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1、第四章 路线几何设计,第一节 道路平面设计,一、平面 （是指道路中心线在水平面上的投影） 二、平面线形要素 三、直线 四 圆曲线 五、缓和曲线 六、平曲线测设 七、平曲线视距的保证,二、平面线形要素,1、直线 曲率为0的线形。 2、圆曲线 曲率为常数的线形。 3、缓和曲线 曲率为变数的线形。,三、直线,1、直线的特点 路线短捷，缩短里程，行车方向明显； 线形简单，易测设； 长直线、行车安全性差； 直线只能满足两个控制点的要求，难以与地形及周围环境协调。,二、直线的运用,宜采用直线线形的路段： （1）不受地形、地物限制的平坦地区或山 间的开阔谷地； （2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线
2、条为主的地区； （3）长的桥梁、隧道等构造物路段； （4）路线交叉点及其前后； （5）双车道公路提供超车的路段。,采用长直线应注意的问题,（1）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。 （2）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。 （3）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。 （4）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。,最长直线限制,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。
3、 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V100km/h）。 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。,最短直线限制,同向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以kmh计）的6倍为宜（6V） 反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以kmh计）的2倍为宜（2V）,四 圆曲线,1圆曲线的特点 测设简单； 适应地形变化，适用范围广而灵活； 较大半径圆曲线线形美观、顺适、行车舒适； 汽车行驶在圆曲线上比在直线上多占用宽度； 圆曲线半径
4、较小时，视距条件差。,2圆曲线的设计标准 公路路线设计规范中规定： 各级公路不论转角大小均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应，并尽可能选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。,各级公路圆曲线的最小半径： a.极限最小半径 是路线设计中的极限值，在特殊困难条件下不得以采用的，一般不轻易采用。 b.一般最小半径 是指能够满足旅客舒适感和工程量要求时所采取的半径。 c.不设超高最小半径 是指即使在双向横坡的弯道上行驶也能安全、经济、舒适的通过时所采用的半径。,圆曲线最小半径,（1）公路线形设计时应根据沿线地形等情况，尽量选用较大半径。在不得已情况下方可使用极限最小半径； （2
5、）当地形条件许可时，应尽量采用大于一般最小半径的值； （3）有条件时，最好采用不设超高的最小半径。 （4）选用曲线半径时，应注意前后线形的协调，不应突然采用小半径曲线； （5）长直线或线形较好路段，不能采用极限最小半径。 （6）从地形条件好的区段进入地形条件较差区段时，线形技术指标应逐渐过渡，防止突变。,最小半径指标的应用,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在不宜超过10000m。
6、,3、圆曲线的设计 各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。 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。,圆曲线几何要素的确定,4、曲线主点里程桩号计算 计算基点为交点里程桩号，记为JD， ZY=JD-T YZ=ZY+L QZ=ZY+L/2 JD=QZ+J/2,根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径：,当设超高时 ：,式中：V计算行车速度，（km/h）； 横向力系数； ih超高横坡度； i1路面横坡度。,不设超高时
7、：,5、计算公式与因素,五、缓和曲线,指设置在直线与圆曲线之间或圆曲线与圆曲线之间的曲率连续变化的曲线。 1、缓和曲线的作用 线形缓和。使线形圆滑，增加线形美观，有良好视觉效果。 行车缓和。有利于驾驶员操作方向盘。 超高加宽缓和。,2、缓和曲线的方程 式中： r 回旋线上某点的曲率半径 L 回旋线上某点到原点的曲线长 A 回旋线参数,3、缓和曲线几何要素 缓和曲线起点位置： 圆曲线内移植： 回旋线终点处半径方向与Y轴的夹角 ：,切线长 曲线长 外距 超距,4、主点里程桩号计算方法,以交点里程桩号为起算点： ZH = JD T HY = ZH + Ls QZ = ZH + L/2 YH = HZ
8、 Ls HZ = ZH + L,4、设计标准 公路路线设计规范中规定： 各级公路的缓和曲线长度应大于等表列值。 各级公路缓和曲线最小长度,六、平曲线测设,1、任务 根据选定的交点位置，测定转角，交点间距，选定曲线半径，确定缓和曲线参数，计算平曲线各要素，进行钉桩、量距、敷设曲线及桩号计算。用经纬仪测角，钢尽量距。 2、记录 将有关数据记入中线测设记录中。,3、曲线测设方法 切线支距法敷设曲线计算方法 用切线支距法敷设回旋线公式 l回旋线上任意点m至缓和曲线终点的弧长（m）,切线支距法敷设带有回旋线的圆曲线公式 x=q+Rsinm (m) y=p+R(1-cosm) (m) 式中： lm 圆曲线
9、上 任意点m至缓和 曲线终点的弧长 mlm所对 应的圆心角,七、平曲线视距的保证,1、平曲线视距检查方法： 视距包络曲线法 最大横净距法 （1）视距包络曲线,（2）最大横净距及其计算,横净距：在弯道各点的横断面上，驾驶员视点 轨迹线与视距线之间的最大距离叫横净距。,驾驶员视点位置： 平面：距未设加宽的路面外边缘1.5m, 或距路中线 高度：1.2m 最大横净距：在弯道内所有横净距中的最大值，称为最大横净距，用h表示。,1、保证行车视距的工程措施： 清除障碍物： （1）清除视距包络曲线与视点轨迹线间的全部障碍物。 适用：连续障碍物的清除，如路堑边坡等,（2）清除距离视点轨迹线小于最大横净距的障碍
10、物。 适用：分散障碍物，如独立建筑物等 。 分道行驶： 二、三、四级公路，在工程特殊困难，或受其它条件限制路段，若保证2倍停车视距不可能，则必须满足停车视距，同时必须采用严格的分道行驶措施。如设分道线、分隔带、分隔桩；或设成两条分离的单车道。,一）、选线的步骤,1、路线方案选择 是解决起、终点间路线基本走向的问题。路线基本走向应根据指定的路线总方向（起、终点和中间主要控制点），考虑路线等级在路网中的作用，结合各种运输方式布局，城镇、工矿企业、资源状况，及各种自然条件，通过实地踏勘、航空视察或用遥感或航摄资料，或在小比例尺地形图上，从大面积着手，从面到线，通过调查、分析、比选确定一条最优路线方案
11、。,八 选 线,比较结果 、方案过于偏离总方向，虽能多联系几个县市，但对发展地区经济的作用不大，且方案线形标准低，将来难改建； 方案虽路线短，但与铁路严重干扰，且用地较多； 方案路线短，线形标准高，用地最省，造价较低，是推荐的优选方案。,2、路线带选择： 在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定一些细部控制点，连接这些控制点即构成路线带。 3、具体定线： 是根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的定线带内进行平、纵、横综合设计，具体定出道路中线的工作。,二）、选线的原则,1、在路线设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上
12、，选定最优路线方案。 2、路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小，造价低，营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小指标或低限指标，也不应片面追求高指标。 3、选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或经济林园等。,4、通过名胜、风景、古迹地区的公路，应与周围环境、景观相协调，并适当照顾美观。注意保护原有自然状态和重要历史文物遗址。 5、选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对公路工程的影响。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等
13、特殊地区，应慎重对待。一般情况下路线应设法绕避。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。,6、选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题，具体应注意以下几个方面： 路线对自然景观与资源可能产生的影响； 上地、拆迁房屋所带来的影响； 路线对城镇布避、行政区划、农业耕作区、水利排灌体系等现有设施造成分割而产生的影响； 噪音对居民的影响； 汽车尾气对大气、水源、农田所造成的污染及影响； 对自然环境、资源的影响和污染的防治措施及其对策实施的可能性。,三）、地形的划分,1、平原区 地面高度变化微小，有时有轻微的波状起伏或倾斜。 有泥沼、盐渍土、淤
14、泥、河谷漫滩、草原、戈壁、沙漠，耕地，居民点密集。 有湖泊、水塘。 2、山岭区 山高谷深，坡陡流急，地形复杂； 温差大，暴雨多，河流水位变化大； 3、丘陵区 介于平原区和山岭区之间； 微丘近似山岭地形。（平原微丘区） 重丘近似山岭地形。（山岭重丘区）,四）、各类地形选线要点,1、平原区选线要点 平面线形应采用较高的技术指标，尽量避免采用长直线或小偏角，但不应避免长直线而随意转弯。在避让局部障碍物时要注意线形的连续、舒顺。 纵面线形应结合桥涵、通道、交叉等构造物的布局，合理确定路基设计标高，纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓。,布设路线需注意 要注意支援农业，少占农田，紧密与农田水利建设相结合。
15、路线穿过城镇居民区时，原则上不家穿过城镇内部，因为不仅降低车速，增多交通事故，而且干扰居民，但路线定在城镇外围不宜太远，要做到靠城不进城，昨民不挠民。用支线相连，要既方便运输，又保证安全。 路线跨截止水道时，无论在平面或纵断面上尽可能不破坏路线的平顺性。在中桥位应选在河床稳定，河道顺直、河面较窄、地质良好、两岸地开有利于桥头路线布设的河段。尽可能使桥位中线与洪水主流向正交。 小桥涵位置应服从路线走向，若遇到斜交过大或河沟过于弯曲，则可采取改河措施或改移路线予以适当调整。,2、山岭区选线要点 山岭区路线一般以顺山沿河布设为宜，必要时横越山岭。按路线通过三部位和地形特征可分为三种线形：沿溪线、越岭
16、线和山脊线。,沿溪线,是指沿山谷溪流两岸布设的路线。选线要点是解决好河岸的选择、线位高低、跨河换岸地点。 a.河岸选择 地形、地质条件：路线应选在地形宽坦，有台地可利用，支沟较少、较小，水文及地质条件良好的一岸。 积雪和冰冻地区的选岸：在不影响路线整体布局的前提下，尽可能选择阳坡和迎风的一岸。 考虑城镇及居民点的分布：除国防公路外，一般路线应尽可能选择村镇较多、人口较密的一岸，其他如对革命史迹、历史文物、风景区等要创造便于联系的条件。,b.线位高低：（高线和低线） 高线：是指路基高出设计水位很多，完全不受洪 水威胁。 优点：免除洪水威胁，节省防护工程，路基稳定，土石方工程少。 缺点：地形多不连续，除有较高台地，还有深沟相间，相邻台地高差较大，山坡缺口多使挡土墙工程量大，跨越支沟桥涵工程量大，若遇不良地质地段时跨河换岸困难。 条件：有大段高台地利用且临河低线不适宜。,低线：是指路基高出设计水位不多，路基一侧临水很近。 优点：平纵面线形较顺，易争取较高标准
