《道路勘探课件 第3讲 平面设计2 1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《道路勘探课件 第3讲 平面设计2 1（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章第三章 平面设计平面设计 一 路一 路 线线 道路是一条三维空间的实体道路是一条三维空间的实体 它是由路基它是由路基 路面路面 桥梁桥梁 涵涵洞洞 隧道和沿线设隧道和沿线设 施所组成的线形构造物施所组成的线形构造物 路线路线 是指道路中线的空间位置是指道路中线的空间位置 路线平面图 路线平面图 路线在水平面上的投影路线在水平面上的投影 路线纵断面图 路线纵断面图 沿道路中线的竖向剖面图 再行沿道路中线的竖向剖面图 再行 展开即是路线的纵断面 展开即是路线的纵断面 路线横断面图 路线横断面图 道路中线上任意一点的法向切面道路中线上任意一点的法向切面 是道路在该点横断面 是道路在该点横断面
2、第一节第一节 概述概述 路线路线 是指道路中线的空间位置 是指道路中线的空间位置 路线平面图 路线平面图 路线在水平面上的投影路线在水平面上的投影 路线纵断面图 路线纵断面图 沿道路中线的竖向剖面图 再行沿道路中线的竖向剖面图 再行 展开即是路线的纵断面 展开即是路线的纵断面 路线横断面图 路线横断面图 道路中线上任意一点的法向切面道路中线上任意一点的法向切面 是道路在该点横断面 是道路在该点横断面 路线平面设计 路线平面设计 在路线平面图上研究道路的基本在路线平面图上研究道路的基本 走向及线形的过程走向及线形的过程 路线设计 路线设计 指确定路线空间位置和各部分几何尺指确定路线空间位置和各部
3、分几何尺 寸的工作寸的工作 路线纵断面设计 路线纵断面设计 在路线纵断面图上研究道路纵坡在路线纵断面图上研究道路纵坡 及坡长的过程及坡长的过程 路线横断面设计 路线横断面设计 在路线横断面图上研究路基断在路线横断面图上研究路基断 面形状的过程面形状的过程 路线横断面设计 路线横断面设计 在路线横断面图上研究路基断在路线横断面图上研究路基断 面形状的过程面形状的过程 二 汽车行驶轨迹与道路平面线形二 汽车行驶轨迹与道路平面线形 行驶中汽车的轨迹的几何特征 行驶中汽车的轨迹的几何特征 1 1 轨迹连续轨迹连续 这个轨迹是连续的和圆滑的这个轨迹是连续的和圆滑的 即即 在任何一点上不出现错头和破折 在
4、任何一点上不出现错头和破折 一一 汽车行驶轨迹汽车行驶轨迹 2 2 曲率连续曲率连续 其曲率是连续的其曲率是连续的 即轨迹上任一即轨迹上任一 点不出现两个曲率的值点不出现两个曲率的值 3 3 曲率变化连续曲率变化连续 其曲率的变化率是连续的其曲率的变化率是连续的 即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值 二 平面线形要素 二 平面线形要素 行驶中汽车行驶中汽车的的导向轮导向轮 与车身纵轴之间与车身纵轴之间的的关系 关系 1 1 角度为零 角度为零 2 2 角度为常数 角度为常数 3 3 角度为变数 角度为变数 汽车行驶轨迹线汽车行驶轨迹线 曲率为曲率为0 0
5、 直线直线 曲率为常数曲率为常数 圆曲线圆曲线 曲率为变数曲率为变数 缓和曲线缓和曲线 现代道路平面线形正是由上述三种基本线形构成现代道路平面线形正是由上述三种基本线形构成 的的 称为平面线形三要素称为平面线形三要素 第二节第二节 直线直线 一一 直线的特点直线的特点 直线距离短 直直线距离短 直捷捷 通视条件好 通视条件好 汽车在直线上行驶受力简单 方向明确 驾驶操作汽车在直线上行驶受力简单 方向明确 驾驶操作 简易 简易 便便于测设于测设 直线线形大多难于与地形相协调直线线形大多难于与地形相协调 若长度运用不当若长度运用不当 不仅破坏了线形的连续性不仅破坏了线形的连续性 也不便达到线形设计
6、自身也不便达到线形设计自身 的协调的协调 过长的直线易使驾驶人感到单调过长的直线易使驾驶人感到单调 疲倦疲倦 难以目测车难以目测车 间距离间距离 标准标准 规定 直线的最大与最小长度应有所限制规定 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德国规定直线的最大长度 以米计以米计 为为20V 计算行计算行 车速度车速度 km h 适于高速公路适于高速公路V V 100100km hkm h 公路线形首先考虑的不是在平面线形上尽量多采用公路线形首先考虑的不是在平面线形上尽量多采用 直线直线 或者是必须由连续的曲线所
7、构成或者是必须由连续的曲线所构成 而是而是必须必须 采用与自然地形相协调的线形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合理利用地形和避免采用长直线 二二 直线的最大长度直线的最大长度 1 1 同向曲线间的直线最小长度同向曲线间的直线最小长度 同向曲线是指两个转向相同的相邻曲线之间连以直同向曲线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线而形成的平面线形 规范规范 当设计速度 当设计速度 60km h时时 同向曲线间的直同向曲线间的直 线最小长度线最小长度 以以m计计 以不小于设计速度的以不小于设计速度的6倍为宜倍为宜 6V 对于低速道路对于低速道路 V 40km
8、h 则有所放宽则有所放宽 参考执行参考执行 即可即可 三三 直线的最小长度直线的最小长度 2 2 反向曲线间的直线最小长度反向曲线间的直线最小长度 反向曲线是指两个转向相反的相邻曲线之间连以直反向曲线是指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线所形成的平面线形 规范规范 规定 当设计速度规定 当设计速度 6060km hkm h时时 反向曲线反向曲线 间最小直线长度间最小直线长度 以以m计计 以不小于设计速度以不小于设计速度 以以 km h计计 的的2倍为宜倍为宜 当直线两端设置有缓和曲线时当直线两端设置有缓和曲线时 也可以直接相连也可以直接相连 构成构成S S形曲线形曲线 三三
9、 直线的运用直线的运用 1 宜采用直线线形的路段 宜采用直线线形的路段 1 不受地形不受地形 地物限制的平坦地区或山间的开阔地物限制的平坦地区或山间的开阔 谷地 谷地 2 城镇及其近郊道路城镇及其近郊道路 或以直线为主体进行规划或以直线为主体进行规划 的地区 的地区 3 长大桥梁长大桥梁 隧道等构造物路段 隧道等构造物路段 4 路线交叉点及其附近 路线交叉点及其附近 5 双车道公路提供超车的路段双车道公路提供超车的路段 2 当采用长的直线线形时当采用长的直线线形时 应注意的问题应注意的问题 3 道路两侧过于空旷时道路两侧过于空旷时 宜采取植不同树种或宜采取植不同树种或 设置一定建筑物设置一定建
10、筑物 雕塑雕塑 广告牌等措施广告牌等措施 以改善单以改善单 调的景观调的景观 4 长直线或长下坡的尽头的平曲线 除曲线半 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 置标志 增加路面抗滑能力等安全措施 1 在直线上纵坡不宜过大在直线上纵坡不宜过大 因长直线再加下陡因长直线再加下陡 坡更易导致高速度坡更易导致高速度 2 长直线与大半径凹竖曲线组合为宜长直线与大半径凹竖曲线组合为宜 这样可这样可 以使生硬呆板的直线得到一些缓和以使生硬呆板的直线得到一些缓和 第三节第三节 汽车行
11、驶的横向稳定性与圆曲线半径汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径 汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中 在外汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中 在外 部因素作用下 汽车尚能保持正常行驶状态和方向 部因素作用下 汽车尚能保持正常行驶状态和方向 不致失去控制而产生滑移 倾覆等现象的能力 不致失去控制而产生滑移 倾覆等现象的能力 稳定性 纵向稳定性 纵向 横向横向 表现 滑移表现 滑移 倾覆倾覆 一一 汽车行驶的横向稳定性汽车行驶的横向稳定性 1 1 汽车在圆曲线上行驶时力的平衡汽车在圆曲线上行驶时力的平衡 汽车在圆曲线上行驶时会产生离心力 其作用汽车在圆曲线上行驶时会产生离心力 其作用 点在汽车的重心
12、 方向水平背离圆心 点在汽车的重心 方向水平背离圆心 离心力离心力 gR Gv F 2 受力分析 受力分析 横向力横向力X 失稳失稳 竖向力竖向力Y 稳定稳定 将离心力将离心力F与汽车重力与汽车重力G分解为平行于路面的横分解为平行于路面的横 向力向力X和垂直于路面的竖向力和垂直于路面的竖向力Y Gcos Fsin Y Gsin Fcos X 由 于 路 面 横 向 倾 角由 于 路 面 横 向 倾 角 一 般 很 小一 般 很 小 则则 sinsin tg tg i ih h coscos 1 1 其中其中i ih h称为横向超高称为横向超高 坡度坡度 将离心力将离心力F与汽车重力与汽车重力G
13、分解为平行于路面的横分解为平行于路面的横 向力向力X和垂直于路面的竖向力和垂直于路面的竖向力Y 采用横向力系数来衡量稳定性程度采用横向力系数来衡量稳定性程度 其意义为单位车其意义为单位车 重的横向力重的横向力 即即 Gcos Fsin Y Gsin Fcos X i gR v GGi gR Gv GiFX h 2 h 2 h h 2 i gR v G X h 2 i R127 V 横向倾覆 汽车在圆曲线上行驶时横向倾覆 汽车在圆曲线上行驶时 由于横向力的由于横向力的 作用作用 使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆 汽车内侧车轮支反力汽车内侧车轮支反力N
14、N1 1为为0 0 倾覆力矩等于或大于稳定力矩倾覆力矩等于或大于稳定力矩 2 2 横向倾覆条件分析横向倾覆条件分析 倾覆力矩 倾覆力矩 XhXhg g 横向倾覆平衡条件分析 横向倾覆平衡条件分析 2 b G 2 b G Fi 2 b Y h 稳定力矩 稳定力矩 倾覆力矩 倾覆力矩 XhXhg g 横向倾覆平衡条件分析 横向倾覆平衡条件分析 2 b GXhg g h2 b G X 2 b G 2 b G Fi 2 b Y h 稳定力矩 稳定力矩 稳定稳定 平衡条件 平衡条件 i 2h b 127 V R h g 2 min h 2 i R127 V 汽车在圆曲线上行驶时 不产生横向倾覆的最小圆汽
15、车在圆曲线上行驶时 不产生横向倾覆的最小圆 曲线半径曲线半径R min 3 3 横向滑移条件分析横向滑移条件分析 横向滑移 汽车在圆曲线上行驶时横向滑移 汽车在圆曲线上行驶时 因横向力的存因横向力的存 在在 可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移可能使汽车沿横向力的方向产生横向滑移 横向力大于轮胎和路面之间的横向附着力横向力大于轮胎和路面之间的横向附着力 极限平衡条件 极限平衡条件 hh GYX h G X 横向滑移稳定条件 横向滑移稳定条件 h i127 V R hh 2 或 4 4 横向稳定性的保证横向稳定性的保证 汽车在圆曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于汽车在圆曲线上行驶时的横向稳定性主
16、要取决于 横向力系数横向力系数 值的大小值的大小 现代汽车在设计制造时重心较低现代汽车在设计制造时重心较低 一般一般b b 2 2h hg g 而而 h h 0 0 5 5 即即 汽车在圆曲线上行驶时汽车在圆曲线上行驶时 在发生横向倾覆之前先产在发生横向倾覆之前先产 生横向滑移现象生横向滑移现象 在道路设计中只要保证不产生横向滑移现象发生在道路设计中只要保证不产生横向滑移现象发生 即可保证横向稳定性即可保证横向稳定性 保证横向稳定性的条件 保证横向稳定性的条件 h i127 V R hh 2 或 g h h2 b 一 圆曲线的特点 一 圆曲线的特点 各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线 而圆曲而圆曲 线是平曲线中的重要组成部分线是平曲线中的重要组成部分 主要特点 主要特点 1 1 曲线上任意点曲率半径曲线上任意点曲率半径R R为常数为常数 曲率为常数曲率为常数 故测故测 设和计算简单 设和计算简单 2 2 曲线上任意一点都在不断改变方向曲线上任意一点都在不断改变方向 比直线更能适应比直线更能适应 地形的变化地形的变化 尤其是由不同半径
