第三章-道路勘测设计-平面设计3-4、3-5

道路勘测设计（第三章平面设计：4~5节）DUT三、缓和曲线的长度及参数（一）缓和曲线的最小长度:1．旅客感觉舒适:汽车行驶在缓和曲线上，其离心加速度将随着缓和曲线曲率的变化而变化，若变化过快，将会使旅客有不舒适的感觉。离心加速度的变化率as：2savatRt在等速行驶的情况下：Lstv3330.021447svVVaRLsRLsRLsDUT满足乘车舒适感的缓和曲线最小长度：3min0.0214sVLsRa我国公路计算规范一般建议as≤0.63min0.036VLsR缓和系数DUT2．超高渐变率适中由于缓和曲线上设有超高缓和段，如果缓和段太短，则会因路面急剧地由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，对行车和路容均不利。《规范》规定了适中的超高渐变率，由此可导出计算缓和段最小长度的公式：式中：B——旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度；Δi——超高坡度与路拱坡度代数差（%）；p——超高渐变率，即旋转轴线与行车道外侧边缘线之间的相对坡度。miniBLspDUT3．行驶时间不过短缓和曲线不管其参数如何，都不可使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短而使司机驾驶操纵过于匆忙。一般认为汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有3s《标准》制定了各级公路缓和曲线最小长度。《城规》制定了城市道路的最小缓和曲线长度。min33.61.2VVLsvtDUT4.视觉条件要求从视觉条件要求确定Ls：考察司机的视觉，当回旋曲线很短，其回旋线切线角（或称缓和曲线角）β在3°左右时，曲线极不明显，在视觉上容易被忽略。回旋线过长β大于29°时，圆曲线与回旋线不能很好协调。适宜的缓和曲线角是β=3°～29°。DUT由β0=3°～29°推导出合适的A值：将β0=3°和β0=29°分别代入上式，则A的取值范围为：09028.6479LsLsRR028.6479RLs028.6479ARLsR3RAR9RLsRDUT经验证明：当R在100m左右时，通常取A＝R；如果R小于100m，则选择A≥R。圆曲线半径较大时，R≥3000m，AR/3。DUT公路缓和曲线最小长度:城市道路的缓和曲线最小长度:计算行车速度(km/h)806050403020缓和曲线最小长度(m)705045352520DUT（三）缓和曲线的省略在直线和圆曲线间设置缓和曲线后，圆曲线产生了内移，其位移值为p:在Ls一定的情况下，p与圆曲线半径成反比，当R大到一定程度时，p值将会很小。这时缓和曲线的设置与否，线形上已经没有多大差异。一般认为当p≤0.10时，即可忽略缓和曲线。若取p=0.10，则不设缓和曲线的临界半径为：224LspR22211()0.28924240.101.2hLsVRVpDUT设缓和曲线的临界半径比不设超高的最小半径小。考虑到缓和曲线还有完成超高和加宽的作用，应按超高控制。DUT《规范》规定可不设缓和曲线的情况：在直线和圆曲线间：当圆曲线半径大于或等于《标准》规定的“不设超高的最小半径”时；同向圆曲线间：a)当小圆半径大于或等于“不设超高的最小半径”时；b)小圆半径大于表7.4.2中所列半径，且符合下列条件之一时：DUT①小圆曲线按规定设置相当于最小回旋线长的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过0.10m。②计算行车速度≥80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径(R2)之比小于1.5。③计算行车速度80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径(R2)之比小于2。DUT例题：1.山岭区某二级公路（V=80km/h）有一弯道R=300m，交点JD的桩号为K17+068.32，转角a=38o30’00”,试计算该曲线上设置缓和曲线后的五个基本桩号，假定缓和曲线长100m。242433100100(1cos)1.39242384243002384300LsLspYRmRR33022100100cos49.9522402240300LsLsqXRmR0()tan3001.39tan191549.95155.202TRpqmDUT000(2)2180(3830-293257.48)3002100180101.59200301.59LRLsm()sec(3001.39)sec191530019.242oERpRm其中：圆曲线长度101.59m，缓和曲线长度100m平曲线总长度301.59m140m（平曲线最小长度）0018010028.647993257.482300LsR22155.20301.598.81JTLmDUT主点里程桩号计算：T=155.20Ls=100.JD=K17+068.32ZH=K16+913.12HY=K17+013.12QZ=K17+063.92YH=K17+114.71HZ=K17+214.71JD=K17+214.71+8.81-155.20=K17+068.32DUT计算方法：令圆曲线=缓和曲线：β0带入:故1()2180LsR从线形的协调性出发，宜将回旋线、圆曲线、回旋线之长度比设计成1：1：1～1：2：1。按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合的线形，称之为基本型Ls的确定0(2)180RLs01802LsR2180RLs取Ls等于设置缓和曲线前圆曲线长度的一半！DUT作业题：已知某山区二级公路有一弯道，偏角α右=18°27′35″，半径R=550m，JD=K3+956.31。要求：（1）绘制该平曲线示意图；（2）计算确定缓和曲线长度Ls；（3）计算曲线主点里程桩号；（4）计算缓和曲线上每隔25m整桩号的切线支距值。DUT一、平曲线线形设计一般原则（一）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（二）行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足高速公路、一级公路以及设计速度≥60km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。设计速度40km／h的公路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值。第五节平面线形设计DUT（四）应避免连续急弯的线形这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。（三）保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意。若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。高、低标准之间要有过渡。DUT（五）平曲线应有足够的长度汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显的过分紧张。(1)平曲线一般最小长度为9s行程；(2)平曲线极限最小长度为6s行程。DUT(3)偏角小于7°时的平曲线最小长度：城市道路偏角小于7°时的平曲线最小长度:DUT（一）基本型按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合的线形。适用场合：交点间距不受限。二、平面线形要素的组合类型DUT（二）S型两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合DUT（2）在S型曲线上，两个反向回旋线之间不设直线，是行驶力学上所希望的。不得已插入直线时，必须尽量地短，其短直线的长度或重合段的长度应符合下式：)(4021mAAl式中：l——反向回旋线间短直线或重合段的长度。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。适用条件：（1）S型相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。当采用不同的参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。DUT（3）S型两圆曲线半径之比不宜过大，宜为：式中：R1——大圆半径（m）；R2——小圆半径（m）。311RR12～DUT用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。（三）卵型DUT式中：A——回旋线参数；R2——小圆半径（m）。（2）两圆曲线半径之比宜在下列界限之内：（1）卵型上的回旋线参数A不应小于该级公路关于回旋线最小参数的规定，同时宜在下列界限之内：22RA2R8.0RR2.012用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。适用条件:（三）卵型DUT（3）两圆曲线的间距，宜在下列界限之内：式中：D——两圆曲线最小间距（m）。03.0RD003.02DUT凸型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一般最小半径的规定。（四）凸型在两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合。DUT两个回旋线参数之比宜为：A2：A1=1：1.5复台型回旋线除了受地形和其它特殊限制的地方外一般很少使用，多出现在互通式立体交叉的匝道线形设计中。（五）复合型两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的线形。DUT（六）C型适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用。适用条件：同卵形曲线。同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的线形。DUT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。α2α1JD1JD2T1T2L1L2DUT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=195.48m407.54/2=203.77m203.77-195.48=8.29，即T1计算值偏短。DUT切线长度与缓和曲线长度的增减有近似1/2的关系，LS1=130+2×8.29=146.58，取Ls1=140m。则计算得，T1=200.49mT2=407.54-T1=407.54-200.49=207.05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=204.45m207.05-204.45=2.60取Ls2=135.68+2×2.60=140.88计算得，T2=207.055m207.05-207.055=-0.005取Ls2=140.88-2×0.005=140.87DUTJD1曲线要素及主点里程桩号计算R1=1200Ls1=140α1=12.2420T1=200.49L1=399.82E1=7.75J1=1.15JD1=K7+231.38ZH1=K7+030.89HY1=K7+170.89QZ1=K7+230.80YH1=K7+290.71HZ1=K7+430.71DUTJD2里程桩号计算：JD2=JD1+407.54-J1=7231.38+407.54-1.15=K7+637.77α2α1JD1JD2T1T2L1L2HZ1ZH2JD2=JD1+交点间距-J1=HZ1+曲线间直线长度+T2LZXDUTJD2里程桩号计算：JD2曲线要素及主点里程桩号计算T2=207.05L2=412.22E2=10.11J2=1.88JD2=K7+637.77ZH2=K7+430.72HY2=K7+571.59QZ2=K7+636.83YH2=K7+702.07HZ2=K7+842.94JD2=K7+637.77R2=1000Ls1=140.87α2=15.3250DUT作业：平原区某公路有两个交点间距为371.82m，JD1=K15+385.63，偏角α1=20°19′52″（右偏），半径R1=700m，JD2为右偏