平原微丘区道路设计

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1、第一章平面线形设计公路是一条三维空间的实体。它由桥梁、路面、路基、涵洞、隧道和沿 线设施所组成的线形构造物。对路段平面线形设计，是道路最基础的，也是 最重要的设计阶段，此阶段的设计将决定后面的道路构造物设计，排水设计， 土石方数量，路面工程及其他结构物，对汽车行驶的安全、舒适、经济以及 公路的通行等都产生很大的影响。因此，路线线形设计必须在结合汽车动力 学，司机视觉和心理的要求，必须与地物环境相协调，与沿线的土地利用， 自然资源开发和社会经济等相适应。合理利用地形，正确选用标准，确保路 线线形的均衡性，处理好远期和近期的关系，总体与局部的关系，充分考虑 农业等方面的要求，既要使工程量小，投资少

2、，又要考虑施工养护管理、经 济效益、交通运营等方面的利弊得失。选用较合理的技术标准，以提髙道路 的使用质量，严格按照规范做到技术上可取、经济上合理。1.1平面线性的约束条件1.1.1平面线形设计的原则平面线性设计含有很多设计要素，包括圆曲线设计，缓和曲线设计和直 线设计。不论哪个要素的设计都必须符合平面线形设计的原则。平面设计原 则总结如下：(1) 平面线形须直捷、连续、顺畅，并和地形相适应，与周边自然环境 相协调。(2) 设计时不仅要考虑车辆行驶力学，还应考虑驾驶员以及乘客视觉上 和心里上的感受。(3) 为了尽可能的使车辆可以匀速行驶不能出现各种技术指标突然。(4) 应避免连续急弯的线形。这

3、不仅增加了驾驶的难度更影响乘客乘车 的舒适性。设计时我们可以在两个圆曲线中加入直线或者缓和曲线保证车辆 行驶的安全性和舒适性。(5) 如果道路中平曲线过短会使驾驶者来不及控制发生交通意外，所以 设计中我们要保证平曲线具有一定的长度避免车祸的发生，我们以平曲线的 最小长度为指标。1.1.2平面线形设计各要素如上所述，平面线形设计的要素有三个，分别是直线、圆曲线和缓和曲 线。这三条线就构成了公路平面线形，在实际公路中直线是常见的也是最方 便驾驶员操作的，但是由于公路是带状构造物，几十上百公里甚至几千公里， 全部的直线是不合实际也不利于安全驾驶，在特殊地段和必要地段公路需要 转弯，在转弯处就需要圆滑

4、过渡，若是过渡太急可能会造成交通事故等危险。 在这个时候圆曲线和缓和曲线就帮助公路在转弯处圆滑转弯，使公路更加通 畅安全。1.1.2.1 直线直线是公路线性的主要组成部分，在直线段，司机的视野开阔，才能加 快速度，直线是公路交通速度的保证，试想一下若是一条公路到处弯弯扭扭， 行驶速度如何加快，运输能力又如何体现呢。虽说这样但是公路的直线长度 也不能太大，因为直线段太长会增加驾驶的危险性，以为长时间的直线驾驶 会使驾驶员出现疲劳，当突然转弯时会出现反映不及时，这样反而容易出现 危险。但是在转弯处以及两个转弯之间，直线长度就要满足最小值要求，只是 因为直线长度过小会造成驾驶员视觉反弯的错觉，出现错

5、误反应和操作。为 了公路行驶的安全，直线的最小长度，同向曲线的最小长度，当设计速度大 于60km/h时，同向曲线间的最小长度以不小于行车速度（以km/h计）的6 倍为宜。反向曲线间的最小长度以不小于行车速度的2倍为宜。1.1.2.2圆曲线圆曲线指的是道路平面走向改变方向或竖向改变坡度时所设置的连接 两相邻直线段的圆弧形曲线。由单独一个圆曲线组成的曲线称为单曲线；由 两个或两个以上同一方向圆曲线构成的曲线称为复曲线。转向相同的两相邻 曲线连同其间的直线段所组成的曲线称为同向曲线；转向相反的两相邻曲线 连同其间的直线段所组成的曲线称为反向曲线。圆曲线最小半径需要满足汽车行驶的安全性和舒适性，由二者

6、共同控 制。规定圆曲线最小半径的实际上就是确保轮胎与路面的摩阻力能客服车辆 在弯道上产生的离心力等，之所以对圆曲线的最小半径做出一定的限制就是 为了保证车辆过弯时的安全不至于脱离弯道，也就是平常说的圆滑过渡。圆曲线的最小半径和公路的设计时速、公路的横坡度及横向力系数有关。由公式u 2（u为设计速度单位km/h，u为横向力系数，i为路面横=127 （卩 土 i）坡，无超髙时是路拱横坡，有超髙时是超髙横坡）。圆曲线最小半径计算中所用的数据和限制，详见下表：表格1-1公路圆曲线最小半径设计速度(km/h)1201008060403020一般值(m)10007004002001006530极限值(m)

7、650400250125603015不设超高路拱550400250150600350150的最小半2.0%0000径(m)路拱7505253351908004502002.0%0000表格1-2 公路圆曲线的横向力系数及超高值设计速度1201008060403020横向力系 数0.100.120.130.150.150.160.17超髙值（%）66666668888888101010101010101.1.2.3缓和曲线缓和曲线指的是平面线形中，设置在直线与圆曲线，圆曲线与圆曲线中 间的曲率连续变化的曲线。缓和曲线也是道路平面线形要素之一，它是设置 在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相

8、同的圆曲线之间的一种曲 率连续变化的曲线。公路工程技术标准（JTG B01-2003）规定，除了四级 路可以不设缓和曲线外，其余各级公路都应设置。在现代髙速公路上，有时 候为了满足需要缓和曲线所占的比例甚至比直线或者圆曲线还要多，它充当 了平面线性的主要部分。缓和曲线设置的目的：由于曲率的逐渐变化，汽车方向也逐渐变化回降 低过弯难度保证车辆安全形势同时路线也更顺畅，缓和行车方向的突变和离 心力的突然产生；使离心加速度逐渐变化，避免突然产生侧向的冲力，使乘 客更舒适；并缓和超髙，作为超髙变化的过渡段，减少行车来回摆动，使其 平稳行驶。为了保证圆曲线与直线段的缓和过渡，也为了驾驶的安全性和操作的简

9、 便性，我们也需要对缓和曲线的最小长度加以限制。查看资料可知缓和曲线 最小长度l二vt = t（U为设计速度km/h，v为设计速度m/s, t为汽车在 h min3.6缓和曲线上最短行驶时间s，一般t=3s）表格1-3缓和曲线最小长度设计速度（km/h）1201008060403020最小长度（m）1008570503525201.1.2.4平曲线要求平曲线是指道路转弯处的曲线，因此它由圆曲线和缓和曲线共同组成。 平曲线负责连接两直线，使车辆能够从一根直线安全、平稳地行驶到另一根 直线。也就是说平曲线就是平面线形设计中圆曲线和缓和曲线的组合。同样为了车辆更容易控制，提髙行车的舒适性和满足行车视

10、距的要求, 必须对平曲线的最小长度加以控制。表格1-4平曲线的最小长度设计速度（km/h）120100806040平曲线 最小长 度（m）一般值600500400300200极限值200170140100701.2平面 线形设计 的设计步 骤1.2.1平面线形设计的资料根据任务书所给的设计资料，本次设计为平原微丘区一级公路设计，公 路 的 平 面 路 线 图 共 七 段 QDJD1,JD1JD2,JD2JD3,JD3JD4,JD4JD5,JD5JD6,JD6ZD,分 别长为 839.5m, 965.2m, 977.2m, 955.1m, 764.1m, 724.1m, 752.1m。六条线路的

11、 夹角分别为 151, 159, 156, 139, 125, 136。任务书所给资料中一级公路的设计时速为80km/h,由规范可知，设计年 限是20年。因为是在平原微丘区，所以地质环境、水文环境和气候环境都不 会恶劣，在设计中除特殊段需要特殊考虑，大多都是普通处理措施。1.2.2平面线形的数据确定上文所述，平面线形设计中就是直线、圆曲线和缓和曲线三个要素。在设计 前先确定它们的相关数据，有利于设计的完成。圆曲线半径大小由R二；2计算做参考。查表资料知u=80km/h,卩=0.13,127 （卩 土 i）i=0.02（路面采用2%横坡），计算得最小半径R=458m满足公路圆曲线最小半 径一般值

12、要求400m。我在实际设计中情况允许下适当的增大了，这样更加有 利行车安全，下文有详细介绍。对于缓和曲线的长度计算用到了公式L = vt = t。根据设计资料u=80, t=3 h min3.6L =66.67不满足缓和曲线最小长度要求，故取l最小为80m。和圆曲线一 hh样，在实际设计中情况允许下可以适当的增大。1.3平面线性设计成果1.3.1公路逐桩坐标确定根据任务书所给设计的线形图，我用纬地软件首先确定公路的走向和逐 桩坐标，坐标从K0+000到K5+886.469。详见附图1 1 一级公路路线图。 1.3.2公路平曲线设计公路的逐桩坐标确定后，根据上述的数据在纬地软件上进行平曲线设 计

13、，设计过程中要注意数据的限制和相关处理。I .在JD1处综合考虑后选用直线一缓和曲线一圆曲线一缓和曲线一直 线的形式设计取R为600m前后缓和曲线半径为90m得到JD1处的平曲线，长度为 394.0m满足平曲线最小长度140m的要求。II. Jd同Jd 一样，设计取R为550m取前后缓和曲线半径为90m，得 到JD2处的平曲线,长度为297.9m符合平曲线最小长度要求，两拐点间直线 长度为614.4m，符合反向曲线间直线最小长度2u即160m的要求。III. JD3设计取R为550m取前后缓和曲线半径为90m,得到JD3处的 平曲线，长度为312.9m符合平曲线最小长度要求，两拐点间直线长度为

14、 668.7m满足同向曲线间直线最小长度6u的要求。IV. JD4设计取R为600m取前后缓和曲线半径为100m，得到JD4处 的平曲线，长度为526.4m符合平曲线最小长度要求，两拐点间直线长度为 524.1m满足反向曲线间最小直线长度2u的要求。V. JD5处拐角大圆曲线半径过大会导致相邻拐点间直线长度过短，试 取R为450m,取前后缓和曲线长度为80m得到JD5处的平曲线，长度为513.8m 满足平曲线最小长度要求，两拐点间直线长度为215.4m满足反向曲线间最小 直线长度2u的要求。VI. JD6同JD5情况类似，取R为500m，取前后缓和曲线长度为90m 得到JD6处的平曲线，长度为

15、475.0m满足平曲线最小长度要求，两拐点间的 直线长度为200.5m满足反向曲线间最小长度要求。1.3.3平面线形设计的表格及图纸平面线形设计完成后，绘制出了设计公路的路线图，路线图包括了里程 桩号、圆曲线半径及长度、缓和曲线长度及公路的布局。详见附图1 一级公 路路线图。路线图是直观表现公路情况，详细的数据是用表格记录。平面线 形设计后，制出公路线性的直线、曲线及转角表和逐桩坐标表。详见附表1直 曲表和附表2逐桩坐标表。第二章纵断面设计沿着公路中线竖直方向剖切然后再展开得到的图形即为路线纵断面。由 于受到周边环境、地形地物的影响以及经济性要求，路线纵断面总是一条连 绵起伏的空间线。纵断面线形设计主要任务是确定纵断面中线形的尺寸、几 何位子等等，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。纵断面设计应根据