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道路勘测设计学时:46学时第二章平面设计第一节概述第二节直线第三节圆曲线半径第四节缓和曲线第五节道路平面设计成果1路线道路是一条三维空间的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。1.1路线:是指道路中线的空间位置。1.2线形:道路中线的空间形状。1路线1.3路线的平面:道路中线在水平面上的投影。1.4路线纵断面:沿着中线竖直剖切,再行展开。1.5公路横断面:中线各点的法向切面。中线1路线1.6路线设计:指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。1.7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。1.8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。1.9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。1路线路线中线的平面位置,考虑社会经济、自然条件和技术标准等因素,经过平、纵、横综合设计,反复修正确定,沿中线的桩标志进行高程测量和横断面测量,取得地面线和地质、水文及其他必要资料后再设计纵断面和横断面。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.1汽车行驶轨迹1)轨迹是连续的,任一点不出现转折和错位。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.1汽车行驶轨迹2)曲率是连续的,任一点不出现两个曲率值。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.1汽车行驶轨迹3)曲率变化是连续的,任一点不出现两个曲率变化率值。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.2路线平面线形1)直线-圆-直线不满足第二、三条性质,但满足第一条要求,满足了车辆的直行和转向要求,可作为低等级山区道路采用。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.2路线平面线形2)直-缓-圆-缓-直为满足第二条要求,在直线与圆曲线间引入了一条曲率逐渐变化的“缓和曲线”,使整条线形符合汽车行驶轨迹特性的第一条和二条,保持了线形的曲率连续。它不满足第三条要求,不是最理想的,但与汽车行驶轨迹接近,国内外普遍采用。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.3行驶中汽车的导向轮与车身纵轴之间的关系:1)角度为零:2)角度为常数:3)角度为变数:2.4汽车行驶轨迹线1)曲率为0——直线2)曲率为常数——圆曲线3)曲率为变数——缓和曲线2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.5平面线形三要素:直线、圆曲线和缓和曲线。3路线平面设计内容道路平面线形设计,是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求,合理地确定各线形要素的几何参数,保持线形的连续性和均衡性,避免采用长直线,并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。对于车速较高的道路,线形设计还应考虑汽车行驶美学及驾驶员视觉和心理上的要求。4直线4.1优点两点之间距离最短具有短捷、直达的印象行驶受力简单,方向明确,驾驶操作简易测设简单方便(用简单的就可以精确量距、放样等)在直线上设构造物更具经济性4直线4.2缺点直线单一无变化,与地形及线形自身难以协调过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时,易使驾驶人员感到单调、疲倦在直线纵坡路段,易错误估计车间距离、行车速度及上坡坡度易对长直线估计得过短或产生急躁情绪,超速行驶4.3直线的最大长度我国《标准》和《规范》对直线的最大长度没有具体的规定原则规定直线的最大长度应有所限制,尽量避免长直线最大长度主要应根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来确定4.3直线的最大长度《标准》规定直线的最大与最小长度应有所限制一条公路的直线与曲线的长度设计应合理德国规定直线的最大长度(以米计)为20V(计算行车速度,km/h)(适于高速公路V≥100km/h)4.3直线的最大长度一般采用直线最大长度直线的最大长度在城镇附近或其他景色有变化的地点大于20V是可以接受的在景色单调的地点最好控制在20V以内在特殊的地理条件下应特殊处理4.3直线的最大长度公路线形首先考虑的不是在平面线形上尽量多采用直线,或者是必须由连续的曲线所构成,而是必须采用与自然地形相协调的线形合理利用地形和避免采用长直线当直线长度大于1km时,可采用一系列技术措施予以弥补4.3直线的最大长度采用的措施纵坡不应过大,一般应小于3%同大半径凹型竖曲线结合为宜两侧地形过于空旷时,宜采取栽植不同树种或设置一定建筑物等措施长直线或长下坡尽头的平曲线,应对路面超高、停车视距等进行检验,必要时须采用设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施4.4直线的最小长度定义相邻两曲线之间应有一定长度的直线,这个直线是指前一曲线的终点(HZ或YZ)到后一曲线的起点(ZH或ZY)之间的长度以不小于设计速度的6倍为宜(6V)1)同向曲线间的直线最小长度以不小于设计速度的2倍为宜(2V)2)反向曲线间的直线最小长度1)同向曲线间的直线最小长度同向曲线的定义是指两个转向相同的相邻曲线之间连以直线而形成的平面线形当设计速度≥60km/h时,同向曲线间的直线最小长度(以m计)以不小于设计速度(以km/h计)的6倍为宜;当地形条件及其它特殊情况限制时,最小直线长度不得小于设计速度(以km/h计)的3倍《规范》规定1)同向曲线间的直线最小长度对于设计速度≤40km/h时,参考执行即可《规范》规定在受到条件限制时,宜将同向曲线改为大半径曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或C形曲线断背曲线问题断背曲线的定义同向曲线间连以短的直线当直线较短时,在视觉上容易形成直线与两端曲线构成反弯的错觉断背曲线的错觉当直线过短甚至把两个曲线看成是一个曲线断背曲线问题断背曲线的错觉断背曲线问题因为是视觉上的判断错觉,最好的办法是在两同向曲线间插入长的直线段,让驾驶员在前一个曲线上看不到下一个曲线断背曲线的解决办法危害破坏了线形的连续性,造成驾驶操作失误,应尽量避免2)反向曲线间直线的最小长度反向曲线的定义两个转向相反的相邻曲线之间连以直线所形成的平面线形超高和加宽缓和的需要对反向曲线间直线最小长度的规定,主要考虑驾驶人员操作的方便2)反向曲线间直线的最小长度《规范》规定当设计速度≥60km/h时,反向曲线间直线最小长度(以m计)以不小于设计速度(以km/h计)的2倍为宜当设计速度≤40km/h时,可参照上述规定执行当直线两端设置有缓和曲线时,也可以直接相连,构成S型曲线2Vl回头曲线问题相邻回头曲线间的直线最小长度速度40km/h30km/h20km/h200m150m100m4.5宜采用直线线形的路段路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷地带城镇及其近郊道路,或以直线为主体进行规划的地区长大桥梁、隧道等构造物路段路线交叉点及其附近双车道公路提供超车的路段4.6直线的运用采用直线线形时必须注意线形与地形的关系在运用直线线形并决定其长度时,必须慎重考虑,一般不宜采用长直线注意直线的设置应与地形、地物、环境相协调直线的最小长度和最大长度应有所限制4.6直线的运用采用长的直线线形时,应注意的问题在直线上纵坡不宜过大,因长直线再加下陡坡更易导致高速度道路两侧过于空旷时,宜采取植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施,以改善单调的景观美国俄勒冈州典型沙漠公路香榭丽舍与凯旋门德国柏林4.6直线的运用采用长的直线线形时,应注意的问题长直线或长下坡的尽头的平曲线,除曲线半径、超高、视距等必须符合规定外,还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施4.6直线的运用长直线与大半径凹竖曲线组合为宜,这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和4.6直线的运用长直线与大半径凹竖曲线组合为宜,这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和5汽车行驶时的横向稳定性5.1汽车行驶时的横向稳定性5汽车行驶时的横向稳定性5.2曲线上汽车的受力分析将离心力F和车重分解为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力,即:横向力:X=Fcosα-GSinα竖向力:Y=FSinα+Gcosαα很小,可以认为sinα≈tgα=ih,cosα≈1,ih称为横向超高坡度h2h2higRvGGigRGvGiFX5汽车行驶时的横向稳定性5.2曲线上汽车的受力分析引入横向力系数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,即用V(km/h)表达上述公式,则:higRvGX2hiRV12725汽车行驶时的横向稳定性5.4横向稳定性的保证汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。现代汽车在设计制造时重心较低,一般汽车在平曲线上行驶时,在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移,同时也就保证了横向倾覆的稳定性。ghb212ghb5.0hhghb25汽车行驶时的横向稳定性5.2曲线上汽车的受力分析引入横向力系数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,即用V(km/h)表达上述公式,则:higRvGX2hiRV12725汽车行驶时的横向稳定性6圆曲线各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆曲线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6圆曲线6.1圆曲线半径圆曲线半径计算公式)(1272BiVR式中:V——计算行车速度,(km/h)μ——横向力系数iB——超高横坡度曲线半径R与横向力系数μ密切相关在指定车速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。6.2最大横向力系数1)危及行车安全为保证汽车用普通轮胎在最不利路面状况下能不产生横向滑移,μ应小于0.2。μ≤φh行车横向倾覆稳定性μ<1,横向倾覆稳定性得以充分保证一般在干燥路面上μ值约为0.4~0.8行车的滑动稳定性6.2最大横向力系数在潮湿的黑色路面上汽车高速行驶时,μ值降低到0.25~0.40路面结冰和积雪时,μ值降到0.2以下行车的滑动稳定性在光滑的冰面上μ值可降到0.06(不加防滑链)2)增加驾驶操纵的困难要求μ0.36.2最大横向力系数2)增加驾驶操纵的困难弯道上行驶的汽车,在横向力作用下,弹性的轮胎会产生横向变形,使轮胎的中间平面与轮迹前进方向形成一个横向偏移角。6.2最大横向力系数横向力系数μ燃料消耗(%)轮胎磨损(%)01001000.051051600.101102200.151153000.20120390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μ使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加3)增加燃料消耗和轮胎磨损6.2最大横向力系数μ值的增大,乘车舒适感恶化4)旅行不舒适当μ〈0.10时,不感到有曲线存在,很平稳当μ=0.15时,稍感到有曲线存在,尚平稳当μ=0.20时,己感到有曲线存在,稍感不稳定当μ=O.35时,感到有曲线存在,不稳定6.2最大横向力系数4)旅行不舒适当μ=0.40时,非常不稳定,有倾车的危险感当μ超过一定数值时,驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张,乘客感到不舒适设计速度1201008060403020横向力系数0.10.120.130.150.150.160.17结论6.3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。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。6.3最大超高《标准》规定高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于10%。其它各级公路不应大于8%。在积雪冰冻地区,最大超高横坡度不宜大于6%。城市道路设计速度为80km/h,最大超高为6%。设计速度为60km/h、50km/h,最大超高为4%。设计速度为40km/h、30km/h、20km/h,最大超高为2%。6.4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在设计中任何情况下都必须满足强调说明:极限最小半径是路线设计中的极限值,是在特殊困难条件下不得已才使用的,一般不轻易采用。6.5一般最小半径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
本文标题:002道路勘测设计第二章
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