勘测设计-学习情境2.ppt

学习情境学习情境2 路线平面结构路线平面结构v工作任务工作任务2.1 路线平面基本线形路线平面基本线形v工作任务工作任务2.2 平曲线超高、加宽计算和视距平曲线超高、加宽计算和视距 v工作任务工作任务2.3 方位角和中桩坐标计算方位角和中桩坐标计算 v工作任务工作任务2.4 平面设计成果识读平面设计成果识读工作任务工作任务2.1 路线平面基本线形路线平面基本线形v【学习目标学习目标】v1.掌握平面线形的基本组成；掌握平面线形的基本组成；v2.掌握直线的技术标准和应用；掌握直线的技术标准和应用；v3.掌握圆曲线的特征、技术标准和应用；掌握圆曲线的特征、技术标准和应用；v4.掌握缓和曲线的特征、技术标准和应用。掌握缓和曲线的特征、技术标准和应用。v【任务描述任务描述】v利用利用已建公路施工图纸文件、多媒体教学资源和教师的讲解，使同学们能掌已建公路施工图纸文件、多媒体教学资源和教师的讲解，使同学们能掌握平面基本线形技术标准和应用。握平面基本线形技术标准和应用。v【学习引导学习引导】v本学习任务沿着以下脉络进行学习：本学习任务沿着以下脉络进行学习：v第一步，结合课件，教师讲解相关知识；第一步，结合课件，教师讲解相关知识；v第二步，展示第二步，展示在建公路施工图纸文件；在建公路施工图纸文件；v第三步，掌握平面基本线形技术标准和应用，学会应用相关知识看懂工程图纸。第三步，掌握平面基本线形技术标准和应用，学会应用相关知识看懂工程图纸。单元学习单元学习2.1.1 相关知识相关知识v2.1.1.1路线路线v（1）路线的定义：路线的定义：v公路是一条三维空间的实体。它是由路基、公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路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。的线形构造物。v一般所说的路线是指公路中线的空间位置。一般所说的路线是指公路中线的空间位置。我们常说的路线线形指的是道路中线的空间我们常说的路线线形指的是道路中线的空间形状。形状。单元学习单元学习2.1.1 相关知识相关知识v（2）路线设计路线设计v 路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。为研究方便，把它分为路线平面设计、路线纵断面设计作。为研究方便，把它分为路线平面设计、路线纵断面设计和路线横断面设计，三者是相互关联的，既分别进行，又综和路线横断面设计，三者是相互关联的，既分别进行，又综合考虑。合考虑。v 在路线平面图上研究道路的基本走向及线形的过程，称在路线平面图上研究道路的基本走向及线形的过程，称为路线平面设计；在路线纵断面图上研究道路纵坡及坡长的为路线平面设计；在路线纵断面图上研究道路纵坡及坡长的过程，称为路线纵断面设计；在路线横断面图上研究路基断过程，称为路线纵断面设计；在路线横断面图上研究路基断面形状的过程，称为路线横断面设计。面形状的过程，称为路线横断面设计。单元学习单元学习2.1.1 相关知识相关知识v2.1.1.2平面线形要素平面线形要素v 平面线形要素包括直线、圆曲线和缓和曲线三个要素。平面线形要素包括直线、圆曲线和缓和曲线三个要素。v 半径为无穷大的线形称为半径为无穷大的线形称为直线直线。v 半径为常数的线形称为半径为常数的线形称为圆曲线圆曲线。v 半径按一定规律变化的线形称为半径按一定规律变化的线形称为缓和曲线缓和曲线。可以作为缓和。可以作为缓和曲线的有：回旋曲线、三次抛物线、双扭曲线等，我国常用曲线的有：回旋曲线、三次抛物线、双扭曲线等，我国常用的是回旋曲线。的是回旋曲线。单元学习单元学习2.1.2 直线直线v2.1.2.1直线的特征直线的特征v 路线短捷、行车方向明确、视距良好、行车快速、驾路线短捷、行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单。驶操作简单。v 线形简单，容易测设。线形简单，容易测设。v 直线路段能提供较好的超车条件（所以双车道的公路直线路段能提供较好的超车条件（所以双车道的公路间隔适当处要设置一定长度的直线）。间隔适当处要设置一定长度的直线）。v 从行车的安全和线形美观来看：过长的直线，线形呆从行车的安全和线形美观来看：过长的直线，线形呆板，行车单调，易疲劳，也易发生超车和超速行驶，行车时板，行车单调，易疲劳，也易发生超车和超速行驶，行车时司机难以估计车间距离；在直线上夜间对向行车易产生眩光。司机难以估计车间距离；在直线上夜间对向行车易产生眩光。v 只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相协调。协调。单元学习单元学习2.1.2 直线直线v2.1.2.2直线的规定直线的规定v（1）直线的最大长度直线的最大长度v 标准标准中规定的中规定的“避免采用长直线避免采用长直线”，是指若干千米长的直线，甚至几十千，是指若干千米长的直线，甚至几十千米的长直线。米的长直线。v 经过对不同路段的长直线路段，按经过对不同路段的长直线路段，按100kmh的行车速度对驾驶人员和乘客调的行车速度对驾驶人员和乘客调查其心理反应和感受，有如下结果：查其心理反应和感受，有如下结果：v 位于城市附近的道路，作为城市干道的一部分，由于路旁高大建筑和多彩位于城市附近的道路，作为城市干道的一部分，由于路旁高大建筑和多彩的城市风光，无论路基高低均被纳入视线范围，驾驶员和乘客无不良反应。的城市风光，无论路基高低均被纳入视线范围，驾驶员和乘客无不良反应。v 位于乡间平原区的公路，随季节和地区不同，驾乘人员有不同反应。北方位于乡间平原区的公路，随季节和地区不同，驾乘人员有不同反应。北方的冬季，绿色枯萎，景色单调，长直线使人情绪受到影响；夏天稍微好一些，但的冬季，绿色枯萎，景色单调，长直线使人情绪受到影响；夏天稍微好一些，但驾驶人员加速行驶希望尽快驶完直线的心理普遍存在。驾驶人员加速行驶希望尽快驶完直线的心理普遍存在。v 位于大戈壁、大草原的公路，直线长度可达数十千米，司乘人员极度疲劳，位于大戈壁、大草原的公路，直线长度可达数十千米，司乘人员极度疲劳，车速超过设计速度很多。但在这种特殊的地形条件下，除了直线别无其他选择，车速超过设计速度很多。但在这种特殊的地形条件下，除了直线别无其他选择，人为设置弯道不但不能改善其单调，反而增加路线长度。人为设置弯道不但不能改善其单调，反而增加路线长度。单元学习单元学习2.1.2 直线直线v采用长直线线形时，应注意以下问题：采用长直线线形时，应注意以下问题：v 直线的最大长度应有所限制。当采用长的直线线形时，直线的最大长度应有所限制。当采用长的直线线形时，为弥补景观单调的缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技为弥补景观单调的缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施。术措施。v 长直线上纵坡不宜过大，否则极易导致下坡路段超速长直线上纵坡不宜过大，否则极易导致下坡路段超速行驶。行驶。v 以长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，可以使生硬以长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，可以使生硬呆板的直线得到一些缓和。呆板的直线得到一些缓和。v 两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种或设置一两侧地形过于空旷时，宜采取种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。定建筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善单调的景观。v 长直线或长下坡尽头的平曲线必须采取设置标志、增长直线或长下坡尽头的平曲线必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。加路面抗滑能力等安全措施。单元学习单元学习2.1.2 直线直线v课堂讨论课堂讨论：图：图2.2所示长直线哪种线形最优？所示长直线哪种线形最优？单元学习单元学习2.1.2 直线直线v（2）直线的最小长度直线的最小长度v 同向曲线间的直线最小长度同向曲线间的直线最小长度v 大量的观测资料证明，行车速度愈高，司机愈是注视远大量的观测资料证明，行车速度愈高，司机愈是注视远处的目标，这个距离在数值上大约是行车速度处的目标，这个距离在数值上大约是行车速度v（以（以km/h计）计）的的6倍（以倍（以m计），所以计），所以公路路线设计规范公路路线设计规范（JTG D202006）推荐同向曲线间的最短直线长度以）推荐同向曲线间的最短直线长度以不小于不小于6v为为宜。这种要求在车速较高的道路（宜。这种要求在车速较高的道路（v60km/h）上应尽可能）上应尽可能保证，而对于低速道路（保证，而对于低速道路（v40km/h）则有所放宽，参考执）则有所放宽，参考执行即可。在受到条件限制时，都将宜在同向曲线间插入大半行即可。在受到条件限制时，都将宜在同向曲线间插入大半径曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或径曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或C形曲线，如图形曲线，如图2.3所示。所示。单元学习单元学习2.1.2 直线直线 （a）空间示意图；（）空间示意图；（b）平面图）平面图单元学习单元学习2.1.2 直线直线v 反向曲线间的直线最小长度反向曲线间的直线最小长度v 转向相反的两圆曲线之间，考虑到为设置超高和加宽缓和段的需要以及驾驶人员转向操作的需要时，宜设置一定长度的直线。见图v 公路路线设计规范公路路线设计规范（JTG D202006）规定反向曲线间最小直线）规定反向曲线间最小直线长度（以长度（以m计）以计）以不小于行车速度（以不小于行车速度（以kmh计）的计）的2倍为宜倍为宜。单元学习单元学习2.1.2 直线直线v 相邻回头曲线间的直线最小长度相邻回头曲线间的直线最小长度v 回头曲线是指山区公路为克服高差在同一坡面上回头曲线是指山区公路为克服高差在同一坡面上回头展线时所采用的曲线。两回头曲线间，由一个回头展线时所采用的曲线。两回头曲线间，由一个回头曲线的终点到下一个回头曲线起点的距离，在回头曲线的终点到下一个回头曲线起点的距离，在二、三、四级公路上应分别不小于二、三、四级公路上应分别不小于200m、150m和和100m。单元学习单元学习2.1.2 直线直线v2.1.2.3直线的运用直线的运用v一般情况下，下述路段宜采用直线线形：一般情况下，下述路段宜采用直线线形：v （1）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地；阔谷地；v （2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区；线条为主的地区；v （3）长大桥梁、隧道等构造物路段；长大桥梁、隧道等构造物路段；v （4）路线交叉点及其前后；路线交叉点及其前后；v （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。单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线v2.1.3.1圆曲线的线形特征圆曲线的线形特征v（1）曲线上任意一点的曲率半径曲线上任意一点的曲率半径R为常数，故测设为常数，故测设比缓和曲线简便。比缓和曲线简便。v（2）汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力；在平汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力；在平曲线上行驶时要多占路面宽度。曲线上行驶时要多占路面宽度。v（3）视距条件差，容易发生交通事故。视距条件差，容易发生交通事故。v（4）较大半径的圆曲线具有线形顺适美观、行车较大半径的圆曲线具有线形顺适美观、行车舒适等特点。舒适等特点。单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线v2.1.3.2单圆曲线几何要素单圆曲线几何要素单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线v（2）曲线主点桩号计算如下：）曲线主点桩号计算如下：v ZY（桩号）（桩号）=JD（桩号）（桩号）T v QZ（桩号）（桩号）=ZY（桩号）（桩号）+L/2v YZ（桩号）（桩号）=ZY（桩号）（桩号）+L v JD（桩号）（桩号）=QZ（桩号）（桩号）+J/2（校核）（校核）单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线v2.1.3.3圆曲线半径的计算公式与影响因素圆曲线半径的计算公式与影响因素单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线v（1）横向力系数横向力系数v 考虑汽车行驶的横向稳定性考虑汽车行驶的横向稳定性单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线v 考虑驾驶员操作考虑驾驶员操作v弯道上行驶的汽车，在横向力作用下，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，如图2.6所示。v图图2.6汽车轮胎的横向偏移角汽车轮胎的横向偏移角v(a)轮胎横向变形；轮胎横向变形；(b)轮迹的偏移角轮迹的偏移角单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线 考虑燃料消耗和轮胎磨损单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线v 考虑乘车的舒适性考虑乘车的舒适性v 汽车行驶在弯道上，随横向力系数 值的大小不同，乘客将有不同的感受。据实验，乘客随 的变化其感觉和心理反应如下：v当 0.10时，不感到有曲线存在，很平稳；v当 =0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳；v当 =0.20时，已经感到有曲线存在，稍感不平稳；v当 =0.35时，感到有曲线存在，已感到不平稳；v当 0.40时，非常不稳定，站不住，有倾倒的危险感。v综上所述，值的采用关系到行车的安全、经济与舒适。研究表明：的舒适界限，由0.10到0.16随行车速度而变化，设计中对高、低速行驶的公路可取不同的数值。v 单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线v2.1.3.4圆曲线的最小半径圆曲线的最小半径v（1）极限最小半径极限最小半径v 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。横向力系数视设计速度采用0.100.16，最大超高视道路的不同环境，公路采用0.10、0.08、0.06，城市道路采用0.06、0.04、0.02，按式（2-1）计算得出“极限最小半径”。（2）不设超高的最小半径不设超高的最小半径 我国标准中所规定的“极限最小半径”以及“不设超高的最小半径”是考虑了我国的具体情况，并参照国外资料，取适当的、ih(max)，代入公式计算，将其结果取整归纳而得出的，见表2-3。单元学习单元学习2.1.3 圆曲线圆曲线v2.1.3.5圆曲线最大半径圆曲线最大半径v 选用圆曲线半径时，在与地形等条件相适选用圆曲线半径时，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。所以规范规定圆错误，反而带来不良后果。所以规范规定圆曲线的最大半径不宜超过曲线的最大半径不宜超过10000m。单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v2.1.4.1缓和曲线的线形特征缓和曲线的线形特征v (1)缓和曲线曲率渐变，设于直线与圆曲线间，其线形符缓和曲线曲率渐变，设于直线与圆曲线间，其线形符合汽车转弯时的行车轨迹，从而使线形缓和，消除了曲率突合汽车转弯时的行车轨迹，从而使线形缓和，消除了曲率突变点。变点。v (2)由于曲率渐变，使道路线形美观，有良好的视觉效果由于曲率渐变，使道路线形美观，有良好的视觉效果和心理作用感。和心理作用感。v (3)在直线和圆曲线间加入缓和曲线后，使平面线形更为在直线和圆曲线间加入缓和曲线后，使平面线形更为灵活，线形自由度提高，更能与地形、地物及环境相适应、灵活，线形自由度提高，更能与地形、地物及环境相适应、协调、配合，使平面布线更加灵活、经济、合理。协调、配合，使平面布线更加灵活、经济、合理。v (4)与圆曲线相比，缓和曲线计算及测设均较复杂。与圆曲线相比，缓和曲线计算及测设均较复杂。单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线 v（a）未设置缓和曲线）未设置缓和曲线 （b）设置缓和曲线）设置缓和曲线 图图2.7 缓和曲线平面示意缓和曲线平面示意单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v2.1.4.2缓和曲线的性质与选择缓和曲线的性质与选择v如图2.8所示。我国标准规定缓和曲线采用回旋曲线图图2.8 汽车驶入曲线行驶轨迹图汽车驶入曲线行驶轨迹图单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v2.1.4.3 缓和曲线的最小长度缓和曲线的最小长度v 目前，目前，公路路线设计规范公路路线设计规范（JTG D202006）规定按设计速度来）规定按设计速度来确定缓和曲线最小长度，同时考虑了行车时间和附加纵坡的要求，各级确定缓和曲线最小长度，同时考虑了行车时间和附加纵坡的要求，各级公路的缓和曲线最小长度见表公路的缓和曲线最小长度见表2.4。单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v2.1.4.4直角坐标与缓和曲线常数直角坐标与缓和曲线常数v（1）切线角切线角单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v图图2.9 缓和曲线的直角坐标缓和曲线的直角坐标单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v(2）缓和曲线直角坐标单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v（3）缓和曲线常数单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v图图2.10 带有缓和曲线的平曲线带有缓和曲线的平曲线 单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v2.1.4.5有缓和曲线的公路平曲线有缓和曲线的公路平曲线单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v(2）双交点）双交点v同向两个交点按虚交法设计一个单曲线的情形，如图同向两个交点按虚交法设计一个单曲线的情形，如图2.12所示。所示。v 单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线v2.1.4.6缓和曲线的运用缓和曲线的运用单元学习单元学习2.1.4 缓和曲线缓和曲线相关技能相关技能v已知某公路转弯处的相关参数：圆曲线半径、缓和曲线长、交点桩号和转角，计算各主点桩号并验算。v计算思路：v通过公式计算下述参数：小组任务小组任务v 1.每每34名学生组成一个工作小组，确定名学生组成一个工作小组，确定1名小组长，接名小组长，接受工作任务，做好工作准备。受工作任务，做好工作准备。v 2.根据任务要求完成相关内容。工作内容主要包括根据任务要求完成相关内容。工作内容主要包括公公路路线平面图纸的识读，平面线形在图纸中是如何反应的，路路线平面图纸的识读，平面线形在图纸中是如何反应的，曲线要素在图纸中如何表达，并能够描述出来。曲线要素在图纸中如何表达，并能够描述出来。v 3.回答指导老师的现场提问，接受看图能力的技能考核。回答指导老师的现场提问，接受看图能力的技能考核。v 4.完成工作任务后，每个小组讨论和自评，消化完成任务完成工作任务后，每个小组讨论和自评，消化完成任务过程中的知识点。过程中的知识点。思考题思考题v 平曲线交点平曲线交点JD桩号里程为桩号里程为K（班级尾号两位）号（班级尾号两位）号+学号学号10，且转角，且转角=2430，半径，半径R=350m，缓和，缓和曲线长曲线长=60m，试计算各主点桩号的里程。，试计算各主点桩号的里程。工作任务工作任务2.2 平曲线超高、加宽计算和视距平曲线超高、加宽计算和视距v【学习目标学习目标】v1.掌握曲线超高与加宽的定义；掌握曲线超高与加宽的定义；v2.掌握超高的方式；掌握超高的方式；v3.掌握超高缓和段的确定；掌握超高缓和段的确定；v4.掌握加宽的过渡方式掌握加宽的过渡方式;v5.了解行车视距的相关概念。了解行车视距的相关概念。v【任务描述任务描述】v利用利用已建公路施工图纸文件、多媒体教学资源和教师的讲解，使同学们能掌已建公路施工图纸文件、多媒体教学资源和教师的讲解，使同学们能掌握超高方式、超高缓和段的确定和过渡方式，以及超高和加宽在图纸中的表达方握超高方式、超高缓和段的确定和过渡方式，以及超高和加宽在图纸中的表达方式。式。v【学习引导学习引导】v本学习任务沿着以下脉络进行学习：本学习任务沿着以下脉络进行学习：v第一步，结合课件，教师讲解相关知识；第一步，结合课件，教师讲解相关知识；v第二步，展示第二步，展示在建公路施工图纸文件；在建公路施工图纸文件；v第三步，掌握超高和加宽的相关知识，学会应用相关知识看懂工程图纸。第三步，掌握超高和加宽的相关知识，学会应用相关知识看懂工程图纸。工作任务工作任务2.2 平曲线超高、加宽计算和视距平曲线超高、加宽计算和视距v单元学习单元学习2.2.1平曲线超高平曲线超高v2.2.1.1超高的定义及其作用超高的定义及其作用v 当汽车在弯道上行驶时，要受到离心力的作用，所以在平曲线设计时，为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡，称为超高，如图2.14所示。v标准规定：圆曲线半径小于不设超高的最小半径时应设置超高v图图2.14 平曲线超高及超高缓和段平曲线超高及超高缓和段单元学习单元学习2.2.1 平曲线超高平曲线超高v2.2.1.2圆曲线上全超高横坡度圆曲线上全超高横坡度v（1）圆曲线上全超高横坡度的确定圆曲线上全超高横坡度的确定v 圆曲线段半径不变，超高横坡度从圆曲线起点至圆曲线终点是一个不变的定值，即为全超高。圆曲线超高横坡度应按公路等级、设计速度、圆曲线半径、路面类型、自然条件和车辆组成等情况查规范确定，如表2-5所示。单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高单元学习单元学习2.2.1 平曲线超高平曲线超高v（2）圆曲线上的超高横坡度的最大值圆曲线上的超高横坡度的最大值v 为了保证慢车特别是停在弯道上的车辆，不产生向内侧滑移现象，特别是冬季路面有积雪结冰情况下，更有可能出现滑移危险，所以超高横坡度不能太大。我国标准规定了各级公路圆曲线最大全超高值v（3）圆曲线上的超高横坡度的最小值圆曲线上的超高横坡度的最小值v 为满足公路排水的要求，各级公路圆曲线部分的最小超高横坡度与该公路直线部分的路拱坡度一致。单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高v2.2.1.3 超高缓和段超高缓和段v（1）超高缓和段的设置原因超高缓和段的设置原因v汽车从没有超高的双向路拱横坡过渡到单向的全超高横坡度，要有一个逐渐变化的区段，这一变化区段称为超高缓和段，如图2.15所示。单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高v(2）超高缓和段形式v 无中间分隔带公路的超高过渡无中间分隔带公路的超高过渡vA.绕内边缘旋转绕内边缘旋转单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高vB.绕中线旋转绕中线旋转单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高vC.绕外边缘旋转绕外边缘旋转单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高v 有中间分隔带公路的超高过渡有中间分隔带公路的超高过渡vA.绕中央分隔带的中心线旋转绕中央分隔带的中心线旋转vB.绕中央分隔带两侧边缘线旋转绕中央分隔带两侧边缘线旋转vC.绕各自行车道中线旋转绕各自行车道中线旋转单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高v（3）超高缓和段长度超高缓和段长度v 由于在超高缓和段上逐渐超高，引起行车道外侧边缘或内侧边缘的纵坡逐渐增大或减小，使边缘纵坡与原路线纵坡不一，这个由于逐渐超高而引起外侧边缘纵坡与路线原设计纵坡的差值称为超高渐变率。在考虑超高缓和段长度时，应将超高渐变率控制在一定的数值范围内。超高渐变率越大，即渐变速度快，则所需的缓和段长度可短些，但乘客不舒适；反之，渐变率太小，即渐变速度太慢，则乘客舒适，但超高缓和段长度太长。单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高v公路路线设计规范公路路线设计规范（JTG D202006）对超高渐变率的规定如表）对超高渐变率的规定如表2.6所列。所列。单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高v（4）横断面超高值计算横断面超高值计算v 对于新建的二、三、四级公路，圆曲线半径小于对于新建的二、三、四级公路，圆曲线半径小于不设超高最小半径时，平曲线超高值的计算公式不设超高最小半径时，平曲线超高值的计算公式（绕内边轴旋转的超高值计算公式）见表（绕内边轴旋转的超高值计算公式）见表2.7；v 对于改扩建的二、三、四级公路平曲线超高值的对于改扩建的二、三、四级公路平曲线超高值的计算公式（绕中线旋转的超高值计算公式）见表计算公式（绕中线旋转的超高值计算公式）见表2.8。单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高单元学习单元学习 2.2.1平曲线超高平曲线超高单元学习单元学习 2.2.2平曲线加宽平曲线加宽v2.2.2.1加宽的定义及其条件加宽的定义及其条件v 汽车在曲线路段上行驶时，其四个车轮轨迹半径不同，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大，因而需要比直线上更大的宽度。此外，为适应汽车在平曲线上行驶时，后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽度称为曲线加宽(又称弯道加宽)，如图2.20所示。v公路线路设计规范规定，当平曲线半径小于或等于250 m 时，应在平曲线内侧设置加宽。单元学习单元学习 2.2.2平曲线加宽平曲线加宽v2.2.2.2圆曲线全加宽值的确定圆曲线全加宽值的确定v（1）加宽值计算加宽值计算v 圆曲线上的全加宽值计算：圆曲线上的全加宽值计算：单元学习单元学习 2.2.2平曲线加宽平曲线加宽（2）加宽的有关规定与要求标难规定，当R250m时，应设置加宽，双车道路面的全加宽值如表2-9所示。单车道路面的全加宽值按表2-9所列值的一半取用，三车道以上的路面其加宽值应另行计算。四级公路和山岭重丘区的三级公路采用表2-9中的第一类加宽；其余各级公路采用第三类加宽值；对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第二类加宽值。圆曲线的加宽应设置在圆曲线的内侧，当路面加宽时路基一般也同时加宽；分道行驶的公路，当圆曲线半径较小时，其内侧的加宽值应大于外侧车道的加宽值。设计时应按内外车道不同半径通过计算分别确定其加宽值。单元学习单元学习 2.2.2平曲线加宽平曲线加宽v2.2.2.3加宽缓和段加宽缓和段v（1）加宽缓和段长度计算加宽缓和段长度计算v 在平曲线上加宽时，应在圆曲线上全加宽，在主在平曲线上加宽时，应在圆曲线上全加宽，在主曲线的两端设置加宽缓和段，其长度一般与超高缓曲线的两端设置加宽缓和段，其长度一般与超高缓和段或缓和曲线长度相同。当圆曲线不设超高仅有和段或缓和曲线长度相同。当圆曲线不设超高仅有加宽时，其长度不应小于加宽时，其长度不应小于10m，但加宽缓和段长度，但加宽缓和段长度和全加宽值的比例应按其加宽渐变率和全加宽值的比例应按其加宽渐变率1 15计算，且计算，且取取5m的整倍数。的整倍数。单元学习单元学习 2.2.2平曲线加宽平曲线加宽v（2）加宽值的计算）加宽值的计算单元学习单元学习 2.2.2平曲线加宽平曲线加宽单元学习单元学习 2.2.2平曲线加宽平曲线加宽v在城郊路段、桥梁、高架桥、挡土墙、隧道等结构物及各在城郊路段、桥梁、高架桥、挡土墙、隧道等结构物及各种安全防护设施的地段设缓和曲线过渡时，其加宽形式如图种安全防护设施的地段设缓和曲线过渡时，其加宽形式如图2.21b所示。所示。单元学习单元学习 2.2.3行车视距行车视距v2.2.3.1视距的定义和种类视距的定义和种类v 视距是指从车道中心线上1.2m的高度，能看到该车道中心线上高为0.1m的物体顶点的距离。v 停车视距：停车视距：汽车行驶时，自驾驶人员看到前方障碍物汽车行驶时，自驾驶人员看到前方障碍物时起，至到达障碍物前安全停止所需的最短距离。时起，至到达障碍物前安全停止所需的最短距离。v 会车视距：会车视距：在同一车道上两对向汽车相遇，从相互发在同一车道上两对向汽车相遇，从相互发现时起，至同时采取制动措施使两车安全停止所需的最短距现时起，至同时采取制动措施使两车安全停止所需的最短距离。离。v 错车视距：错车视距：在没有明确划分车道线的下车道道路上，在没有明确划分车道线的下车道道路上，两对向行驶的汽车相遇后，立即采取减速避让措施安全错车两对向行驶的汽车相遇后，立即采取减速避让措施安全错车所需的最短距离。所需的最短距离。v 超车视距：超车视距：在双车道公路上，后车超越前车时，从开在双车道公路上，后车超越前车时，从开始驶离原车道之处起，至可见对向来车并能超车后安全驶回始驶离原车道之处起，至可见对向来车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离。原车道所需的最短距离。单元学习单元学习 2.2.3行车视距行车视距v2.2.3.2各级公路对视距的要求各级公路对视距的要求相关技能相关技能v已知某公路转弯处的相关参数：能够在查标准后，能够计算超高和加宽的相关值。v要求和思路：能够熟悉标准关于超高和加宽的要求和取值；并能够在搜集到相关参数后，带入公式计算相关指标。小组任务小组任务v 1.每每34名学生组成一个工作小组，确定名学生组成一个工作小组，确定1名小组名小组长，接受工作任务，做好工作准备。长，接受工作任务，做好工作准备。v 2.根据任务要求完成相关内容。工作内容主要包根据任务要求完成相关内容。工作内容主要包括括公路路线平面图纸的识读，平曲线超高、加宽公路路线平面图纸的识读，平曲线超高、加宽在图纸中是如何反应的，加宽和超高在图纸中如何在图纸中是如何反应的，加宽和超高在图纸中如何表达，并能够描述出来。表达，并能够描述出来。v 3.回答指导老师的现场提问，接受看图能力的技回答指导老师的现场提问，接受看图能力的技能考核。能考核。v 4.完成工作任务后，每个小组讨论和自评，消化完成工作任务后，每个小组讨论和自评，消化完成任务过程中的知识点。完成任务过程中的知识点。思考题与习题思考题与习题v 某山岭二级公路，有一半径R=200m的弯道，求超高为绕中轴旋转的缓和段的长度。工作任务工作任务2.3 方位角和中桩坐标计算方位角和中桩坐标计算v【学习目标学习目标】v1.掌握方位角的计算；掌握方位角的计算；v2.掌握平曲线上任意点中桩坐标的计算。掌握平曲线上任意点中桩坐标的计算。v【任务描述任务描述】v利用利用已建公路施工图纸文件、多媒体教学资源和教师的讲解，使同学已建公路施工图纸文件、多媒体教学资源和教师的讲解，使同学们能掌握方位角和中桩坐标的计算。们能掌握方位角和中桩坐标的计算。v【学习引导学习引导】v本学习任务沿着以下脉络进行学习：本学习任务沿着以下脉络进行学习：v第一步，结合课件，教师讲解相关知识；第一步，结合课件，教师讲解相关知识；v第二步，展示第二步，展示在建公路施工图纸文件；在建公路施工图纸文件；v第三步，掌握方位角与转角的关系以及中桩坐标的计算，学会应用相关第三步，掌握方位角与转角的关系以及中桩坐标的计算，学会应用相关知识看懂工程图纸。知识看懂工程图纸。单元学习单元学习2.3.1 导线点坐标的计算导线点坐标的计算v2.3.1.1方位角的概念方位角的概念v 从某点的指北方向线起，依顺从某点的指北方向线起，依顺v时针方向到目标方向线之间的夹角时针方向到目标方向线之间的夹角,v叫方位角。如图叫方位角。如图2.22所示。所示。v 单元学习单元学习2.3.1 导线点坐标的计算导线点坐标的计算v方位角的计算可以参考下表方位角的计算可以参考下表2-12。单元学习单元学习2.3.1 导线点坐标的计算导线点坐标的计算v2.3.1.3导线点坐标的计算导线点坐标的计算v 当采用导线测量作为公路平面控制测量时，当采用导线测量作为公路平面控制测量时，导线应与国家三角点进行联测，可使所测的导线应与国家三角点进行联测，可使所测的导线点与国家三角点形成一个整体，取得导导线点与国家三角点形成一个整体，取得导线点坐标起算数据。线点坐标起算数据。单元学习单元学习2.3.2 中桩坐标计算v2.3.2.1测量坐标系统测量坐标系统v 我国从我国从1952年开始采用高斯投影系统，以高斯投年开始采用高斯投影系统，以高斯投影的方法建立了高斯直角坐标系统。地面点的高斯影的方法建立了高斯直角坐标系统。地面点的高斯平面坐标与大地坐标可以相互转换。高速公路的勘平面坐标与大地坐标可以相互转换。高速公路的勘测设计和施工放样都是采用高斯平面直角坐标系统测设计和施工放样都是采用高斯平面直角坐标系统进行的。在测量范围较小、三级和三级以下公路、进行的。在测量范围较小、三级和三级以下公路、独立桥梁隧道及其他构造物，可以把该测区的球面独立桥梁隧道及其他构造物，可以把该测区的球面当作平面看待，进行直接投影，采用平面直角坐标当作平面看待，进行直接投影，采用平面直角坐标系统。系统。单元学习单元学习2.3.2 中桩坐标计算v2.3.2.2中桩坐标计算过程中桩坐标计算过程v（1）未设缓和曲线的单圆曲线坐标计算未设缓和曲线的单圆曲线坐标计算v 圆曲线起、终点坐标计算。圆曲线起、终点坐标计算。v 如图2.23所示，JDi的坐标为（XJDi、YJDi），交点前后直线边的方位角分别为Ai-1、Ai，圆曲线的半径为R，平曲线切线长为Ti.,曲线起、终点的坐标可用下式计算：单元学习单元学习2.3.2 中桩坐标计算v圆曲线起点的坐标：XZYi=XJDiTi cosAi-1YZYi=YJDiTi sinAi-1 v圆曲线终点的坐标：XYZi=XJdi+TicosAiYYZi =YJdi+Ti sinAi 单元学习单元学习2.3.2 中桩坐标计算v 圆曲线任意点坐标计算圆曲线任意点坐标计算vZYQZ段（QZYZ段）的坐标计算以曲线起点ZY（曲线终点YZ点）为坐标原点，切线为X轴，法线为Y轴，建立直角坐标系计算：v式中：l 圆曲线上任意点至 ZY（YZ）点的弧长；vZYQZ段的各点的坐标：利用上述公式计算出以ZY为坐标原点圆曲线段内各加桩X、Y 的值，则ZYQZ段的各点的坐标和方位角为：X=XZYi-XcosAi-1 Ysin Ai-1 Y=YZYi+X SinAi-1+Ycos Ai-1 单元学习单元学习2.3.2 中桩坐标计算vQZYZ段的各点的坐标：v利用上述公式计算出以YZ为坐标原点圆曲线段内各加桩X、Y 的值，则QZZY段的各点的坐标为：X=XYZi -XcosAi Ysin Ai Y=YYZi-XsinAi +Ycos Ai v式中：路线转向，右转角时=1，左转角时=-1，以下各式同。单元学习单元学习2.3.2 中桩坐标计算v（2）设缓和曲线的单圆曲线坐标计算v曲线起、终点坐标计算v如图（2.23）所示，JDi的坐标为（XJDi、YJDi），交点前后直线边的方位角分别为Ai-1、Ai，圆曲线的半径为R，缓和曲线长度LS，平曲线切线长为THi.,曲线起、终点的坐标可用下式计算：vXZHi=XJDiTHi cosAi-1vYZHi=YJDiTHisinAi vXHZi=XJdi+THi cosAivYHZi =YJdi+THi sinAi单元学习单元学习2.3.2 中桩坐标计算曲线任意点坐标计算单元学习单元学习2.3.2 中桩坐标计算v利用上述公式计算出缓和段内各加桩和圆曲线段内各加桩X、Y的值，则ZHQZ段的各点的坐标为：X=XZHi+XcosAi-1-Ysin Ai-1 Y=YZHi+XsinAi-1+Ycos Ai-1 式中：路线转向，右转角时=1，左转角时=-1，以下各式同。vQZHZ段的坐标计算：以曲线终点HZ为坐标原点切线为X法线为Y建立直角坐标系，利用上述公式可以计算出缓和曲线和圆曲线段内各点的X、Y的坐标，则QZHZ段的各点的坐标为：X=XHZi-XCosAi-YSin Ai Y=YHZi-XSinAi +YCos Ai 单元学习单元学习2.3.2 中桩坐标计算v（3）直线段中桩坐标的计算）直线段中桩坐标的计算 位于位于ZH之前或之前或HZ 点之后的直线段可利用点之后的直线段可利用 JD 点的坐标或点的坐标或ZH、HZ点的坐标与该点的距离点的坐标与该点的距离计算出该点的坐标。计算出该点的坐标。相关技能相关技能 已知某公路转弯处的相关参数：能够计算方位角和中桩坐标值。v中桩坐标计算思路：根据已知条件绘