一、道路設(shè)計(jì)的基本步驟

1、道路是三維空間的實(shí)體，路線是道路中線的空間位置

路線平面:路線在水平方向的投影

路線的縱斷面:沿道路中線豎直剖切再行展開

中線上任意一點(diǎn)法向切面是道路在該點(diǎn)的橫斷面

2、道路設(shè)計(jì)過程中，先確定平面的線形，再進(jìn)行縱斷面和橫斷面設(shè)計(jì)

平面線形由直線、圓曲線、緩和曲線三個(gè)要素組成

3、線性設(shè)計(jì)

公路平面線形設(shè)計(jì)

直線-緩和曲線-圓曲線-緩和曲線-直線

城市道路平面線形設(shè)計(jì)

直線-圓曲線-直線

4、道路平面線形要素

行駛中汽車的導(dǎo)向輪與車身縱軸之間的關(guān)系→汽車行駛軌跡

角度為零→曲率為零→直線

角度為常數(shù)→曲率為常數(shù)→圓曲線

角度為變數(shù)→曲率為變數(shù)→緩和曲線

現(xiàn)代道路平面線形正是由上述三種基本線形構(gòu)成的，稱為平面線形三要素。

二、直線

1、優(yōu)點(diǎn)

線形直捷，布設(shè)方便，行車視距良好，行車平穩(wěn)

2、缺點(diǎn)

不能適應(yīng)地形變化，不便于避讓障礙，直線過長(zhǎng)容易使駕駛員產(chǎn)生麻痹而放松警惕，發(fā)生行車事故，夜間行車時(shí)，對(duì)向行車燈光眩目不利安全

 

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(一)直線運(yùn)用

1、直線的最大長(zhǎng)度

在城鎮(zhèn)及附近或其它景色有變化的地點(diǎn)，大于20V是可以接受的，在景色單調(diào)的地點(diǎn)最好控在在20V以內(nèi)

2、直線的最小長(zhǎng)度

當(dāng)V≥60km/h時(shí)，同向曲線的直線最小長(zhǎng)度為6V，反向曲線的最小長(zhǎng)度不小于2V

3、注意的問題

長(zhǎng)直線或長(zhǎng)下坡盡頭的平曲線 ，必須采取設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能力等安全措施

長(zhǎng)直線上坡不宜過長(zhǎng) ，直線上的縱坡一般應(yīng)小于3%

長(zhǎng)直線應(yīng)與大半徑凹曲線配合為宜

 

 

(二)采用長(zhǎng)直線線形應(yīng)注意的問題

1、長(zhǎng)直線宜與大半徑凹豎曲線組合使用

 

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2、避免“斷背曲線”

 

 

三、圓曲線

1、優(yōu)點(diǎn)

布設(shè)方便，能很好地適應(yīng)地形，避讓障礙，與地形配合得當(dāng)可獲得圓滑、舒順、美觀的路線，又能降低工程造價(jià)

使行車景觀不斷變化，使駕駛員保持適度的警惕，增加行車安全性，也可起到誘導(dǎo)行車視線的作用

2、注意的問題

半徑不可過小而影響行車安全

 

 

 

 

(一)圓曲線的平面布設(shè)

1、圓曲線上技術(shù)代號(hào)

JD-交點(diǎn)(轉(zhuǎn)角點(diǎn))

ZY-直圓(圓曲線起點(diǎn))

QZ-曲中(圓曲線中點(diǎn))

YZ-圓直(圓曲線終點(diǎn))

 

 

(二)圓曲線的幾何要素及主點(diǎn)樁號(hào)里程計(jì)算

1、幾何要素

 

 

 

 

2、曲線主點(diǎn)樁號(hào)里程計(jì)算

 

 

 

 

3、曲線主點(diǎn)樁計(jì)算校核

(三)圓曲線半徑

1、汽車在圓曲線路段行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力F

 

 

2、曲線半徑指標(biāo)

 

 

(四)橫向力系數(shù)μ的取值

1、意義

橫向力系數(shù)表示單位車重所受到的橫向力(離心力)

其值越大對(duì)行車越不利

2、取值大小的決定因素

行車安全:確保行車不產(chǎn)生橫向滑移

操作方便、行車經(jīng)濟(jì)

行車平穩(wěn)、舒適

3、取值

一般取為控制值

(五)公路圓曲線最小半徑

1、三種平曲線最小半徑

一般最小半徑:通常情況下推薦采用的最小半徑值

極限最小半徑

能保證按設(shè)計(jì)速度行駛的車輛安全行駛的最小半徑

不設(shè)超高最小半徑

當(dāng)路線的半徑大到一定值時(shí)，即使汽車在曲線的外側(cè)時(shí)，也能獲得足夠的安全性和很好的舒適性

 

 

四、緩和曲線

1、定義

在直線與圓曲線、圓曲線與圓曲線之間設(shè)置的曲率連續(xù)變化的曲線

2、特點(diǎn)

易于適應(yīng)地形，能很好地與汽車行駛軌跡相適應(yīng)，使線形連續(xù)、美觀，但緩和曲線計(jì)算、布設(shè)較繁瑣

 

 

(一)緩和曲線的性質(zhì)

路線設(shè)計(jì)符合汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的行駛軌跡，插入緩和曲線，使整條曲線的曲率形成一個(gè)連續(xù)變化的過程。

汽車以等速轉(zhuǎn)彎時(shí)，行駛軌跡曲線上任意一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲率半徑與行駛的距離(弧長(zhǎng))成反比，這一行駛軌跡特性正好與數(shù)學(xué)上回旋線方程性質(zhì)相同。

回旋線作為緩和曲線

 

 

(二)帶緩和曲線的平曲線平面布設(shè)

緩和曲線中心角

曲線內(nèi)移值

曲線切線增長(zhǎng)值

 

 

 

 

(三)設(shè)有緩和曲線的平曲線主點(diǎn)樁技術(shù)代號(hào)

JD-交點(diǎn)(轉(zhuǎn)角點(diǎn))

ZH-直緩(第一緩和曲線起點(diǎn))

HY-緩圓(第一緩和曲線終點(diǎn))

QZ-曲中(曲線中點(diǎn))

YH-圓緩(第二緩和曲線起點(diǎn))

HZ-緩直(第二緩和曲線終點(diǎn))

(四)平曲線幾何要素計(jì)算

 

 

(五)平曲線主點(diǎn)樁里程計(jì)算

曲線主點(diǎn)樁里程計(jì)算

 

 

曲線主點(diǎn)樁里程校核

五、曲線超高

1、定義

為抵消車輛在平曲線路段上行駛時(shí)所產(chǎn)生的離心力，而在該路段橫斷面上設(shè)置的外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡

2、作用

用車重產(chǎn)生的向內(nèi)水平分力來抵消部分離心力，以利于行車安全與穩(wěn)定

3、設(shè)置要求

當(dāng)曲線半徑小于表2-20或表2-23中規(guī)定的不設(shè)超高最小半徑時(shí)，均應(yīng)設(shè)置超高

(一)平面曲線實(shí)例

1、超高橫坡度計(jì)算

 

 

2、車速的調(diào)整

設(shè)計(jì)車速與實(shí)際車速之間的調(diào)整

3、超高值計(jì)算式

 

 

4、超高計(jì)算值取值要求

任意半徑超高橫坡度不得大于極限超高橫坡度，又不得小于路拱橫坡度

任意半徑超高橫坡度不得大于極限超高橫坡度

，又不得小于路拱橫坡度

 

 

(二)全超高橫坡度

公路最大超高橫坡度

 

 

城市道路最大超高橫坡度

 

 

(三)超高的過渡

平曲線路段超高緩和段的布置

 

 

當(dāng)圓曲線上超高值和緩和段長(zhǎng)度一定后，超高緩和應(yīng)在全長(zhǎng)上布設(shè)

在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)超高變化情況，計(jì)算出任意斷面上路肩兩側(cè)邊緣及路中點(diǎn)對(duì)原設(shè)計(jì)標(biāo)高(未加寬前路肩邊緣標(biāo)高)的相對(duì)高差，為施工放樣提供依據(jù)

(四)公路超高設(shè)置方式

無中間帶的公路

1、超高橫坡等于路拱橫坡

外側(cè)車道繞路中線旋轉(zhuǎn)，直至超高橫坡

2、超高橫坡大于路拱橫坡

第一種:繞車道內(nèi)側(cè)邊軸旋轉(zhuǎn)

第二種:繞中軸旋轉(zhuǎn)

第三種:繞車道外側(cè)邊軸旋轉(zhuǎn)

 

 

有中間帶的公路超高設(shè)置方式

1、繞中間帶的中心線旋轉(zhuǎn)

 

 

2、繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)

 

 

3、繞各自行車道中線旋轉(zhuǎn)

 

 

(五)城市道路超高布置方式

城市道路超高方式應(yīng)根據(jù)地形狀況、車道數(shù)、超高橫坡值、橫斷面形式、便于排水、路容美觀等因素決定

單幅路及三幅路機(jī)動(dòng)車道宜繞中軸旋轉(zhuǎn);雙輻路及四幅路機(jī)動(dòng)車道宜繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)，使兩側(cè)車行道各自成為獨(dú)立的超高橫斷面

 

 

六、曲線加寬

1、加寬值確定

汽車輪跡需要

汽車行駛擺動(dòng)需要

2、加寬值計(jì)算

3、加寬值選用規(guī)定

當(dāng)圓曲線半徑大于250m時(shí)，可不設(shè)加寬

曲線路段加寬宜布置在彎道內(nèi)側(cè)

各級(jí)公路的路面加寬后，路基也應(yīng)相應(yīng)加寬

 

 

(一)公路規(guī)范對(duì)加寬類別選用

高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路及設(shè)計(jì)速度為40km/h的三級(jí)公路應(yīng)采用第三類加寬值。

對(duì)不經(jīng)常通行集裝箱、半掛車的公路，可采用第二類加寬值。

四級(jí)公路和設(shè)計(jì)速度30km/h的三級(jí)公路可采用第一類加寬值。

 

 

(二)城市道路加寬值

 

 

(三)加寬緩和段

1、加寬緩和段的長(zhǎng)度

加寬所需要的最小長(zhǎng)度

在不設(shè)緩和曲線或超高緩和段時(shí)，加寬緩和段長(zhǎng)度應(yīng) 按漸變率1:15且不小于20米的要求設(shè)置

設(shè)置緩和曲線或超高緩和段時(shí)，加寬緩和段長(zhǎng)度采用與緩和曲線或超高緩和段長(zhǎng)度相同的數(shù)值

不設(shè)緩和曲線，加寬緩和段長(zhǎng)度取超高緩和段長(zhǎng)度，漸變率不小于1:15，且長(zhǎng)度不小于10米

2、加寬過度方式

按直線比列加寬

高次拋物線加寬

 

 

七、緩和段設(shè)置

1、緩和段

為了使行車能夠安全、平穩(wěn)、順利地由直線向曲線、由大半徑曲線向小半徑曲線行駛所設(shè)置的過渡段

2、設(shè)置目的

為消除行車轉(zhuǎn)彎時(shí)曲率突變，使行車能從容、順適地進(jìn)行曲率變化而設(shè)置的曲線緩和過渡段為緩和曲線

為使行車平穩(wěn)、順適地進(jìn)行橫坡變化而設(shè)置的超高變化過渡段為超高緩和曲線

為適應(yīng)行車軌跡，順適地進(jìn)行寬度變化而設(shè)置的加寬過渡段為加寬緩和段

3、類型

緩和曲線、超高緩和段、加寬緩和段

(一)緩和段長(zhǎng)度

1、離心加速度變化的緩和長(zhǎng)度

2、操縱時(shí)間要求緩和段長(zhǎng)度

3、超高變化要求緩和段長(zhǎng)度

一般根據(jù)三方面緩和段長(zhǎng)度的計(jì)算結(jié)果，取其中最長(zhǎng)的并按5倍數(shù)取整后作為緩和段長(zhǎng)度

 

 

 

 

八、平曲線長(zhǎng)度

1、平曲線最小長(zhǎng)度計(jì)算

取一般駕駛員能從容操作方向的(左右轉(zhuǎn)動(dòng)方向)時(shí)間為6S

 

 

2、相關(guān)規(guī)定

 

 

 

 

小偏角時(shí)的平曲線長(zhǎng)度

當(dāng)?shù)缆忿D(zhuǎn)角小于7°時(shí)，為防止駕駛員在視覺上產(chǎn)生急彎錯(cuò)覺，而導(dǎo)致操縱失誤，應(yīng)設(shè)較長(zhǎng)的平曲線

相關(guān)規(guī)定

 

 

 

 

九、平曲線形的連接

平面線形設(shè)計(jì)整體上盡可能順直，選擇曲線半徑盡可能大些，應(yīng)與自然地形等高線相適應(yīng)為宜。

在橋梁、隧道內(nèi)部與進(jìn)出口路段和平面交叉口前后路段 ,應(yīng)采用直線為宜。

長(zhǎng)直線盡頭不得設(shè)置小半徑曲線

直線長(zhǎng)度L

直線長(zhǎng)度L≥500m時(shí)，最小半徑R=500

一般平面線型設(shè)置的轉(zhuǎn)角不宜小于 10°

十、平面視距

1、定義

為了行車安全，保證駕駛員能隨時(shí)看到前方一定距離的道路路段，發(fā)現(xiàn)道路上的障礙、迎面來車，及時(shí)采取制動(dòng)或避讓措施，所必須的是最短路段距離

2、運(yùn)用

在平面線形和縱斷面線形設(shè)計(jì)中，都應(yīng)有足夠的行車視距

3、平面視距分類

停車視距、會(huì)車視距、超車視距

4、行車視距不足主要發(fā)生在下述幾種場(chǎng)合

(1)道路平面上的暗彎，即處于挖方路段的彎道和內(nèi)側(cè)有障礙物的彎道，見圖a

(2)縱斷面上的凸型豎曲線，見圖b

(3)下穿式立體交叉的凹型豎曲線，見圖c

 

 

5、視距相關(guān)規(guī)定

 

 

6、公路視距的運(yùn)用

高速公路和一級(jí)公路滿足停車視距的要求

二、三、四級(jí)公路，應(yīng)滿足會(huì)車視距的要求，在工程特別困難或受其他限制地段，可采用停車視距，但必須采取分道行駛措施

對(duì)向行駛的雙車道公路，應(yīng)根據(jù)需要并結(jié)合地形，在適當(dāng)?shù)木嚯x內(nèi)設(shè)置具有超車視距的路段

積雪冰凍地區(qū)的道路，停車視距應(yīng)適當(dāng)增長(zhǎng)

以大型車為主的公路，應(yīng)按貨車停車視距進(jìn)行檢驗(yàn)

 

 

7、彎道內(nèi)側(cè)視距的保證

清除彎道內(nèi)側(cè)一定范圍的障礙物

最大橫凈距的確定

解析法

幾何法

視距包絡(luò)圖

 

 

8、開挖視距臺(tái)

計(jì)算出凈橫距以后，按比例在各樁號(hào)的橫斷面圖上畫出視距臺(tái)，以供施工放樣。

 

 

十一、路線平面圖繪制步驟

1、確定比例。

公路工程一般山嶺地區(qū)采用1:2000，丘陵平原地區(qū)采用1:5000。

2、城市道路一般采用1:1000或1:500。

3、根據(jù)直線、曲線、轉(zhuǎn)角一覽表，按比例繪制道路中線圖。

4、在道路中線圖上標(biāo)注出起點(diǎn)、里程表樁、百米樁、曲線主點(diǎn)樁、橋涵與人工構(gòu)造物樁號(hào)位置。

5、按比例勾繪道路中線左右各100~200m范圍內(nèi)的地形等高線，標(biāo)注地物、地貌、建筑物與構(gòu)造物位置和名稱。

6、對(duì)于城市道路平面圖，應(yīng)在現(xiàn)狀地形圖上，繪出道路設(shè)計(jì)紅線、中線、行車道與人行道的分界線，并繪出分隔帶、綠化帶、交通島、沿街建筑及出入口位置與外形。

7、整理、修正(等高線、地物、建筑物、構(gòu)筑物等)圖紙