第五章线形设计.

道路勘测设计（第五章线形设计）2014.2三要素比例适当，与地形紧密结合，经济且保护环境1.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。平面线形设计§5.1平面线形设计在宽阔的平原微丘区，路线应直捷顺畅。§5.1平面线形设计在起伏的山岭和丘陵地区，线形以曲线为主。§5.1平面线形设计在没有任何障碍物的戈壁、草原等开阔地区，应以直线为主。§5.1平面线形设计2.保持平面线形的均衡与连贯。§5.1平面线形设计我国2002年各种道路线形的事故分析我国2002年各种地形的事故分析2.保持平面线形的均衡与连贯。①直线与平曲线的组合长直线的尽头避免接小半径曲线§5.1平面线形设计长大下坡小半径平曲线之害线形指标900直线接125的平曲线山区高速公路设计速度60km/h3年事故统计：占平曲线上事故数的21%;事故形态:撞击外侧的桥梁护拦速度观测：弯道前的实际行驶速96km/h事故责任:驾驶员负全责长直线的尽头避免接小半径曲线§5.1平面线形设计短直线接大半径的平曲线②平曲线与平曲线的组合③高低标准之间要有过渡同一等级道路上大、小指标间的均衡过渡长直线与小半径曲线之间。相邻的大小半径曲线之间。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。注意与纵断面设计相协调平原区道路铁路主要道路河流交叉§5.1平面线形设计4.平曲线应有足够的长度①平曲线的最小长度基本型曲线：9s行程凸型曲线：6s的行程平曲线最小长度不得小于下表规定。设计速度(km/h)1201008060403020一般值（m）600500400300200150100最小值（m）200170140100705040§5.1平面线形设计②小偏角的平曲线长度：小偏角曲线的问题：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。§5.1平面线形设计小偏角曲线要求的平曲线长度设计速度(km/h)1201008060403020平曲线最小长度(m)1400/α1200/α1000/α700/α500/α350/α250/α表中的为公路转角值（度），当＜2°时，按=2°计。§5.1平面线形设计§3.6平面线形的组合与衔接3.平面组合线形（1）简单形曲线当一个弯道由直线与圆曲线组合时叫简单型曲线（simplecurve单圆曲线）用于①4级公路②其它各级，当R≥RP(不设超高最小半径)可用于高速公路？平面线形要素的组合类型简单形（1）定义：当一个弯道由直线与圆曲线组合时叫简单型曲线（simplecurve单圆曲线）用于①4级公路②其它各级，当R≥RP(不设超高最小半径)可用于高速公路？平面线形要素的组合类型基本形（1）定义：当按直线—回旋线（A1）—圆曲线—回旋线（A2）—直线的顺序组合而成线形。当A1=A2时，叫对称基本型；当A1≠A2时，叫非对称基本型，A1:A2应不大于2.0。lＳ：LＹ：lＳ＝１：１：１左右A的取值符合有关要求（R/3）≤A≤R平面线形要素的组合类型（2）组合要求基本形设计时，为使线形协调，A值的选择最好使回旋线、圆曲线、回旋线的长度以大致接近为宜（但在许多情况下是无法做到的）。S形（1）S形定义：两个反向圆曲线用两段反向回旋线连接的组合形式。平面线形要素的组合类型要求：①S形相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。②（A1/A2）应＜2，有条件（A1/A2）宜＜1.5，当A2≤200时，A1与A2之比应小于1.5。③（R1/R2）≤2为宜平面线形要素的组合类型计算步骤：（1）先根据α1、R1、Ls1，计算T1;（2）T2=D-T2根据S形的组合要求，假定Ls2（3）用T2、LS2、α2计算R2。（4）检查R2是否符合S形的组合要求，如不能，重新调整计算。平面线形要素的组合类型卵形（1）定义：两同向的平曲线，按直线—缓和曲线（A1）—圆曲线（R1）—缓和曲线（AF）—圆曲线（R2）—缓和曲线（A2）—直线的顺序组合而成的线形。卵形曲线平面线形要素的组合类型§3.6平面线形的组合与衔接3.平面组合线形（2）卵形曲线组合要求：大圆能完全包住小圆而且不是同心圆。卵型曲线用一个回旋线连接两个圆曲线R2/2≤A≤R2（R2为小圆半径）；平面线形要素的组合类型卵型回旋曲线的参数最好在下列范围之内：222RAR。两圆曲线半径之比，以8.0~2.012RR为宜。两圆曲线的间距，以03.0~003.02RD为宜（D为两曲线间的最小间距）。凸形（1）定义：两段同向缓和曲线之间不插入圆曲线而径相衔接的组合形式（圆曲线长度为零）平面线形要素的组合类型（2）组合要求：①必须满足的几何条件：2β0=α②凸形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最小半径的规定。③连接点附近最小0.3V的长度范围内，应保持以连接点的曲率半径确定的横坡度。（3）适用条件只有在路线严格受地形、地物限制处方可采用凸形。平面线形要素的组合类型复合形曲线（1）定义：将两个以上的同向回旋线在曲率相等处相互连接的线形。（2）组合要求：复合形的相邻两个回旋线参数之比以小于1：1.5为宜。（3）适用条件复合曲线在受地形条件限制，或互通式立体交叉的匝道设计中可采用。平面线形要素的组合类型C形曲线（1）定义：两同向回旋线在曲率为零处径相连接（即连接处曲率为0，半径为）的组合线形。（2）适用条件C形曲线仅限于地形条件特殊困难，路线严格受限制时方可采用。平面线形要素的组合类型平面线形要素的组合类型回头曲线定义：转角接近、等于或大于180º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。湖南天门山通天大道——张家界天门山盘山公路,全长不到11公里,海拔从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。3.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、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。断臂曲线之害C型曲线例：平原区某公路有两个交点间距为4797.54m，JD1=K7+231.38，偏角α1=12°24′20″（左偏），半径R1=1200m；JD2为右偏，α2=15°32′50″，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。α2α1JD1JD2T1T2L1L2例：平原区某公路有两个交点间距为407.54m，JD1=K7+231.38，偏角α1=12°24′20″（左偏），半径R1=1200m；JD2为右偏，α2=15°32′50″，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。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=αR/2=12.2420×π/180×1200/2=129.91取Ls1=130m则经计算得，T1=195.48m203.77mT2=407.54-T1=407.54-195.48=212.06m按1：1：1计算Ls2：Ls2=αR/2=15.3250×PI/180×1000/2=135.68计算切线长T2得，T2=204.45m212.06-204.45=7.61，即T2计算值偏短。LS2=135.68+2×7.61=150.90，则计算得，T2=212.08m212.06取Ls2=150.90-2×0.02=150.86计算得，T2=212.06mJD1曲线要素及主点里程桩号计算R1=1200Ls1=130α1=12.2420T1=195.48L1=389.82E1=7.66J1=1.14JD1=K7+231.38ZH1=K7+035.90HY1=K7+165.90QZ1=K7+230.81YH1=K7+295.72HZ1=K7+425.72JD2里程桩号计算：JD2=JD1+407.54-J1=7231.38+407.54-1.14=K7+637.78α2α1JD1JD2T1T2L1L2HZ1ZH2JD2=JD1+交点间距-J1=HZ1+曲线间直线长度+T2LZXJD2曲线要素及主点里程桩号计算T2=207.06L2=422.21E2=10.23J2=1.91JD2=K7+637.78ZH2=K7+425.72HY2=K7+576.58QZ2=K7+636.83YH2=K7+697.07HZ2=K7+847.93JD2=K7+637.78R2=1000Ls1=150.86α2=15.3250JD2里程桩号计算：纵断面线形设计要点纵坡均匀平顺起伏和缓坡长和竖曲线长短适当平面与纵断面组合设计协调填挖经济、平衡§5.2纵断面线形设计工程与环境道路通行能力车辆行驶速度§5.2纵断面线形设计纵坡极限值的运用坡长不宜过短，以不小于设计速度9秒的行程为宜。对连续起伏的路段，坡度应尽量小，一般应争取到规定值的1～2倍。避免锯齿形纵断面§5.2纵断面线形设计最短坡长应选用较大的半径暗凹路段§5.2纵断面线形设计竖曲线半径选用断背曲线的改善断背曲线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”。短直线相邻竖曲线的衔接§5.2纵断面线形设计纵断面上：避免能看到纵坡起伏三次以上。浪形长直线内多次变坡锯齿形路段长坡配长直线§5.2纵断面线形设计平原、微丘山区沿河线越岭线山脊线山腰线各种地形纵坡设计纵断面线形设计一般原则纵坡和竖曲线各项规定，控制点要求根据设计速度、适应地形环境，反复调整凹凸竖曲线的设计合理连续上坡下坡要符合平均纵坡的影响长下坡不应接小半径凹形竖曲线或平曲线纵断面设计考虑排水要求回头曲线内不宜设竖曲线争取填挖平衡，移挖作填§5.2纵断面线形设计纵断面设计中的高程控制条件（一）路基对纵断面的控制1、洪水位和地下水位对路基填土高度的要求沿河及受水浸淹的路线，路基设计高程路槽底距地下水或地表积水的高度§5.2纵断面线形设计（一）路基对纵断面的控制2、特殊地区和不良地质地区路基对纵断面的控制软土和泥沼地区多年冻土地区盐渍土地区风沙地区雪害地区§5.2纵断面线形设计（二）桥涵和通道对路线纵断面的控制1、桥涵和通道要求的最低路基设计高程2、桥上及桥头路线的纵坡（三）隧道对路线纵断面的控制（四）平面交叉对路线纵断面的控制§5.2纵断面线形设计§5.3平、纵线形组合设计是否可以得出结论，认为道路条件在交通事故中的作用啥微不足道的？会使道路设计者忽略自己的责任，在道路设计时只强调降低工程造价，而不注重为道路交通提供足够的安全保障。在事故成因中的“人为失误和错误”，除少量事故是真正由于驾驶员粗心引起的以外，相当部分还与复杂困难的行驶条件有关，而困难的行驶条件则与道路设计以及养护有关。国外学者在详细研究了1000多起事故后得到结论，那些通常被视为驾驶员的错误和失误导致的事故背后，隐含着40%左右的道路因素§5.3平、纵线形组合设计一、视觉分析1.视觉分析的概念和意义视觉分析:视觉心理出发研究保持视觉的连续性，舒适感安全感视觉是连接道路与汽车的重要媒介。视觉分析是道路线形设计的有效手段。对道路的空间线形周围自然景观沿线建筑的协调等，§5.3平、纵线形组合设计2.视觉规律驾驶员视觉随车速变化规律：注意力集中和心理紧张程度随车速的增加而增加。注意力集中点和视野距离随车速增加而增加。视角随车速的增加而小。§5.3平、纵线形组合设计3.视觉分析方法①道路透视图:线形.全景.复合.动态等；②三维动画；③虚拟现实系统。§5.3平、纵线形组合设计§5.3平、纵线形组合设计§5.3平、纵线形组合设计1)应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，