《线形设计》PPT课件.ppt

第五章 线形设计,第一节 平面线形设计,一、平面线形设计要点 平面线形应与地形、地物和环境相适应，保持线形的连续性和均衡性，并与纵断面设计相协调。（一）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；（二）保持平面线形的均衡和连续 1直线与曲线的组合 直线与曲线的组合与过渡应协调匀顺。应避免以下组合：（1）长直线的尽端应避免使用小半径的曲线；,第一节 平面线形设计,一、平面线形设计要点 平面线形应与地形、地物和环境相适应，保持线形的连续性和均衡性，并与纵断面设计相协调。（二）保持平面线形的均衡和连续 2.平曲线与平曲线组合：相邻圆曲线半径之比小于2.0，相邻回旋线参数之比小于2.0。3.高低标准之间要有过渡。（三）注意与纵断面设计相协调,第一节 平面线形设计,一、平面线形设计要点 平面线形应与地形、地物和环境相适应，保持线形的连续性和均衡性，并与纵断面设计相协调。（四）平曲线应具有足够的长度 1.驾驶员操作从容、乘客感觉舒适要求的平曲线最小长度 9s行程 2.转角小于7度时的平曲线长度,（一）平面线形要素组合,1.基本型：按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合的 线形。适用场合：交点间距不受限。,从线形的协调性出发：宜将回旋线、圆曲线、回旋线之长度比设计成 1:1:11:2:1。,二、平面线形要素组合设计,路线转角,回旋线转角,2.S型,定义：两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。,S 型,（一）平面线形要素组合,二、平面线形要素组合设计,适用条件：相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。当采用不同的参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。两圆曲线半径之比不宜过大，以R2R111/3为宜,式中：R1，R2分别为大、小圆半径（m）。,2.S型,（一）平面线形要素组合,二、平面线形要素组合设计,式中：l反向回旋线间短直线或重合段的长度。,适用条件：,在S型曲线上，两个反向回旋线之间不设直线，是行驶力学上所希望的。不得已插入直线时，必须尽量地短，其短直线的长度或重合段的长度应符合下式：,2.S型,定义：用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。,3.卵型,适用条件：（1）卵型上的回旋线参数A不应小于该级公路关于回旋线最小参数的规定，同时宜在下列界限之内：,式中：A回旋线参数；R2小圆半径（m）。,（2）两圆曲线半径之比宜在下列界限之内：,（3）两圆曲线的间距，宜在下列界限之内：,式中：D两圆曲线最小间距（m）。,3.卵型,定义：用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。,适用条件：,适用条件：凸型的回旋线的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。,4.凸型,定义：在两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合。,计算方法：平曲线长度 L=R+Ls按凸型设计时，L=2Ls则 Ls=R,适用条件：两个回旋线参数之比宜为：A2：A1=1：1.5适用场合：复台型回旋线除了受地形和其它特殊限制的地 方外一般很少使用，多出现在互通式立体交叉 的匝道线形设计中。,5.复合型,定义：两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的线形。,6.C型,适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。C型曲线只有在特 殊地形条件下方可采用。适用条件：同S形曲线。,定义：同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的线形。,定义：转角接近、等于或大于180的曲线称为回头曲线。回头曲线一般由主曲线和两个副曲线组成。适用场合：三、四级公路越岭线路段，因地形、地质条件等的 限制，采用自然展线难以达到要求时，可设置回头 曲线。,7.回头曲线,应能够设置两段反向回旋线,7.回头曲线,定义：转角接近、等于或大于180的曲线称为回头曲线。回头曲线一般由主曲线和两个副曲线组成。适用场合：三、四级公路越岭线路段，因地形、地质条件等的 限制，采用自然展线难以达到要求时，可设置回头 曲线。,7.回头曲线,通天大道张家界天门山盘山公路,全长不到11公里,海拔却从200米急剧提升至1200多米,多达九十九弯,弯弯紧连,层层叠起,宛若飞龙盘旋,直通天际,使人惊奇震撼,堪称天下第一公路奇观。,1.基本型曲线设计与计算,（二）平面线形要素组合计算,（二）平面线形要素组合计算,1.基本型曲线设计与计算（对称形）,切线增长值,内移值,缓和曲线角,切线长,平曲线长,圆曲线长,外距,切曲差,2.曲线主点桩号计算：ZH(桩号)=JD(桩号)-T HY(桩号)=ZH(桩号)+ls QZ(桩号)=HZ(桩号)-L/2 YH(桩号)=HY(桩号)+Ly HZ(桩号)=YH(桩号)+ls JD(桩号)=QZ(桩号)+J/2,（二）平面线形要素组合计算,第三节 道路平、纵线形组合设计,一、定义：是指在满足汽车运动学和动力学要求的前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续、舒适及与周围环境相协调的要求，并有良好的排水条件。二、平、纵线形组合设计的总要求对于设计速度60km/h的道路-应注重平、纵组合设计线形连续、指标均衡视觉良好、安全舒适景观协调六车道及其以上的高速公路，应重视直、曲线间的组合与搭配，应在曲线间设置足够长的回旋线或直线。对于设计速度40km/h的道路可参照执行保证行车安全，正确运用线形要素指标力求做到各种线形要素的合理组合尽量避免和减轻不良组合,定义：道路平、纵组合设计：公路平面与纵断面合理的组合 适用条件：设计速度大于或等于60kmh的公路，应注重路线平、纵线形组合设计。设计速度等于或小于40kmh的公路，可参照执行。4.5.1 平、纵组合的基本要求(1)应在视觉上能自然引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。(2)注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡,使线形在视觉上、心理上保持协调。(3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。(4)应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。,第三节 道路平、纵线形组合设计,三、道路平、纵线形组合的原则(1)应在视觉上能自然引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。(2)注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡,使线形在视觉上、心理上保持协调。(3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。(4)应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。,第四节 道路平、纵线形组合设计,四、平、纵 线 形 组 合形 式,直线,直线,具有恒等坡度的直线,直线,曲线,凹形直线,直线,曲线,凸形直线,第三节 道路平、纵线形组合设计,曲线,直线,具有恒等坡度的曲线,曲线,曲线,凹形曲线,曲线,曲线,凸形曲线,第四节 道路平、纵线形组合设计,四、平、纵 线 形 组 合形 式,五、道路平、纵线形基本要求（1）宜相互对应。当平、竖曲线半径均较小时，其相互对应程度应较严格；随着平、竖曲线半径的同时增大，其对应程度可适当放宽；当平、竖曲线半径均大时，可不严格相互对应。（2）长直线不宜与陡坡或半径小且长度短的竖曲线组合。（3）长的平曲线内不宜包含多个短的竖曲线；短的平曲线不宜与短的竖曲线组合。,第三节 道路平、纵线形组合设计,五、道路平、纵线形基本设计（4）半径小的圆曲线起、讫点，不宜接近或设在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部。（5）长的竖曲线内不宜设置半径小的平曲线。（6）凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不宜同反向平曲线的拐点重合。（7）复曲线、S形曲线中的左转圆曲线不设超高时，应采用运行速度对其安全性予以验算。,第三节 道路平、纵线形组合设计,六、平、纵线形组合设计应注意的几个问题（1）设计速度大于或等于60km/h的公路，应注重路线平、纵线形组合设计。设计速度等于或大于40km/h的公路，可参照执行。（2）六车道及其以上的高速公路，应重视直、曲线（含平、纵面）间的组合与搭配，应在曲线间设置足够长的回旋线或直线，使其衔接过渡顺适，路面排水良好。,第三节 道路平、纵线形组合设计,（3）搞好线形与桥涵的配合1）桥梁及其引道的位置、线形应与路线线形相协调，使之视野开阔，视线诱导良好。各项技术指标应符合路线布设与总体设计的相关规定。2）高速、一级公路上的桥梁线形应与路线线形相协调，且连续、流畅。3）桥梁、涵洞等人工构筑物同路基的衔接，其平、纵线形应符合路线布设的有关规定。4）桥梁、涵洞等人工构筑物上设置防撞护栏时，桥（涵）路衔接处的外侧护栏在平面上应为同一直线或曲线。,第三节 道路平、纵线形组合设计,（4）搞好线形与隧道的配合1）隧道的位置与隧道洞口连接线应与路线线形相协调，以利行车的安全与舒适。各项技术指标应符合路线布设与总体设计的相关规定。2）隧道洞口外连接线应与隧道洞口内线形相协调，隧道洞口外侧不小于3s设计速度行程长度与洞口内侧不小于3s设计速度行程长度范围内的平面线形不应有急骤的方向改变。3）高速、一级公路上的隧道分为上、下行分离的双洞时，其洞口连接线的布设应与路线整体线形相协调，并就近在适宜位置设置联络车道。4）隧道洞口同路基的衔接应符合路线布设的有关规定；隧道洞口同路基的衔接处的宽度不一致时，在隧道洞口外连接线内应设置过渡段。,第三节 道路平、纵线形组合设计,（5）搞好线形与沿线设施的配合1）线形设计应考虑到主线收费站、匝道收费站、服务区、停车区等沿线设施布设的要求。2）主线收费站范围内路线宜为直线或不设超高的曲线，不应将收费站设置在凹形竖曲线的底部。3）服务区、停车区及公共汽车停靠站等区段内，主线的主要技术指标可参照互通式立体交叉的有关设计规定。4）路线设计时应考虑标志、标线的设置，并与交通安全设施设计相互配合；标志、标线的设计应准确，充分体现设计意图；路侧设计受限制的路段，应合理设置相应防护设施，以策安全。,第三节 道路平、纵线形组合设计,六、平、纵线形组合设计应注意的几个问题（6）平、竖对应组合时，宜“平包竖”,思考：平、竖曲线必须对应组合吗？,第三节 道路平、纵线形组合设计,平、竖曲线重合如果平曲线的中点与竖曲线的顶（底）点位置错开不超过平曲线长度的四分之一时，仍然可以获得比较满意的外观。,平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。平竖曲线顶点重合，且平包竖。,第三节 道路平、纵线形组合设计,若做不到平、竖曲线较好的组合（顶点的重合），则宁可把平竖曲线分开相当距离（不小于3s行程），使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。当平、竖曲线半径均较小时，其相互对应程度应较严格；随着平、竖曲线半径的同时增大，其对应程度可适当放宽；当平、竖曲线半径均大时，可不严格相互对应。,平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。平竖曲线顶点重合，且平包竖。,第三节 道路平、纵线形组合设计,例题4,已知某公路某两处的平、纵组合线形如下：试评价其优劣。,平面曲率图,平面曲率图,纵面坡度图,纵面坡度图,六、平、纵线形组合设计应注意的几个问题（7）平曲线与竖曲线的大小应均衡当平曲线半径1000m时，R竖=1020 R平,考虑视觉要求的均衡的平、竖半径,第三节 道路平、纵线形组合设计,六、平、纵线形组合设计应注意的几个问题（8）避免不良组合1）竖曲线的顶、底部插入小半径平曲线；在凸形竖曲线的顶部设有小半径的平曲线，不能引导视线，且急转弯行车不利；在凹形竖曲线底部设有小半径的平曲线，会出现汽车加速行驶中急转弯，可能发生危险。,第三节 道路平、纵线形组合设计,暗 凹,例题8,六、平、纵线形组合设计应注意的几个问题（8）避免不良组合1）竖曲线的顶、底部插入小半径平曲线；2）避免将凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部设在小半径的平曲线起、迄点。3）避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。,第三节 道路平、纵线形组合设计,凸形竖曲线与反向平曲线拐点重合,第三节 道路平、纵线形组合设计,避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。,3、平、纵线形组合设计应注意的几个问题（8）避免不良组合3）竖曲线的顶、底部与反向平曲线的拐点重合；4）驼峰、暗凹、跳跃、断背、折曲线形；5）长直线配长坡，直线上短距离内多次变坡，直线段内插入短竖曲线，长直线上设置陡坡或长度短、半径小的凹形竖曲线；6）急弯与陡坡组合；7）小半径的竖曲线与缓和曲线重合；8）小偏角平曲线与坡度角较大的凹形竖曲线组合；9）在完全通视的情况下，长上（下）坡路段的平面线形多次转向等。,第三节 道路平、纵线形组合设计,例题5,道路平、纵面线形组合设计,请评价下列各组平、纵线形组合的优劣。,纵断面,平曲线,平面线形（直线）,纵断面,纵断面,平面线形,视线穿越开阔低地,纵断面,平面线形,（3）,（1）,（2）,（4）,短直线,平面直线与纵面直线组合（纵坡不变的直线）,改善方案：直线配凹型竖曲线,组合效果不佳,例题6,断背曲线的改善,断背曲线,直线上一次变坡是很好的平、纵组合，从美学观点讲以包括一个凹型竖曲线为好，而包括一个凸型线次之；直线中短距离内二次以上变坡会形成反复凸凹的“驼峰”和“凹陷”。,例题7,六、平、纵线形组合设计应注意的几个问题（9）线形与环境的协调1）线形设计应充分考虑到速度对视觉的影响，设计速度高的公路，线形设计和周围环境配合的要求应更高。2）公路线形应充分利用地形、自然风景，尽量少改变周围的地貌、地形、天然森林、建筑物等景观，使公路与自然融为一体，最大限度地保护环境。,第三节 道路平、纵线形组合设计,六、平、纵线形组合设计应注意的几个问题（9）线形与环境的协调3）公路防护工程应采用工程防护与生态防护相结合的方式，减少对自然景观的影响，加大恢复力度，使公路工程与自然环境相和谐。4）宜适当放缓路堑边坡或将边坡的变坡点修整圆滑，使其接近于自然地面，增进路容美观。5）公路两侧的绿化应作为诱导视线、点缀风景以及改造环境的一种措施而进行专门设计。,第三节 道路平、纵线形组合设计,与周围景观协调配合,第三节 道路平、纵线形组合设计,内容：充分利用自然景观 人造景观设计 一般原则：1）应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其它特殊地区，一般以绕避为主。,平、纵线形组合与景观的协调配合,内容：充分利用自然景观 人造景观设计 一般原则：1）应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其它特殊地区，一般以绕避为主。,缺乏美感的挖方边坡防护,平、纵线形组合与景观的协调配合,内容：充分利用自然景观 人造景观设计 一般原则：1）应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其它特殊地区，一般以绕避为主。,回头曲线内侧的绿化,平、纵线形组合与景观的协调配合,内容：充分利用自然景观 人造景观设计 一般原则：1）应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其它特殊地区，一般以绕避为主。,平、纵线形组合与景观的协调配合,内容：充分利用自然景观 人造景观设计 一般原则：1）应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其它特殊地区，一般以绕避为主。2）尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。3）应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。,保持道路通透,设置观景台,平、纵线形组合与景观的协调配合,内容：充分利用自然景观 人造景观设计 一般原则：1）应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其它特殊地区，一般以绕避为主。2）尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。3）应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。4）不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。,绿化后,穿沙公路榆靖高速绿化前,栏式路基挡墙绿化,平、纵线形组合与景观的协调配合,内容：充分利用自然景观 人造景观设计 一般原则：1）应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其它特殊地区，一般以绕避为主。2）尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。3）应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。4）不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。,5）条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使边坡接近于自然地面形状，增进路容美观。,平、纵线形组合与景观的协调配合,平、纵线形组合与景观的协调配合,内容：充分利用自然景观 人造景观设计 一般原则：1）应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其它特殊地区，一般以绕避为主。2）尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。3）应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。4）不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。,5）条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使边坡接近于自然地面形状，增进路容美观。6）应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，将绿化视作引导视线、点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计。,七、平、纵组合线形的检查方法1、视觉分析绘制道路透视图。从视觉心理出发，对道路的空间线形及其与周围自然景观和沿线建筑的协调等进行研究分析，以保持视觉的连续性，使行车具有足够的舒适感和安全感的综合设计。道路线形透视图、道路全景透视图。2、沿线运行速度分析根据道路线形设计资料定量地确定沿线的行车速度，检查运行速度差及其变化，从而达到评价路线设计质量的目的。沿线运行速度图。3、沿线行车耗油量分析根据道路线形设计资料定量地确定沿线的耗油量指标，从而达到评价路线设计质量的目的。沿线油耗曲线图。4、沿线交通安全度分析根据道路线形设计资料定量地确定道路沿线对交通事故的影响系数，评价其安全度，从而达到评价路线设计质量的目的。,第三节 道路平、纵线形组合设计,（1）回旋曲线的几何要素（2）带缓和曲线的圆曲线的计算,5.4 缓和曲线的计算,（1）基本型曲线的圆曲线要素计算：,5.4 缓和曲线的计算,（2）曲线主点桩号计算：ZH(桩号)=JD(桩号)-T HY(桩号)=ZH(桩号)+ls QZ(桩号)=HZ(桩号)-L/2 YH(桩号)=HY(桩号)+Ly HZ(桩号)=YH(桩号)+ls JD(桩号)=QZ(桩号)+J/2,5.4 缓和曲线的计算,（3）回旋曲线上任意点的坐标公式：,（4）在圆曲线上任意一点的坐标公式：,lm,l,坐标原点均在ZH、HZ,5.4 缓和曲线的计算,（1）定义 为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡，称为超高。目的：提高行车的安全性和舒适性。范围：ZYYZ 或 HYYH,5.4 缓和曲线的计算,