第一章 平面设计1

第一章平面设计内容提要：概述圆曲线缓和曲线平曲线超高平曲线加宽行车视距平面设计要点平面设计成果第一章公路平面设计学习效果：掌握平面设计指标的推导方法，各平面设计指标的正确选用。掌握平面线形三要素的合理组合，平面线形组合的几何计算与评价。掌握道路设计视距类别的选用和指标值的正确使用。能绘制道路平面设计图，利用平面设计图来检查设计缺陷、优化设计水平。第一节概述1、道路路线（1）几个要掌握的概念n道路：道路是一条带状的三维空间实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。n道路路线平面图：道路路线在水平面上的投影。n道路路线纵断面图：沿道路中线的竖向剖面图，再展开即是路线的纵断面。n道路路线横断面图：道路中线上任意一点的法向切面图即是道路在该点的横断面。道路路线的中线在平面上的投影称为路线的平面。云南昆石高速公路道路路线的中线在平面上的投影称为路线的平面。道路平面通常采用道路平面图来表示沿着中线竖直剖切道路，再将直线竖直曲面展开成直面，即道路路线的纵断面。道路纵断面通常采用道路纵断面图来表示中线上的任意一点处道路的法向断面称为道路路线在该点的横断面。道路横断面通常采用道路横断面图来表示综合示意图n路线设计：指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。n路线平面设计：在路线平面图上研究道路的基本走向及线形的过程。n路线纵断面设计：在路线纵断面图上研究道路纵坡及坡长的过程。n路线横断面设计：在路线横断面图上研究路基断面形状的过程。路线设计工作内容：2、平面线形要素2、平面线形要素平面线形三要素：行驶中的汽车其导向轮旋转面与车身纵轴之间有三种关系，即：角度为零；角度为常数；角度为变数。与上述状态对应的行驶轨迹为：曲率为零的线形——直线；曲率为常数的线形——圆曲线；曲率为变数的线形——缓和曲线。道路平面线形正是由上述三种线形，即直线、圆曲线和缓和曲线构成，称之为“平面线形三要素”。直线直线缓和曲线缓和曲线圆曲线平时所说的公路弯道我们称为平曲线。平曲线一般由直线、圆曲线和缓和曲线组成。为了方便地确定直线的位置和方向，以及平曲线的位置和要素，我们把平曲线两端直线延长线的交点称为交点（JD）。交点第二节圆曲线1概述各级道路不论转角大小均应设置圆曲线，圆曲线是平曲线的主要组成部分。其主要线形特征是：1）曲线上任意一点的曲率半径R=常数，测设和计算简单。2）圆曲线上的每一点都在不断地改变方向，因而汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力，当速度一定时，其离心力为一常量。3）汽车在平曲线上行驶时要多占用路面宽度。4）视距条件差。汽车在圆曲线内侧行驶时，视线受到路堑边坡或其它障碍物的影响，视距条件差，容易发生交通事故。5）较大半径的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等特点，是道路上常采用的线形。2圆曲线的数学表达式路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、双交点或多交点曲线、虚交点曲线、回头曲线等中一般均包含了圆曲线。特点：圆曲线具有易与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。几个重要的公式：L2TJ1)2αR(secERα180πL2αRtgT曲线主点里程桩号计算：计算基点为交点里程桩号，记为JD。直圆点：ZY=JD-T圆直点：YZ=ZY+L曲线中：QZ=ZY+L/2交点桩号：JD=QZ+J/23圆曲线半径计算公式的推导（1）离心力离心力的影响：对汽车在平曲线上行驶的稳定性影响很大，可能产生横向滑移或横向倾覆。离心力的计算：超高（ih）：为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲线上的路面做成外侧高、内侧低呈单向横披的形式，称为横向超高。（2）横向力系数引入横向力系数μ，作为衡量稳定性程度的指标，其意义为单位车重的横向力，用V（km/h）表达，即hiRV1272±圆曲线半径公式：双向路拱横坡的路面，曲线内侧ih取“+”，曲线外侧ih取“-”。全超高断面，ih取“+”。在指定车速V下，极限最小半径决定于容许的最大横向力系数和该曲线的最大超高。)(1272hiVR1．关于横向力系数（1）危及行车安全μ≤f（横向摩阻系数）（2）增加驾驶操纵的困难要求μ0.3。（3）增加燃料消耗和轮胎磨损μ的存在使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。横向力系数为μ＝0.2时，其燃料消耗与轮胎磨损分别比μ＝0时多20％和近3倍。（4）乘客感觉不舒适当μ超过一定数值时，驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张，乘客感到不舒适。μ＜0.1～0.15间，舒适性可以接受。综上所述对行车的安全、经济与舒适方面的要求，最大横向力系数采用：2．关于最大超高（1）要考虑车辆组成在混合交通的道路上，要同时顾及快、慢车，快车超高宜大，慢车超高宜小。设计速度V(km/h)1201008060403020横向力系数μ0.10.120.130.150.150.160.17（2）要考虑气候因素慢车及停在弯道上的车辆在不利季节情况要能避免沿路面最大合成坡度下滑。（一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数）（3）要考虑驾驶者和乘客以心理上的安全感对重山区、城市附近、交叉口以及有相当数量非机动车行驶的道路，最大超高还要比一般道路小些。课本P364圆曲线半径选用1、圆曲线最小半径（1）圆曲线最小半径包括极限最小半径、一般最小半径、不设超高的最小半径。极限最小半径是各级公路按设计速度行驶的车辆能保证安全行车的最小允许半径。（表2-1、表2-2）一般不轻易采用。一般最小半径是指各级公路按设计速度行驶的车辆能保证安全、舒适行车的最小允许半径。（表2-1、表2-2）不设超高的最小半径是指圆曲线半径较大，离心力较小，靠轮胎与路面间的摩擦力就保证行车安全所采用的最小半径。（表2-1、表2-2）2、圆曲线最大半径选用圆曲线半径时，在与地形等条件相适应的前提下应尽量采用大半径。但半径大到一定程度时，其几何性质和行车条件与直线无太大区别，容易给驾驶人员造成判断上的错误反而带来不良后果，同时也无谓增加计算和测量上的麻烦。《规范》规定圆曲线的最大半径不宜超过10000m。