应合理运用直线和曲线(包括圆曲线、回旋线)线形要素，不得片面强调以直线或以曲线为主，或必须高于某一比例。8应解决好线形与桥、隧道轴线之间的关系，原则上对于大桥或特大桥或隧道以路线服从为主，即尽可能采用直线线形，但应视具体情况及其他条件选用适当的曲线线形。并应满足视距要求。,1.设计图：路线平面设计图 道路平面布置图2.设计表：直线、曲线及转角表 逐桩坐标表 路线固定表 总里程及断链桩表等。,第六节 路线平面设计成果,一、直线、曲线及转角表“直线、曲线及转角表”为平面设计的主要成果，它反映了路线的平面位置和路线平面线形的各项指标。路线平面设计只有根据这一成果才能进行后面的一系列设计，如路线平面设计图、逐桩坐标表。它同时为路线纵断面设计、横断面设计提供设计依据。本表的样式一般如表1-1-14所示。,直线、曲线及转角表全面地反映了路线的平面位置和路线平面线形的各项指标，它是道路设计的主要成果之一。平面线形设计成果：路线各交点桩号JD 半径R 缓和曲线长度Ls 公路偏角 交点坐标（X，Y）等。,二、逐桩坐标表,高速、一级公路的线形指标高，在测设和放线时需采用坐标法才能保证测设精度。所以平面设计成果必须提供一份“逐桩坐标表”,坐标系统的采用：1采用统一的高斯正投影3带平面直角坐标系统；2采用高斯正投影3带或任意带平面直角坐标系统，投影面可采用1985年国家高程基准、测区抵偿高程面或测区平均高程面；3三级和三级以下公路、独立桥梁、隧道及其它构造物等小测区，可不经投影，采用平面直角坐标系统在平面上直接进行计算；4在已有平面控制网的地区，应尽量沿用原有的坐标系统，如精度不合要求，也应充分利用其点位，选用其中一点的坐标及含此点的方位角，作为平面控制的起算依据。,计算交点坐标：,Xn=Xn-1+LJDcosn-1Yn=Yn-1+LJDsinn-1式中：XnJDn的X坐标（北坐标）；YnJDn的Y坐标（东坐标）；LJD交点间距（JDn-1 到JDn间距）；LJD=JDn-JDn-1 n-1JDn-1的坐标方位角；n=n-1+n（其中，n右偏取“+”值，左偏取“-”值）。,逐桩坐标表,二、路线平面图,(一)路线平面图比例尺及测图范围 公路平面图是指包括路中线在内的有一定宽度的带状地形图。若一般为工程可行性、初步设计阶段的方案研究与比选，其比例可采用1：5000或1：10000；但作为初步设计、施工图设计等设计文件组成部分则应采用更大的比例尺一般采用1：500 1：2000；在地形复杂地段或重要设计路段，如大型交叉、大中桥等，则应采用1：5001：1000的地形图。带状地形图的测图范围一般视具体情况确定，常用路中心线两侧100 200m。对于1：5000的地形图，则测图范围应适当放大，一般不小于250m。若有比较线，则须包括比较线的范围。,公路平面图的内容,示出地形,示出地物,示出 交点线、路线中线、本页图纸的起止点,示出平曲线主要桩位、百米桩、公里桩,示出标注平面控制点和高程控制点及坐标网格或指北图式,列出平曲线要素表,首页还应列出图例,(二)路线平面图的内容及测绘步骤1路线平面图的内容(1)公路沿线的地形、地物情况；(2)公路交点和转点位置及里程桩标注、公路沿线各类控制桩位置及有关数据；(3)路线所经地段的地名，重要地理位置情况标注；(4)各类结构物设计成果的标注；(5)若图纸中包含弯道，应包括曲线要素表和导线、交点坐标表；(6)图签和有关说明。,2测绘步骤(1)按要求选定比例尺；(2)依直线、曲线及转角表及中线资料绘制公路中线图；(3)在公路中线图上标出公路起终点里程桩、百米桩、公里桩、曲线要素桩、桥涵桩及位置；(4)实地测绘沿线带状地形图并现场勾绘出等高线；(5)根据设计情况在图纸上标出各类结构物的平面位置并在图上列出直线、曲线及转角表等有关内容。,作业：某二级公路，已知JD1,JD2、JD3的坐标分别为（40961.914，91066.103）、（40433.528，91250.097）、（40547.416，91810.392）；并设R=150m，Ls=40m，求JD2的曲线要素及主要点里程，并列出曲线上的逐桩坐标表。,