道路线形设计.pptx
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1、道路线形设计道路线形设计(一一)直线直线n n导向轮旋转面与车身纵轴角度为0时,道路路线为直线线形。n n1、直线线形得特点n n2、直线线形得运用n n3、直线线形得最值1 1、直线线形得特点、直线线形得特点n n优点:测设简单。测设简单。方向明确、路线短捷。方向明确、路线短捷。视距与视野好。视距与视野好。超车条件好超车条件好。缺点:过长易使驾驶员感到单调、疲倦。过长易使驾驶员感到单调、疲倦。难以目测距离、速度过快、易使驾驶员缺乏难以目测距离、速度过快、易使驾驶员缺乏警觉等。警觉等。地形变化复杂得路段地形变化复杂得路段,工程费用高。工程费用高。2 2、直线线形得运用、直线线形得运用不受地形、
2、地物限制得平坦地区平坦地区或山间得开阔开阔谷地谷地。市镇及其近郊,或规划方正得农耕区等以直线以直线条为主得地区条为主得地区。长大桥梁、隧道等构造物路段长大桥梁、隧道等构造物路段。路线交叉点及其前后交叉点及其前后。双车道公路提供超车得路段提供超车得路段。运用时应注意得问题运用时应注意得问题纵坡不宜过大;长直线与大半径凹形竖曲线相结合;两侧得景观设计;采取安全措施。3、直线线形得最值、直线线形得最值n n最长最长“长直线长直线”得长度得长度:n n 德国、日本德国、日本:20V(m)(V20V(m)(V为为km/h)km/h);n n美国美国:180s(3180s(3英里英里);n n中国中国:规
3、范中无规定规范中无规定,在国外得标准上稍微放大在国外得标准上稍微放大,京京津唐采用津唐采用3 3、2km2km,沈大采用沈大采用5813km5813km、n n同向曲线之间得最小长度同向曲线之间得最小长度:规范规范规定规定,不小于不小于6V6V(V V为为km/hkm/h)n n反向曲线之间得最小长度反向曲线之间得最小长度:n n规范规范规定规定,无缓与曲线时无缓与曲线时,不小于不小于2V2V(V V为为km/hkm/h););若二反向曲线都设缓与曲线若二反向曲线都设缓与曲线,可首尾相连成可首尾相连成S S S S形线形形线形形线形形线形。(二二)圆曲线圆曲线n n导向轮旋转面与车身纵轴角度为
4、常数时导向轮旋转面与车身纵轴角度为常数时,为圆曲线。为圆曲线。n n1 1、圆曲线得特点、圆曲线得特点n n2 2、圆曲线得几何要素、圆曲线得几何要素n n3 3、圆曲线半径、圆曲线半径n n4 4、最小半径、最小半径n n5 5、最大半径、最大半径n n6 6、圆曲线得最小长度圆曲线得最小长度1 1、圆曲线得特点、圆曲线得特点n n优点:易于与地形适应,可循环性好,线形美观,易于测设。n n缺点:占地多、安全性差,与汽车行驶轨迹不符。2 2、圆曲线得几何要素、圆曲线得几何要素n nJ=2T-L 校正数或称超距圆曲线得几何要素圆曲线得几何要素3 3、圆曲线半径、圆曲线半径n n计算公式计算公式
5、 n n向内超高为+ih,向外超高为-ih。为横向力系数。大家有疑问的,可以询问和交流大家有疑问的,可以询问和交流可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点横向力系数横向力系数n n表示汽车单位重力所受到得横向力表示汽车单位重力所受到得横向力,反映汽车在曲反映汽车在曲线上行驶得横向稳定程度。线上行驶得横向稳定程度。n n 值越大越不稳定值越大越不稳定,汽车越可能产生侧向滑移。汽车越可能产生侧向滑移。n n 过大得负效应过大得负效应:行车安全性变差行车安全性变差行车安全性变差行车安全性变差。0 0。操纵更困难操纵更困难操纵更困难操纵更
6、困难。燃料与轮耗加剧燃料与轮耗加剧燃料与轮耗加剧燃料与轮耗加剧。见表。见表1-4-31-4-3。行车舒适性变差行车舒适性变差行车舒适性变差行车舒适性变差。见表。见表1-4-21-4-2。n n应在考虑各种因素后确定应在考虑各种因素后确定应在考虑各种因素后确定应在考虑各种因素后确定值值值值,舒适界限可取舒适界限可取舒适界限可取舒适界限可取0 0 0 0、100100100100、16 16 16 16,车速越高取值越低车速越高取值越低车速越高取值越低车速越高取值越低。4、最小半径、最小半径n n极限最小半径极限最小半径极限最小半径极限最小半径:取取 =0=0、100100、1616,i ihma
7、xhmax=0=0、060060、10 10,计算得到得计算得到得R R为极限最小半径。为极限最小半径。特殊困难条件下使特殊困难条件下使特殊困难条件下使特殊困难条件下使用用用用,一般不轻易采用。一般不轻易采用。一般不轻易采用。一般不轻易采用。山岭重丘区山岭重丘区:二级公路最小二级公路最小50m50m,三级公路最小三级公路最小25m25m,应增加超高横坡应增加超高横坡应增加超高横坡应增加超高横坡。n n一般最小半径一般最小半径一般最小半径一般最小半径:考虑乘客得舒适性考虑乘客得舒适性,值取低值取低(0(0、05-005-0、06)06);不过大增加工程量不过大增加工程量,i ihmaxhmax取
8、值取值(0(0、06-006-0、08)08)。n n不设超高得最小半径不设超高得最小半径不设超高得最小半径不设超高得最小半径:曲线上不设超高曲线上不设超高,外侧车道为反外侧车道为反超高超高,超高值为路面得横坡度超高值为路面得横坡度超高值为路面得横坡度超高值为路面得横坡度,即即n ni i i ihmaxhmaxhmaxhmax=0=0=0=0、015015015015 ,=0=0=0=0、035035035035 (与直线道路感觉相同与直线道路感觉相同)n n最小半径得取值见表最小半径得取值见表1-4-41-4-4与与1-4-51-4-5。5、最大半径、最大半径n n仅驾驶者有“曲线”得感觉
9、,不致造成判断得失误,n nRmax=10000m。6、圆曲线半径得选用n n通常尽量选用通常尽量选用不设超高得不设超高得最小半径最小半径最小半径最小半径,只有受只有受地地地地形限制及其她特殊困难形限制及其她特殊困难形限制及其她特殊困难形限制及其她特殊困难时时,才可采用才可采用极限最小半径极限最小半径极限最小半径极限最小半径;n n桥得两端桥得两端桥得两端桥得两端设置圆曲线时设置圆曲线时,应应一般最小半径一般最小半径一般最小半径一般最小半径;n n隧道内隧道内隧道内隧道内必须设置圆曲线时、应必须设置圆曲线时、应不设超高得最小半不设超高得最小半不设超高得最小半不设超高得最小半径径径径;n n长直
10、线或陡坡尽头长直线或陡坡尽头长直线或陡坡尽头长直线或陡坡尽头,不得采用小半径圆曲线不得采用小半径圆曲线不得采用小半径圆曲线不得采用小半径圆曲线;n n不论偏角大小不论偏角大小不论偏角大小不论偏角大小,均应设置圆曲线均应设置圆曲线均应设置圆曲线均应设置圆曲线;n n半径一般宜小于半径一般宜小于10000m10000m。极限最小半径极限最小半径一般最小半径一般最小半径不设超高最小半径不设超高最小半径7 7、圆曲线得最小长度、圆曲线得最小长度n n汽车在任何线段上得行使时间不少于不少于3 3秒秒。n n汽车在圆曲线上得行使时间也不少于不少于3 3秒秒。(三三)缓与曲线缓与曲线n n导向轮旋转面与车身
11、纵轴角度为变数角度为变数时,为缓与曲线。n n连接直线与圆曲线或圆曲线与圆曲线,使曲率连续变化;四级公路不设缓与曲线四级公路不设缓与曲线,其她公路应设缓与曲线。n n1、缓与曲线得特性n n2、回旋线缓与曲线n n3、缓与曲线得省略1、缓与曲线得特性、缓与曲线得特性n n(1)缓与曲线得优缺点n n(2)缓与曲线上汽车行驶得轨迹方程n n(3)回旋线参数得选定n n(4)缓与曲线长度得计算(1 1)缓与曲线得优缺点缓与曲线得优缺点n n优点优点优点优点:n n曲率连续变化曲率连续变化,适应汽车转向操作得行驶轨迹及路适应汽车转向操作得行驶轨迹及路线得顺畅线得顺畅;n n离心加速度逐渐变化离心加速
12、度逐渐变化,不致产生侧向冲击力不致产生侧向冲击力,乘客感乘客感觉舒适觉舒适;n n超高横坡度与加宽值逐渐变化超高横坡度与加宽值逐渐变化,减少行车振荡减少行车振荡,使行使行车更加平稳车更加平稳;n n与圆曲线配合得当与圆曲线配合得当,线形连续光滑线形连续光滑,构成美观与视觉构成美观与视觉协调得最佳线形。协调得最佳线形。n n缺点缺点缺点缺点:n n测设困难测设困难 n n假设方向盘转角,前轮转角,方向盘转角与前轮转角系数k,方向盘转动角速度,行驶时间t,轴距L0,半径,汽车行驶距离l;速度v,n n则=k,=t,=ktn n=L0/sin,sin,L0/=L0/ktn nt=L0/(k),(2
13、2)缓与曲线上汽车行驶得轨迹方程缓与曲线上汽车行驶得轨迹方程(2)缓与曲线上汽车行驶得轨迹方程缓与曲线上汽车行驶得轨迹方程n n假设汽车行驶速度、方向盘转动角速度不变则汽车行驶轨迹方程:n nl=vt=vL0/(k),令c=vL0/(k)=A2,则n nl=c/l=A2n n因此,汽车在缓与曲线上得行驶轨迹与回旋线相似,道路上得缓与曲线多选用回旋线。n n在缓与曲线得终点处,RL=A2n nA为回旋线参数,依据地形条件及线形要求而确定。(3)回旋线参数得选定回旋线参数得选定n n当当R R小于小于100m100m时时A A R R。n n当当R R大于大于100m100m小于小于3000m30
14、00m时时,A A宜在宜在R/3RR/3R范范围内选定围内选定,R R接近接近100m100m时时A=RA=R;当当R R较大或接较大或接近于近于3000m3000m时时A=R/3A=R/3。n n当当R R大于大于3000m3000m时时AAR/3R/3。(4)缓与曲线长度得计算n n缓与曲线长度得计算目前主要以三种标准(按离心加速度变化率、按按离心加速度变化率、按驾驶操作反应时间、按视觉条件驾驶操作反应时间、按视觉条件)来计算,取其中得大值作为道路工程设计中得缓与曲线得长度,一般取5m得整数倍。标准一标准一:按离心加速度变化率计算按离心加速度变化率计算n n设置缓与曲线得设置缓与曲线得P
15、P通常采用通常采用0 0、6m/s6m/s3 3,代入上式并换算单位代入上式并换算单位标准二标准二:按驾驶操作反应时间算按驾驶操作反应时间算n n驾驶员在直线路段迅速搬动方向盘到实驾驶员在直线路段迅速搬动方向盘到实现汽车预定转向一般需要现汽车预定转向一般需要3s3s时间。时间。标准三标准三:按视觉条件算按视觉条件算n n从回旋线特性知,RL=C,经验认为C=R2/9R2n n当A=R/3时,L=R/9;n n当A=R时,L=R。2、回旋线缓与曲线、回旋线缓与曲线n n(1)回旋线方程n n(2)回旋线要素计算回回旋旋线线直直角角坐坐标标方方程程(2)回旋线要素计算回旋线要素计算n n已知圆曲线
16、半径已知圆曲线半径R,R,偏角偏角a a,圆曲线起点圆曲线起点B B及终点及终点F F得得位置。位置。n n缓与曲线起点得位置缓与曲线起点得位置(q)(q)、缓与曲线与圆曲线衔、缓与曲线与圆曲线衔接点接点E E得位置得位置(x(xh,h,y yh h),),圆曲线向内移动得距离圆曲线向内移动得距离R R。n n设置缓与曲线后设置缓与曲线后,圆曲线得中心角减小为圆曲线得中心角减小为-2-2。n n设置缓与曲线得条件就是设置缓与曲线得条件就是2 2n n=2=2=2=2时两条缓与曲线将在弯道中央连接时两条缓与曲线将在弯道中央连接,形成形成一条一条连续得连续得连续得连续得缓与曲线。缓与曲线。n n当
17、当2222不能设置缓与曲线不能设置缓与曲线不能设置缓与曲线不能设置缓与曲线,可减少缓与曲线得可减少缓与曲线得长度或增大圆曲线得半径。长度或增大圆曲线得半径。有缓与曲线得圆曲线得全部桩位有缓与曲线得圆曲线得全部桩位3、缓与曲线得省略、缓与曲线得省略n n下列情况可不设缓与曲线下列情况可不设缓与曲线:n n圆曲线半径大于或等于圆曲线半径大于或等于“不设超高得最小半径不设超高得最小半径”;n n同向圆曲线之间同向圆曲线之间,小圆半径大于或等于小圆半径大于或等于“不设超高不设超高最小半径最小半径”;n n同向圆曲线之间同向圆曲线之间,小圆半径小于小圆半径小于“不设超高最小半不设超高最小半径径”且满足一
18、下条件之一且满足一下条件之一:n n大、小圆缓与曲线内移值之差小于大、小圆缓与曲线内移值之差小于0 0、1 1米米;n nV80km/hV80km/h时时,R1/R21R1/R21、5;5;n nV80km/hV50005000折减值折减值(%)(%)1 12 23 3(二二)最小纵坡最小纵坡 在在在在挖挖挖挖方方方方路路路路段段段段、低低低低填填填填方方方方路路路路段段段段与与与与横横横横向向向向排排排排水水水水不不不不畅畅畅畅通通通通得得得得路路路路段段段段,为为为为保保保保证证证证排排排排水水水水要要要要求求求求,防防防防止止止止积积积积水水水水渗渗渗渗入入入入路路路路基基基基而而而而影
19、影影影响响响响其其其其稳稳稳稳定定定定性性性性,均均均均应应应应设设设设置置置置不不不不小小小小于于于于0 0 0 0、3%3%3%3%得得得得最最最最小小小小纵纵纵纵坡坡坡坡,一般情况下以不小于一般情况下以不小于一般情况下以不小于一般情况下以不小于 0 0 0 0、5%5%5%5%为宜。为宜。为宜。为宜。当当当当必必必必须须须须设设设设计计计计纵纵纵纵坡坡坡坡小小小小于于于于0 0、3%3%时时时时,公公公公路路路路边边边边沟沟沟沟纵纵纵纵坡坡坡坡应应应应单单单单独独独独作作作作纵纵纵纵向向向向排排排排水水水水设设设设计计计计;城城城城市市市市道道道道路路路路应应应应设设设设置置置置锯锯锯锯
20、齿齿齿齿形街沟形街沟形街沟形街沟。在在在在弯弯弯弯道道道道路路路路段段段段,为为为为使使使使行行行行车车车车道道道道外外外外侧侧侧侧边边边边缘缘缘缘不不不不出出出出现现现现反反反反坡坡坡坡,设计设计设计设计最小纵坡不宜最小纵坡不宜最小纵坡不宜最小纵坡不宜小于小于小于小于超高允许渐变率超高允许渐变率超高允许渐变率超高允许渐变率。干旱少雨地区最小纵坡不受限制。干旱少雨地区最小纵坡不受限制。干旱少雨地区最小纵坡不受限制。干旱少雨地区最小纵坡不受限制。(三三)陡坡长度限制与坡段最小长度陡坡长度限制与坡段最小长度 最小坡长就是指纵断面上两个变坡点之间得最小坡长就是指纵断面上两个变坡点之间得最小长度。最小
21、长度。限制最短坡长得原因限制最短坡长得原因:坡长过短,使变坡点增多,汽车行驶在连续起伏得路段会产生增重与减重得频繁变化,导致乘客感到极不舒适,车速越高越突出。坡长太短,变坡点之间不能设置相邻两竖曲线得切线长。对两凸型变坡点间得距离还应满足行车视距得要求。公路得最小坡长设计速度设计速度120 100 8060403020最小坡长最小坡长300 250 200 150 120 100 60城市道路纵坡最小长度计算行车速度计算行车速度100 806050403020纵坡最小长度纵坡最小长度290 170 140 110 8560最大坡长限制n n道路纵坡得大小及其坡长对汽车正常行驶影响道路纵坡得大小
22、及其坡长对汽车正常行驶影响很大。主要表现在很大。主要表现在:n n上坡时使汽车行驶速度显著下降上坡时使汽车行驶速度显著下降,需换较低排需换较低排挡以克服坡度阻力挡以克服坡度阻力,同时同时,坡长太长坡长太长,易使水箱易使水箱“开锅开锅”,导致汽车爬坡无力导致汽车爬坡无力,甚至熄火甚至熄火;n n下坡时制动次数频繁下坡时制动次数频繁,易使制动器发热而失效易使制动器发热而失效,甚至造成车祸。因此甚至造成车祸。因此,应对坡长加以限制。具应对坡长加以限制。具体标准见教材表体标准见教材表2424(P100P100)。(四四)缓与坡段缓与坡段 当当当当陡坡得长度超过最大坡长得限制陡坡得长度超过最大坡长得限制
23、陡坡得长度超过最大坡长得限制陡坡得长度超过最大坡长得限制时时时时,应应应应在中间适当位置设置在中间适当位置设置在中间适当位置设置在中间适当位置设置缓坡路段缓坡路段缓坡路段缓坡路段,用以恢复用以恢复用以恢复用以恢复汽车上陡坡时已降低得车速。同时汽车上陡坡时已降低得车速。同时汽车上陡坡时已降低得车速。同时汽车上陡坡时已降低得车速。同时,从下从下从下从下坡安全考虑坡安全考虑坡安全考虑坡安全考虑,缓坡也就是需要得。根据实缓坡也就是需要得。根据实缓坡也就是需要得。根据实缓坡也就是需要得。根据实际观测际观测际观测际观测,标准标准标准标准规定缓与坡段得纵坡应规定缓与坡段得纵坡应规定缓与坡段得纵坡应规定缓与坡
24、段得纵坡应不大于不大于不大于不大于3 3 3 3,其长度应不小于其长度应不小于其长度应不小于其长度应不小于最短坡长。最短坡长。最短坡长。最短坡长。缓与坡段得具体位置应结合纵向地形缓与坡段得具体位置应结合纵向地形得起伏情况得起伏情况,尽量减少填挖方工程数量来确尽量减少填挖方工程数量来确定。定。一般情况下一般情况下,缓与坡段宜设置在平面得缓与坡段宜设置在平面得直线或较大半径得平曲线上直线或较大半径得平曲线上,以便充分发挥以便充分发挥缓与坡段得功用缓与坡段得功用,提高道路得使用质量。提高道路得使用质量。在极特殊得情况下在极特殊得情况下,可以将缓与坡段设可以将缓与坡段设于半径比较小得平曲线上于半径比较
25、小得平曲线上,但应适当增加缓但应适当增加缓与坡段得长度与坡段得长度。缓与纵坡得设置情形缓与纵坡得设置情形n n1 1、山岭重区公路纵坡超过、山岭重区公路纵坡超过5%5%,坡长超坡长超过限制坡长时应设置缓与纵坡过限制坡长时应设置缓与纵坡,缓与缓与纵坡应纵坡应不大于不大于不大于不大于3%3%,长度长度不小于最小坡不小于最小坡不小于最小坡不小于最小坡长长长长。n n2 2、城市道路、城市道路最大纵坡超过最大纵坡超过最大纵坡超过最大纵坡超过5%5%,坡长坡长超超超超过过过过表表2626得得限制坡长限制坡长限制坡长限制坡长时应设置。时应设置。(五五)合成坡度合成坡度n n合成坡度就是指在有超高得平曲线上
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