第二章道路平面设计

第二章道路平面设计2.1概述道路是一条三维空间的实体，它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施等所组成的线形构造物。一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。路线在水平面上的投影称作路线的平面线形，由直线、圆曲线和缓曲线构成。路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。为方便设计，路线设计分解为路线平面设计、路线纵断面设计和路线横断面设计，三者既相互配合，同时更要与地形、地物、环境、景观相协调。直线具有距离短、方向明确、线形易于布的优点，可作为平原区的主要线形要素。但过长的直线又易引起驾驶员的单调和疲劳，出现过高的车速，因此有必要避免使用过长的直线，并注意与地形、地物、环境相适应。在平面线形上，圆曲线是使用最多的基本线形。圆曲线在现场容易设置，可以自然地表明方向的变化。采用平缓而适当的圆曲线，即可引起司机的注意，又起到诱导视线的作用。圆曲线具有一定的半径，在透视图中的形状为椭圆。在直线和圆曲线之间或在不同半径的两圆曲线之间，采用曲率半径不断变化的缓和曲线以适应汽车驶轨迹。缓和曲线的作用是缓和人体感到的离心加速度的急剧变化，且使驾驶员容易做到均匀的操作方向盘，提高视觉的平顺度及线形的连续性。缓和曲线的曲率从为零渐渐地向某一定值变化，使圆曲线与直线平顺地衔接。五洲大道立交设计平面图见图2-1图2-12.2五洲互通立交主线设计互通式立交范围内有较多的出入口，主线应有足够的视距，以保证驾驶员作出准确的反应和判断，确保行车安全，为此，立交范围内主线的平曲线半径、竖曲线半径、最大纵坡较主线标准段有更高要求。1.平曲线半径互通式立交范围的主线平曲线半径如果太小，设在曲线外侧的匝道出入口，以及加减速车道与主线的横坡值相差较大，影响驶出驶入车辆的安全，超高过渡设置也有困难。因此，互通式立交的主线横坡应尽量控制在3%以下。设计车速比较低时（50km/h或60km/h）,可适当放大到4%-5%，并据此计算平曲线半径的允许值。2.竖曲线半径互通式立交全部设在主线的大半径凹形竖曲线半径之内时，驾驶员可清晰的辨认出立交位置，作出操纵判断。当立交设在主线小半径的凸形竖曲线之内或以后时，立交就可能全部或部分被遮挡，因此，立交范围内凸形竖曲线半径应达到一定值，以保证足够的视距。3.最大纵坡交通事故与主线的纵坡有很大关系，立交范围内主线纵坡过大，会严重影响行车安全；互通式立交下坡坡度较大时，对驶出互通式立交的汽车减速不利，其结果将由于车速过大，车辆在驶出主线时易失去控制和稳定性；上坡坡度较大时，驶入主线的汽车不易加速，这不仅要延长加速车道的长度，而且即使加速车道长度得到保证，当大型车速还未增加到规定速度就与主线汇流，也会造成交通事故，因此主线的最大纵坡应规定在适当范围内。4.互通式立交范围内主线的主要技术指标互通式立交范围内的主线技术指标采用如表2-1所示。表2-1互通式立交交叉范围内的主线技术指标设计速度(km/h)1201008060最小圆曲线半径（m）一般值200015001100500极限值15001000700350最小竖曲线半径（m）凸形一般值4500025000120006000极限值230001500060003000凹形一般值160001200080004000极限值12000800040002000最大纵坡（%）一般值2234.5（4）最大值224（3.5）5.5（4.5）注：当主要公路以较大的下坡进入互通式立体交叉，且所接的减速车道为下坡，同时，后随的匝道线形指标较低时，主要公路的纵坡不得大于括号内的值。本互通立交设计的主线线型为直线—缓和曲线—圆曲线—缓和曲线—直线，里程桩号为K7+628.284-K9+300.113，全场1671.829km，路面宽度24.5m,双向4车道，设计行车速度80Km/h，设计公路等级标准为一级。圆曲线半径为1000m，满足最小圆曲线半径要求。凸形竖曲线半径为6000，凹形竖曲线半径最小取值为7000m，最大取值为10000m，均满足最小竖曲线半径要求。纵坡的最大取值为3.912%，满足满足最大纵坡要求。由上可得，本互通立交主线设计均满足表2-1中技术指标要求，符合实际工程规范要求。五洲互通立交的直曲转表如表2-2所示。表2-2直线、曲线及转角表直线、曲线及转角表第1页共1页交点号交点坐标交点桩号转角值曲线要素值(m)曲线主点桩号直线长度及方向备注N(X)E(Y)半径缓和曲缓和曲切线曲线外距校正值第一缓和曲线第一缓和曲线终曲线中点第二缓和曲线起第二缓和曲线直线段交点间计算方位角线长度线参数长度长度起点点或圆曲线起点点或圆曲线终点终点长(m)距(m)123456789101112131415161718192021JD0323765500990K0+23390.957.566600071.836725.6841°39′36″JD13237901.684501198.4281K0+325.6842°58′01.2″(Y)150030212.13253.847107.67620.52790.019K0+271.837K0+301.837K0+325.675K0+349.513K0+379.513369.1818423.029242°37′37.2″JD23238212.939501484.9131K0+748.6952.3五洲互通立交匝道设计匝道是互通式立交不可缺少的组成部分，是供上、下相交道路转弯车辆行驶的连接到。匝道设计合理与否直接影响立体交叉的功能、行车安全和工程投资等。因此，匝道设计应根据确定的立交等级、规划交通量及通行能力，进行合理的布置并采用合适的标准。1、匝道相关设计参数：表2-3匝道相关技术参数指标匝道设计车速（Km/h）807060504035圆曲线最小半径（m）一般值2802101501006040最小值230175120805035回旋线参数A(m)14010070503530回旋线长度(m)706050403530单车道超高渐变率1/N250235225200150150双车道超高渐变率1/N200185175150150150匝道本身停车视距（m）135120100704535注：匝道设计中线为旋转轴；表中所列半径均是按照最大超高4%的情况下，针对行车舒适所取的横向力系数取值而计算确定。匝道超高渐变率：具体取值参见规范P64表11.3.5-1。分流鼻处匝道平曲线最小曲率半径：主线设计车速（Km/h）＞120km/h曲率半径（m）＞＝350m注：超车加宽匝道虚、实出口需均满足曲率半径大于350m。视距要求：主线分流鼻前主线应满足的识别视距460(350)m。超高坡度：不大于4%；超高渐变段长度：取5的整数倍；加宽：当单车道环型匝道半径小于72m时要进行加宽，58～72m时加宽0.25m。由于主线范围内硬路肩全采用3m宽度，那么匝道出、入口处主线和匝道硬路肩将会有错位，在匝道范围内完成宽度渐变。以上渐变率取1：30，渐变长度取5的倍数。环行匝道设计采用值：设计车速35kM/h，内环中线R＝60m(i=4%,u=0.12)设计车速40kM/h，内环中线R＝75m(i=4%,u=0.13)2、本互通立交为A型单喇叭互通式立交，分为A、B、C、D、E五条匝道，设计速度均为40km/h。且圆曲线半径均满足表2-2中的技术规范要求。A匝道：上跨主线，由双向四车道和双向三车道组成，路基宽度：双向四车道：0.75+2.5+3.5*2+0.5+1+0.5+3.5*2+2.5+0.75=22.5m双向三车道：0.75+2.5+3.5+0.5+1+0.5+2*3.5+1+0.75=17.5mB、D、E匝道：均为单向单车道，路基宽度：0.75+1+3.5+2.5+0.75=8.5m。C匝道：为单向双车道，由于路线较长，设置双车道，便于车辆超车行驶。路基宽度：0.75+1+2*3.5+1+0.75=10.5m2.4五洲互通立交匝道鼻端设计匝道端部是邻近主线出入口部分的统称，包括匝道渐变段、变速车道、匝道端点。匝道端部可以根据端部变速车道的外形分为平行式和直接式。也可根据端部变速车道车道数分成单车道和多车道型。端部设计的一般原则是：出入顺适、安全，线形与主线协调一致，出入口标识清晰，主线与匝道间应能相互通视。1、出入口设计互通式立交的出入口除高速匝道外，应设置在主线行车道的右侧。在分流鼻端两侧，应在行车道边缘设置偏置加宽，如图2-2所示。偏置加宽值和分流鼻端圆弧半径规定如表2-3.分流鼻处的加宽路面收敛到正常路面的过渡长度Z1和Z2，应不小于依据表2-4渐变率计算的值。表2-4分流鼻偏置值及鼻端半径分流方式主线偏置值C1（m）匝道偏置值C2（m）鼻端半径r(m)驶离主线2.5～3.50.6～1.00.6～1.0主线分岔1.80.6～1.0图2-2分流鼻处的铺面偏置加宽a)硬路肩较窄时；b)硬路肩较宽时；c)主线分岔时表2-5分流鼻端偏置值加宽渐变率设计速度(km/h)渐变率（1/m）设计速度渐变率（1/m）1201/12601/81001/11401/7801/102、变速车道2.1变速车道形式变速车道分为直接式与平行式两种，如图2-3所示。变速车道为单车道时，减速车道宜采用直接式，加速车道宜采用平行式。变速车道为双车道时，加、减速车道均应采用直接式。主线为左偏并接近圆曲线最小半径的一般值时，其右方的减速车道应为平行式，且应缩短渐变段。减速车道接环形匝道时不宜采用平行式。图2-3变速车道a)直接式单车道；b)平行式单车道；c)直接式双车道；d)设辅助车道的直接式双车道；e)“一个车道宽度”的断面2.2主线为曲线时变速车道线形主线为曲线时的变速车道线形如图2-4所示图2-4变速车道的线形a）曲线内侧平行式；b)曲线内侧直接式；c)曲线外侧平行式；d)曲线外侧直接式（一）；e)曲线外侧直接式（二）3、变速车道长度变速车道长度为加速或减速车道长度与渐变段长度之和，应根据主线计算行车速度采用大于表2-5所列值。表2-6变速车道长度及出、入口渐变段主线设计速度（km/h）1201008060减速车道长度（m）单车道14512511095双车道225190170140加速车道长度（m）单车道230200180155双车道400350310270平行式渐变段长度（m）单车道90807060渐变段出口单车道1/251/22.51/201/17.5双车道1/22.51/201/17.51/15入口单车道双车道1/451/401/37.51/354.五洲立交鼻端设计本次立交设计的各匝道鼻端设计如下所述：（1）ZD-D与主线：小鼻端处D1=11.5，D2=3.5，R=0.6，对应主线桩号为K0+344.113，对应匝道D桩号为K0+77.630。渐变段长度80m，减速车道长度110m，此处变速车道为直接式。（2）ZD-E与主线：小鼻端D1=11.5，D2=3.5，R=0.6，对应主线桩号为K0+898.043，对应匝道E桩号为K0+384.169。渐变段长度70m，加速车道长度375m，此处变速车道为平行式。（3）ZD-B与主线：小鼻端D1=11.5，D2=3.5，R=0.6，对应主线桩号为K0+864.329，对应匝道B桩号为K0+209.047。渐变段长度70m，加速车道长度180m，此处变速车道为平行式。（4）ZD-C与主线：小鼻端D1=11.5，D2=3.5，R=0.6，对应主线桩号为K1+178.558，对应匝道C桩号为K0+402.296。渐变段长度70m，减速车道长度382.160m。（5）ZD-D与A：小鼻端D1=9，D2=3.5，R=0.6，对应匝道A桩号为K0+396.526，对应匝道D桩号为K0+561.408。（6）ZD-E与A：小鼻端D1=7，D2=3.5，R=0.6，对应匝道E桩号为K0+98.735，对应匝道A桩号为K0+451.183。