素质课91011道路平面与纵断面设计.pptx

1第六章第六章 城市道路的平面与纵断面设计城市道路的平面与纵断面设计 6.2 道路平面设计道路平面设计6.3 道路纵断面设计道路纵断面设计 6.1 设计车速设计车速2 6.1 6.1 设计车速设计车速 道路设计车速是指道路设计车速是指当路段上各项道路设计特征符合规定时，当路段上各项道路设计特征符合规定时，在气候条件、交通条件等均为良好的情况下，一般驾驶人员在气候条件、交通条件等均为良好的情况下，一般驾驶人员能安全、舒适行驶的最大行车速度。能安全、舒适行驶的最大行车速度。设计车速的大小对道路设计车速的大小对道路弯道半径、弯道超高、行车视距弯道半径、弯道超高、行车视距等等线形要素的取值及设计起着决定作用。线形要素的取值及设计起着决定作用。36.2 道路平面设计道路平面设计 平面设计的主要内容平面设计的主要内容 平面线形设计平面线形设计 弯道特殊设计弯道特殊设计123主要内容主要内容4平面设计主要内容平面设计主要内容平面线形设计，同时要考虑行车视距平面线形设计，同时要考虑行车视距沿线桥梁、隧道、道口、平面交叉口、广场和停车场沿线桥梁、隧道、道口、平面交叉口、广场和停车场等的平面布设，分隔带以及其断口的平面布置、路侧等的平面布设，分隔带以及其断口的平面布置、路侧带缘石断口的平面布置、公交站点的平面布置带缘石断口的平面布置、公交站点的平面布置弯道部分的特别设计，如弯道加宽、弯道超高等弯道部分的特别设计，如弯道加宽、弯道超高等道路照明及道路绿化的平面布置道路照明及道路绿化的平面布置56道路平面线型是由直线和平曲线构成。道路平面线型是由直线和平曲线构成。二、平面线型设计二、平面线型设计设计设计车速不高（车速不高（40km/h）道路的平面线形由道路的平面线形由直线和圆直线和圆曲线曲线组成；组成；车速较高时车速较高时，道路平面线形由，道路平面线形由直直线、圆曲线和缓和曲线线、圆曲线和缓和曲线组成组成7直线直线圆曲线圆曲线缓和曲线缓和曲线平面线形设计平面线形设计直线、圆曲线和缓和曲线直线、圆曲线和缓和曲线及其组合关系的设计及其组合关系的设计,同时兼顾纵断面与之组合的效果。同时兼顾纵断面与之组合的效果。平面线形设计平面线形设计81.1.直线直线直线设计应注意两个问题：直线设计应注意两个问题：一次直线长度不能太长；不能太短一次直线长度不能太长；不能太短特点：特点：测设简单、前进方向明确、路线短捷测设简单、前进方向明确、路线短捷最最大大直直线线长长度度：国国外外有有资资料料表表明明，直直线线最最大大长长度度以以小小于于180180秒秒(即即3 3分种）行程分种）行程为限比较理想。为限比较理想。描述直线的指标：描述直线的指标：9同向曲线间最小长度：同向曲线间最小长度：对于设计速度对于设计速度60km/h的道路，的道路，同向同向曲线间的最小直线长度（曲线间的最小直线长度（m）宜大于或等于设计车速（）宜大于或等于设计车速（kmh）数值的）数值的6倍；倍；10反反向向曲曲线线间间最最小小长长度度：当当设设计计车车速速V V60kmh时时，反反向向曲曲线线间间的的最最小小直直线线长长度度（m m）宜宜大大于于或或等等于于设设计计车车速速（kmkmh h）数数值值的的2 2倍。倍。当设计车速小于当设计车速小于60kmh，地形条件困难时，直线长度可不，地形条件困难时，直线长度可不受上述限制，但应满足设置缓和曲线的需要。受上述限制，但应满足设置缓和曲线的需要。11圆曲线设计圆曲线设计2.圆曲线圆曲线特点：特点：测设简单、曲率固定测设简单、曲率固定，使用很普遍。，使用很普遍。合理确定曲线半径和曲线长度合理确定曲线半径和曲线长度12（1 1）圆曲线上车辆的受力特性）圆曲线上车辆的受力特性13（2 2）圆曲线半径的确定）圆曲线半径的确定i iy y为弯道超高横坡度，朝向背向圆心的方向时为负值。为弯道超高横坡度，朝向背向圆心的方向时为负值。14值的确定值的确定 汽汽车车在在弯弯道道上上行行驶驶的的前前提提条条件件之之一一是是轮轮胎胎不不在在路路面面上上滑滑移移，即：即：0 0；城市道路设计规范城市道路设计规范中，中，设超高的圆曲线半径，设超高的圆曲线半径，0.140.16；不不设超高的最小曲线半径，设超高的最小曲线半径，0.067。值受汽车行驶的稳定性、乘客的舒适性和运营的经济性等因素的影响。值受汽车行驶的稳定性、乘客的舒适性和运营的经济性等因素的影响。15i iy y值的确定：值的确定：iyiy过过大大，超超出出轮轮胎胎与与路路面面问问的的摩摩阻阻系系数数，则则车车辆辆有有沿沿路路面面的合成坡度下滑的危险，因此，必须有：的合成坡度下滑的危险，因此，必须有：iy iy 0 0 城市道路设计规范城市道路设计规范规定的最大超高横坡度规定的最大超高横坡度为为2 26 6。设计车速设计车速（km/h）1008060,5040,30,20iyiy（%）654216圆曲线最小半径的计算：圆曲线最小半径的计算：17（3 3）圆曲线长度的确定）圆曲线长度的确定 参参照照国国外外和和国国内内的的经经验验，圆圆曲曲线线最最小小长长度度为为车车辆辆在在设设计车速状态下的计车速状态下的3S3S行程。行程。18缓和曲线必须是：缓和曲线必须是：有足够的长度；有合理的曲线形式。有足够的长度；有合理的曲线形式。3.缓和曲线缓和曲线问题：车速较高的道路上必需设置缓和曲线问题：车速较高的道路上必需设置缓和曲线，理由是什么？，理由是什么？缓和曲线用于连接直线与圆曲线缓和曲线用于连接直线与圆曲线19 计算值取整为10M或5M的倍数超高渐变率公式超高渐变率公式进行验算（1）缓和曲线最小长度）缓和曲线最小长度旅客感觉舒适旅客感觉舒适行驶的时间行驶的时间3s超高渐变率超高渐变率L=Biy/p20（2）缓和曲线的形式）缓和曲线的形式 缓和曲线的一般方程：缓和曲线的一般方程：rs=c；回旋线与汽车行驶轨迹相一致，多采用回旋线。回旋线与汽车行驶轨迹相一致，多采用回旋线。21（3 3）不设缓和曲线的圆曲线半径）不设缓和曲线的圆曲线半径 设缓和曲线的圆曲线临界半径为：设缓和曲线的圆曲线临界半径为：R=0.144VR=0.144V2 2不设缓和曲线的圆曲线最小半径为公式计算的不设缓和曲线的圆曲线最小半径为公式计算的2倍。倍。22总结：平曲线最小长度总结：平曲线最小长度 （1 1）平曲线最小长度）平曲线最小长度设设缓缓和和曲曲线线的的平平曲曲线线最最小小长长度度应应为为最最小小缓缓和和曲曲线线长长度度的的2 2倍倍6S6S行程行程。（2 2）圆曲线最小长度）圆曲线最小长度 对于不设缓和曲线的圆曲线，应保证对于不设缓和曲线的圆曲线，应保证3S3S行程。行程。234.4.行车视距行车视距 按车辆行驶状态要求，行车视距又分为按车辆行驶状态要求，行车视距又分为停车视距、会车视距和超车视距。停车视距、会车视距和超车视距。行车视距是指行车视距是指从驾驶员视线高度（从驾驶员视线高度（1.11.2m），能见到汽车前方车），能见到汽车前方车道上高为道上高为10cm的物体顶点的距离内，沿行车道中心线量得的长度的物体顶点的距离内，沿行车道中心线量得的长度，计算单位常用米。计算单位常用米。24（1 1）停车视距）停车视距S S停停25 （2 2）会车视距）会车视距 S S会会S会会=S11+S12+S21+S22+S02 S停停26（3）超车视距）超车视距S超超S3=1516m 全超越视距全超越视距=S1+S2+S3+S42728（4 4）平面视距的保证）平面视距的保证 因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视距是否能得到保因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视距是否能得到保证，如有遮挡时，则必须清除视距区内侧横净距内的障碍物证，如有遮挡时，则必须清除视距区内侧横净距内的障碍物 2930视距包络线的绘制视距包络线的绘制 首先将弯道平面图以首先将弯道平面图以1 1：5005001 1：200200的比例尺展绘在图纸的比例尺展绘在图纸上，标出内侧车道的中心线。上，标出内侧车道的中心线。第二步，从直线路段开始，在虚线上当的距离，量一个视第二步，从直线路段开始，在虚线上当的距离，量一个视距距S S，并标上首尾点，如图的，并标上首尾点，如图的1 11 1，2 22 2，3 33 3，10101010。间隔的距离机曲线半径大小和曲线长而定，通常能将半个。间隔的距离机曲线半径大小和曲线长而定，通常能将半个曲线分曲线分1010等分也就行了。等分也就行了。第三步，将上面标准的视距长度线的首尾点连以直线（表第三步，将上面标准的视距长度线的首尾点连以直线（表示司机的视线）。示司机的视线）。第四步，作直线族的内切包络线，该线即为视距曲线。第四步，作直线族的内切包络线，该线即为视距曲线。有了视距曲线，以内侧车道的中心线，便从图上量出任有了视距曲线，以内侧车道的中心线，便从图上量出任一道路断面处的横净距一道路断面处的横净距Z Z，从而为清除视线障碍提供理论依据。，从而为清除视线障碍提供理论依据。图解法确定视距切除范围316.2.3 6.2.3 弯道特殊设计（超高和加宽弯道特殊设计（超高和加宽)32设置目的设置目的？包括包括 圆曲线路段圆曲线路段-超高横坡度的确定超高横坡度的确定 缓和曲线路段缓和曲线路段-超高缓和段设计超高缓和段设计 克服离心力，保证行车安全，克服离心力，保证行车安全，在曲线段将双面坡做成单面坡。在曲线段将双面坡做成单面坡。1.弯道超高设计弯道超高设计33超高横坡度计算公式：超高横坡度计算公式：设计车速（设计车速（km/h）1008060,5040,30,20iyiy（%）6542超高缓和段设计超高缓和段设计超高缓和段设计超高缓和段设计（2 2）超高缓和段形式）超高缓和段形式）超高缓和段形式）超高缓和段形式（1 1）超高缓和段长度）超高缓和段长度）超高缓和段长度）超高缓和段长度34（2 2）超高缓和段纵向过渡形式）超高缓和段纵向过渡形式城市快速路和大型立交桥上宜采用城市快速路和大型立交桥上宜采用“直线改进式直线改进式”和和“曲线式曲线式”的过渡形式；的过渡形式；一般道路可一般道路可采用直线过渡式。采用直线过渡式。直线改进式直线改进式直线式直线式曲线式曲线式352.弯道加宽弯道加宽定定义义：汽汽车车在在曲曲线线路路段段上上行行驶驶时时，靠靠近近曲曲线线内内侧侧后后轮轮行行驶驶的的曲曲线线半半径径最最小小，靠靠曲曲线线外外侧侧的的前前轮轮行行驶驶的的曲曲线线半半径径最最大大。为为适适应应汽汽车车在在平平曲曲线线上上行行驶驶时时后后轮轮轨轨迹迹偏偏向向曲曲线线内内侧侧的的需需要要，在在平平曲曲线线内内侧侧相相应应增增加加的的路路面面、路路基基宽宽度称为弯道加宽。度称为弯道加宽。加宽目的加宽目的：避免汽车在弯道上行使时不侵占相邻车道。避免汽车在弯道上行使时不侵占相邻车道。加宽条件：加宽条件：R250mR250m的曲线路段。的曲线路段。加宽位置加宽位置：通常在弯道内侧。通常在弯道内侧。36376.36.3 道路纵断面设计道路纵断面设计38二、设计内容二、设计内容 （一）（一）纵坡设计；纵坡设计；（二）（二）竖曲线设计；竖曲线设计；（三）（三）视距验算；视距验算；（四）锯齿形街沟的设计；（四）锯齿形街沟的设计；（五）平面及纵断面配合设计（五）平面及纵断面配合设计39 四、纵坡度及坡长四、纵坡度及坡长 （一）纵坡度（一）纵坡度 最最大大纵纵坡坡是是为为保保证证车车辆辆能能以以适适当当的的车车速速在在道道路路上上安安全全行行驶驶而而确确定的纵坡最大值，其定的纵坡最大值，其数值大小与设计代表车型的动力性能有关。数值大小与设计代表车型的动力性能有关。最最小小纵纵坡坡是是针针对对城城市市道道路路的的特特殊殊排排水水方方式式而而确确定定的的。城城市市道道路设计规范路设计规范规定城市道路最小纵坡为规定城市道路最小纵坡为0.5，困难地方为困难地方为0.3。40（二）坡长（二）坡长城城市市道道路路设设计计规规范范分分别别对对机机动动车车道道纵纵坡坡限限制制长长度度和和非非机机动车道纵坡限制长度作了明确规定。动车道纵坡限制长度作了明确规定。41 为避免齿形纵断面出现，每一坡度线长度也不应过短，为避免齿形纵断面出现，每一坡度线长度也不应过短，坡长过短，道路纵坡变化频繁，将严重影响车辆行驶的平顺坡长过短，道路纵坡变化频繁，将严重影响车辆行驶的平顺性及道路线形美观。因此，对性及道路线形美观。因此，对道路的最小纵坡长度道路的最小纵坡长度也应进行也应进行限制，通常是按限制，通常是按1010秒行程秒行程来考虑的。来考虑的。42 五、竖曲线设计五、竖曲线设计 在在两两条条相相邻邻的的纵纵坡坡线线的的交交点点处处，明明显显存存在在一一个个折折点点，该该点点常常称称作作变变坡坡点点。为为了了缓缓冲冲汽汽车车行行驶驶在在变变坡坡点点处处产产生生的的冲冲击击力力，以以及及保保证证车车辆辆的的行行车车视视距距，变变坡坡点点处处必必须须设设置置适适当当的的竖竖向向曲曲线线，这这样样不不仅仅能能改改善善线线型型，增增加加行行车车安安全全感感和和舒舒适适感感，并且便于道路排水。并且便于道路排水。竖竖曲曲线线型型式式一一般般采采用用二二次次抛抛物物线线。设设计计内内容容包包括括抛抛物物线线参数的确定和竖曲线长度两个方面。参数的确定和竖曲线长度两个方面。12i1i2i3凹型竖曲线凹型竖曲线 00凸型竖曲线凸型竖曲线 0043（一）抛物线参数及坚曲线诸要素（一）抛物线参数及坚曲线诸要素 由由于于抛抛物物线线的的参参数数K K约约等等于于曲曲线线的的曲曲率率半半径径R R，竖竖曲曲线线设计一般方程为：设计一般方程为：AB式中：式中：I2I2，i1i1分别为相邻坡段的纵坡度；分别为相邻坡段的纵坡度LvLv为竖曲线长度；为竖曲线长度；R R为竖曲线半径。为竖曲线半径。44x（1 1）竖曲线长度）竖曲线长度L L L=xB xA=Ri2-Ri1=R(i2-i1)=R（2 2）竖曲线切线长）竖曲线切线长T T：T T=T T1 1=T T2 2 （3）竖曲线上任一点竖距）竖曲线上任一点竖距h：竖曲线要素计算公式：竖曲线要素计算公式：hxO圆心圆心i2R45（二）竖曲线最小长度（二）竖曲线最小长度 长长度度L Lv v不不能能太太短短。在在纵纵断断面面设设计计中中，决决定定竖竖曲曲线线最最小小长长度度的的因素主要有三个：因素主要有三个：1 1限制离心力过大限制离心力过大 L Lminmin=R=R=V=V2 2 /(127F/G)/(127F/G)2 2限制行程时间过短限制行程时间过短 限制竖曲线上的行程时间限制竖曲线上的行程时间,通常规定通常规定3s3s的行程。的行程。L Lminmin=vt=(V/3.6)=vt=(V/3.6)3=V/1.23=V/1.2 3 3满足视距要求满足视距要求 凸型竖曲线需考虑；凸型竖曲线需考虑；凹型竖曲线的视距可满足。凹型竖曲线的视距可满足。46非机动车道竖曲线半径为非机动车道竖曲线半径为500m500m。4748道路纵断面设计步骤和设计图的绘制道路纵断面设计步骤和设计图的绘制