道路勘测设计之平面设计讲解.ppt

1、道路勘测设计道路勘测设计学时：学时：4646学时学时第二章 平面设计第一节第一节 概述概述第二节第二节 直线直线第三节第三节 圆曲线半径圆曲线半径第四节第四节 缓和曲线缓和曲线第五节第五节 道路平面设计成果道路平面设计成果1 路线道路是一条三维空间道路是一条三维空间的实体。的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。1.1路线：是指道路中路线：是指道路中线的空间位置。线的空间位置。1.2线形：道路中线的线形：道路中线的空间形状。空间形状。1 路线1.3路线的平面：道路中线在水平面上的投影。路线的平面：道路中线在水平面上的投影。1.4路线纵断面：沿着中线竖直剖切，再行

2、展开。路线纵断面：沿着中线竖直剖切，再行展开。1.5公路横断面：中线各点的法向切面。公路横断面：中线各点的法向切面。中线中线1 路线1.6路线设计：指确定路线路线设计：指确定路线空间位置和各部分几何尺寸空间位置和各部分几何尺寸的工作。的工作。1.7路线平面设计：在路线路线平面设计：在路线平面图上研究道路的基本走平面图上研究道路的基本走向及线形的过程。向及线形的过程。1.8路线纵断面设计：在路路线纵断面设计：在路线纵断面图上研究道路纵坡线纵断面图上研究道路纵坡及坡长的过程。及坡长的过程。1.9路线横断面设计：在路路线横断面设计：在路线横断面图上研究路基断面线横断面图上研究路基断面形状的过程。形状

3、的过程。1 路线路线中线的平面位置，路线中线的平面位置，考虑社会经济、自然条考虑社会经济、自然条件和技术标准等因素，件和技术标准等因素，经过平、纵、横综合设经过平、纵、横综合设计，反复修正确定，沿计，反复修正确定，沿中线的桩标志进行高程中线的桩标志进行高程测量和横断面测量，取测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文得地面线和地质、水文及其他必要资料后再设及其他必要资料后再设计纵断面和横断面。计纵断面和横断面。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.1 汽车行驶轨迹汽车行驶轨迹1）轨迹是连续的，任一点不出现转折和错位。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.1 汽车行驶轨汽车行驶轨迹迹2）曲率是连续的，任一点不

4、出现两个曲率值。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.1 汽车行驶轨迹汽车行驶轨迹3）曲率变化是连续的，任一点不出现两个曲率变化率值。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.2 路线平面线路线平面线形形1）直线圆直线不满足第二、三条性质，但满足第一条要求，满足了车辆的直行和转向要求，可作为低等级山区道路采用。2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.2 路线平面线形路线平面线形2）直缓圆缓直为满足第二条要求，在直线与圆曲线间引入了一条曲率逐渐变化的“缓和曲线”，使整条线形符合汽车行驶轨迹特性的第一条和二条，保持了线形的曲率连续。它不满足第三条要求，不是最理想的，但与汽车行驶轨迹接近，国内外普遍采用。2汽车行驶轨迹与道

5、路平面线形2.3行驶中汽车的导向行驶中汽车的导向轮与车身纵轴之间的轮与车身纵轴之间的关系：关系：1）角度为零：角度为零：2）角度为常数：角度为常数：3）角度为变数：角度为变数：2.4 汽车行驶轨迹线汽车行驶轨迹线1）曲率为）曲率为0直线直线2）曲率为常数）曲率为常数圆圆曲线曲线3）曲率为变数）曲率为变数缓缓和曲线和曲线2汽车行驶轨迹与道路平面线形2.5平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。曲线。3路线平面设计内容道路平面线形设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求，合理地确定各线形要素的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并注意使线形与地

6、形、地物、环境和景观等协调。对于车速较高的道路，线形设计还应考虑汽车行驶美学及驾驶员视觉和心理上的要求。4 直线两点之间距离最短两点之间距离最短具有短捷、直达的印象具有短捷、直达的印象行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易测设简单方便（用简单的就可以精确量测设简单方便（用简单的就可以精确量距、放样等）距、放样等）在直线上设构造物更具经济性在直线上设构造物更具经济性4 直线直线单一无变化，与地形及线形自身难以协调直线单一无变化，与地形及线形自身难以协调过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时，过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时，易使驾驶人员感到单调、疲倦易使驾

7、驶人员感到单调、疲倦在直线纵坡路段，易错误估计车间距离、行车在直线纵坡路段，易错误估计车间距离、行车速度及上坡坡度速度及上坡坡度易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速行驶行驶4.3 直线的最大长度我国标准和规范对直线的最大长度没我国标准和规范对直线的最大长度没有具体的规定有具体的规定原则规定直线的最大长度应有所限制，尽量避原则规定直线的最大长度应有所限制，尽量避免长直线免长直线最大长度主要应根据驾驶员的视觉反应及心理最大长度主要应根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来确定上的承受能力来确定4.3 直线的最大长度直线的最大与最小长度应有所限制直线的最大

8、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（以米计）为德国规定直线的最大长度（以米计）为2020V V（计算行车速度，计算行车速度，km/hkm/h）（适于高速公路适于高速公路V100km/hV100km/h）4.3直线的最大长度直线的最大长度在城镇附近或其他景色有直线的最大长度在城镇附近或其他景色有变化的地点大于变化的地点大于2020V V是可以接受的是可以接受的在景色单调的地点最好控制在在景色单调的地点最好控制在2020V V以内以内在特殊的地理条件下应特殊处理在特殊的地理条件下应特殊处理4.3 直线的最大长度公路线形

9、首先考虑的不是在平面线形上尽量多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，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合理利用地形和避免采用长直线当直线长度大于当直线长度大于1 1kmkm时，可采用一系列技术措时，可采用一系列技术措施予以弥补施予以弥补4.3 直线的最大长度纵坡不应过大，一般应小于纵坡不应过大，一般应小于3%3%同大半径凹型竖曲线结合为宜同大半径凹型竖曲线结合为宜两侧地形过于空旷时，宜采取栽植不同树种或两侧地形过于空旷时，宜采取栽植不同树种或设置一定

10、建筑物等措施设置一定建筑物等措施长直线或长下坡尽头的平曲线，应对路面超高、长直线或长下坡尽头的平曲线，应对路面超高、停停 车视距等进行检验，必要时须采用设置标车视距等进行检验，必要时须采用设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施志、增加路面抗滑能力等安全措施4.4 直线的最小长度相邻两曲线之间应有一定长度的直线，这相邻两曲线之间应有一定长度的直线，这个直线是指前一曲线的终点（个直线是指前一曲线的终点（HZHZ或或YZYZ）到到后一曲线的起点（后一曲线的起点（ZHZH或或ZYZY）之间的长度之间的长度以不小于设计速度的以不小于设计速度的6 6倍为宜（倍为宜（6 6V V）1 1）同向曲线间的直线最小

11、长度）同向曲线间的直线最小长度以不小于设计速度的以不小于设计速度的2 2倍为宜（倍为宜（2 2V V）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1）同向曲线间的直线最小长度是指两个转向相同的相邻曲线之间连以直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当设计速度当设计速度6060km/hkm/h时，同向曲线间的直时，同向曲线间的直线最小长度（以线最小长度（以m m计）以不小于设计速度计）以不小于设计速度（以（以km/hkm/h计）的计）的6 6倍为宜；当地形条件及其倍为宜；当地形条件及其它特殊情况限制时，最小直线长度不得小它特殊情况限制时，最小直线长

12、度不得小于设计速度于设计速度(以以km/hkm/h计计)的的3 3倍倍1）同向曲线间的直线最小长度对于设计速度对于设计速度4040km/hkm/h时，参考执行即可时，参考执行即可在受到条件限制时，宜将同向曲线改为大在受到条件限制时，宜将同向曲线改为大半径曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲半径曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或线或C C形曲线形曲线断背曲线问题同向曲线间连以短的直线同向曲线间连以短的直线当直线较短时，在视觉上容易形成直线与当直线较短时，在视觉上容易形成直线与两端曲线构成反弯的错觉两端曲线构成反弯的错觉当直线过短甚至把两个曲线看成是当直线过短甚至把两个曲线看成是一个曲线一个曲线断背

13、曲线问题断背曲线的错觉断背曲线问题因为是视觉上的判断错觉，最好的办法是因为是视觉上的判断错觉，最好的办法是在两同向曲线间插入长的直线段，让驾驶在两同向曲线间插入长的直线段，让驾驶员在前一个曲线上看不到下一个曲线员在前一个曲线上看不到下一个曲线破坏了线形的连续性，造成驾驶操作失误，破坏了线形的连续性，造成驾驶操作失误，应尽量避免应尽量避免2）反向曲线间直线的最小长度两个转向相反的相邻曲线之间连以直线所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形成的平面线形超高和加宽缓和的需要超高和加宽缓和的需要驾驶人员操作的方便驾驶人员操作的方便2）反向曲线间直线的最小长度当设计速度当设计速度6060k

14、m/hkm/h时，反向曲线间直时，反向曲线间直线最小长度（以线最小长度（以m m计）以不小于设计速计）以不小于设计速度（以度（以km/hkm/h计）的计）的2 2倍为宜倍为宜当设计速度当设计速度4040km/hkm/h时，可参照上述规定执行时，可参照上述规定执行当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相连，构成连，构成S S型曲线型曲线回头曲线问题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速度速度 40km/h 30km/h 20km/h40km/h 30km/h 20km/h 200m 150m 100m 200m 150m 100m4.5

15、 宜采用直线线形的路段路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷地带间的宽阔河谷地带城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区的地区长大桥梁、隧道等构造物路段长大桥梁、隧道等构造物路段路线交叉点及其附近路线交叉点及其附近双车道公路提供超车的路段双车道公路提供超车的路段4.6 直线的运用采用直线线形时必须注意线形与地形的关系采用直线线形时必须注意线形与地形的关系在运用直线线形并决定其长度时，必须慎重考在运用直线线形并决定其长度时，必须慎重考虑，一般不宜采用长直线虑，一般不宜采用长直线注意直线的设置应与地

16、形、地物、环境相协调注意直线的设置应与地形、地物、环境相协调直线的最小长度和最大长度应有所限制直线的最小长度和最大长度应有所限制4.6 直线的运用在直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡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更易导致高速度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设宜采取植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善广告牌等措施，以改善单调的景观单调的景观美美国国俄俄勒勒冈冈州州典典型型沙沙漠漠公公路路香榭丽舍与凯旋门德德 国国 柏柏 林林4.6 直线的运用长直线或长下坡的长直线或长下坡的尽头的平曲线，除尽头的平曲线，

17、除曲线半径、超高、曲线半径、超高、视距等必须符合规视距等必须符合规定外，还必须采取定外，还必须采取设置标志、增加路设置标志、增加路面抗滑能力等安全面抗滑能力等安全措施措施4.6 直线的运用长直线与大半径凹竖曲线组合为宜，这样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可以使生硬呆板的直线得到一些缓和4.6 直线的运用长直线与大半径凹竖曲线组合为宜，这样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可以使生硬呆板的直线得到一些缓和5汽车行驶时的横向稳定性5.1 汽车行驶时的横向稳定性汽车行驶时的横向稳定性5汽车行驶时的横向稳定性5.2曲线上汽车的受力

18、分析曲线上汽车的受力分析将离心力F和车重分解为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力，即：横向力：XFcosGSin竖向力：YFSinGcos很小，可以认为sintgih ，cos1，ih称为横向超高坡度5汽车行驶时的横向稳定性5.2曲线上汽车的受力分析曲线上汽车的受力分析引入横向力系数，作为衡量稳定性程度的指标，其意义为单位车重的横向力，即用V（km/h）表达上述公式，则：5汽车行驶时的横向稳定性5.4横向稳定性的保证横向稳定性的保证汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。现代汽车在设计制造时重心较低，一般汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。在道

19、路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。5汽车行驶时的横向稳定性5.2曲线上汽车的受力分析曲线上汽车的受力分析引入横向力系数，作为衡量稳定性程度的指标，其意义为单位车重的横向力，即用V（km/h）表达上述公式，则：5汽车行驶时的横向稳定性6 圆曲线各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆曲线曲线路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、双交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、线形圆

20、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，使用十分普遍美观、易于测设等优点，使用十分普遍6 圆曲线6.1 圆曲线半径圆曲线半径计算公式圆曲线半径计算公式式中：式中：V计算行车速度，（计算行车速度，（km/h）横向力系数横向力系数 iB超高横坡度超高横坡度曲线半径曲线半径R与横向力系数与横向力系数密切相关密切相关在指定车速在指定车速V下，极限最小半径决定于容许的下，极限最小半径决定于容许的最大横向力系数和该曲线的最大超高。最大横向力系数和该曲线的最大超高。6.2 最大横向力系数为保证汽车用普通轮胎在最不利路面状况下为保证汽车用普通轮胎在最不利路面状况下能不产生横向滑移，能不产生

21、横向滑移，应小于应小于0.20.2。h h1 1，横向倾覆稳定性得以充分保证横向倾覆稳定性得以充分保证一般在干燥路面上一般在干燥路面上值约为值约为0.40.40.80.86.2最大横向力系数在潮湿的黑色路面上汽车高速行驶时，在潮湿的黑色路面上汽车高速行驶时，值降低到值降低到0.250.250.400.40路面结冰和积雪时，路面结冰和积雪时，值降到值降到0.20.2以下以下在光滑的冰面上在光滑的冰面上值可降到值可降到0.060.06（不加防滑（不加防滑链）链）要求要求0.30.36.2最大横向力系数弯弯道道上上行行驶驶的的汽汽车车，在在横横向向力力作作用用下下，弹弹性性的的轮轮胎胎会会产产生生横

22、横向向变变形形，使使轮轮胎胎的的中中间间平平面面与与轮轮迹迹前前进进方方向向形形成成一一个个横向偏移角。横向偏移角。6.2最大横向力系数横向力横向力系数系数燃料消耗燃料消耗（%）轮胎磨损轮胎磨损（%）01001000.051051600.101102200.151153000.20120390横向力系数横向力系数 为为0.2时，时，其燃料消耗其燃料消耗 与轮胎磨损与轮胎磨损 分别比分别比0时时多多20和近和近3倍倍使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加6.2最大横向力系数值的增大，乘车舒适感恶化值的增大，乘车舒适感恶化当当0.100.10时，不感到有曲线存在，很平稳时，不

23、感到有曲线存在，很平稳当当=0.15=0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳时，稍感到有曲线存在，尚平稳当当=0.20=0.20时，己感到有曲线存在，稍感不稳定时，己感到有曲线存在，稍感不稳定当当=O.35=O.35时，感到有曲线存在，不稳定时，感到有曲线存在，不稳定6.2最大横向力系数当当=0.40=0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感时，非常不稳定，有倾车的危险感当当超过一定数值时，驾驶者在曲线行驶中驾超过一定数值时，驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张，乘客感到不舒适驶紧张，乘客感到不舒适设计设计速度速度1201008060403020横向力系数横向力系数0.10.120.130.150.150.

24、160.176.3最大超高1）要考虑车辆组成）要考虑车辆组成在混合交通的道路上，要同时顾及快、慢车，快车超高宜大，慢车超高宜小。2）要考虑气候因素）要考虑气候因素慢车及停在弯道上的车辆在不利季节情况要能避免沿路面最大合成坡度下滑。（一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数）3）要考虑驾驶者和乘客以心理上的安全感）要考虑驾驶者和乘客以心理上的安全感对重山区、城市附近、交叉口以及有相当数量非机动车行驶的道路，最大超高还要比一般道路小些。6.3最大超高标准标准规定规定高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于10%。其它各级公路不应大于8%。在积雪冰冻地区，最大超高横坡度不宜大于6%。城市道路城市道路设计速

25、度为80km/h，最大超高为6%。设计速度为60km/h、50km/h，最大超高为4%。设计速度为40km/h、30km/h、20km/h，最大超高为2%。6.4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允许半径在设计中任何情况下都必须满足在设计中任何情况下都必须满足强调说明：极限最小半径是路线设计中的极限值，是在特殊困难条件下不得已才使用的，一般不轻易采用。6.5一般最小半径指各级公路按设计速度行驶的车辆能保证安全、指各级公路按设计速度行驶的车辆能保证安全、舒适行车的最小允许半径舒适行车的最小允许半径在设计中一般情

26、况下采用在设计中一般情况下采用6.5一般最小半径一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径考虑了汽车在这种曲线上以设计速度或以接近考虑了汽车在这种曲线上以设计速度或以接近设计速度行驶时，旅客有充分的舒适感设计速度行驶时，旅客有充分的舒适感考虑到在地形比较复杂的情况下不会过多增加考虑到在地形比较复杂的情况下不会过多增加工程量工程量6.6不设超高的最小半径圆曲线半径大于一定数值时，可以不设置超高，圆曲线半径大于一定数值时，可以不设置超高，而允许设置等于直线路段路拱的反超高而允许设置等于直线路段路拱的反超高从行驶的舒适性考虑，必须把横向力系数控制从行驶的

27、舒适性考虑，必须把横向力系数控制到最小值到最小值6.7圆曲线最小半径公路公路城市道路城市道路6.8 圆曲线的要素计算圆曲线长圆曲线长切线长切线长外距外距校正数校正数6.9 圆曲线的特点曲率曲率1/1/R=R=常数，测设和计算简单常数，测设和计算简单比直线更能适应地形的变化比直线更能适应地形的变化在圆曲线上行驶要受到离心力的作用在圆曲线上行驶要受到离心力的作用要比在直线上行驶多占用道路宽度要比在直线上行驶多占用道路宽度在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差较差6.10圆曲线的运用1）在地形、地物允许的条件下，应尽量选用较大）在地形、地物允许的条件下，应尽量选

28、用较大的半径；的半径；2）一般情况下采用极限最小半径的）一般情况下采用极限最小半径的48倍或超高倍或超高为为2%4%的圆曲线半径；的圆曲线半径；3）当地形条件受到限制，应尽量采用大于或接）当地形条件受到限制，应尽量采用大于或接近于一般最小半径的半径；近于一般最小半径的半径；4）在特殊困难地段，经技术论证，方可采用极）在特殊困难地段，经技术论证，方可采用极限最小半径；限最小半径；5）选择半径时应结合前后线形综合考虑，应同）选择半径时应结合前后线形综合考虑，应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形；线线形；6.10圆曲线的运用6）考虑平曲线与纵

29、坡的关系，应同纵面线形相配）考虑平曲线与纵坡的关系，应同纵面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合；合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合；7）每个弯道半径值的确定，应根据实地的地形、）每个弯道半径值的确定，应根据实地的地形、地物、地质、人工构造物及其它条件的要求，用地物、地质、人工构造物及其它条件的要求，用外距、切线长、曲线长、曲线上任意点线位、合外距、切线长、曲线长、曲线上任意点线位、合成纵坡等控制条件反算，并结合标准综合确定。成纵坡等控制条件反算，并结合标准综合确定。7）小转角的弯道应尽量避免，不得已要按曲线）小转角的弯道应尽量避免，不得已要按曲线长反算半径。长反算半径。8）最小半径指标

30、的应用选用曲线半径时，应注意前后线形的协调，不选用曲线半径时，应注意前后线形的协调，不应突然采用小半径曲线应突然采用小半径曲线长直线或线形较好路段，不能采用极限长直线或线形较好路段，不能采用极限最小半径最小半径从地形条件好的区段进入地形条件较差区段时，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，防止突变线形技术指标应逐渐过渡，防止突变9）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，

31、容易给驾驶人员造成判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加计算和测量上的麻烦规范规定圆曲线的最大半在不宜超过规范规定圆曲线的最大半在不宜超过1000010000m m7 缓和曲线设置在直线和设置在直线和圆曲线之间或圆曲线之间或半径相差较大半径相差较大的两个转向相的两个转向相同的圆曲线之同的圆曲线之间的一种曲率间的一种曲率连续变化的曲连续变化的曲线线7 缓和曲线曲率连续变化，便于车辆遵循曲率连续变化，便于车辆遵循离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适超高横坡度及加宽逐

32、渐变化，行车更加平稳超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加平稳与圆曲线配合，增加线形美观与圆曲线配合，增加线形美观不设缓和曲线感觉路线扭曲 设置缓和曲线后变得平顺美观 7 缓和曲线线形特征线形特征1）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，消除了曲率突变点。2）由于曲率渐变，使道路线形顺适美观，有良好的视觉效果和心理作用感。3）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、协调、配合，使平面布线更加灵活、经济、合理。4）与圆曲线相比，缓和曲线计算及测设均较复杂。7 缓和曲线采用形式采用形式回旋线三次抛

33、物线 双纽线 n次抛物线 正弦形曲线7 缓和曲线回旋曲线、三次抛物线和双纽线线形比较：回旋曲线、三次抛物线和双纽线线形比较：回旋曲线、三次抛物线和双纽线在极角较小（56）时，几乎没有差别。随着极角的增加，三次抛物线的长度比双纽线的长度增加的较快，而双纽线的长度又比回旋线的长度增加得快些。回旋线的半径减小得最快，而三次抛物线则减小的最慢。从保证汽车平顺过渡的角度看，三种曲线都可以作为缓和曲线。此外，也有使用n次（n3）抛物线、正弦形曲线、多圆弧曲线作为缓和曲线的。但世界各国使用回旋曲线居多，我国标准规定的缓和曲线也是回旋线。7 缓和曲线缓和曲线的选择缓和曲线的选择汽车行驶的轨迹方程汽车行驶的轨迹

34、方程回旋线的基本表达式回旋线的基本表达式缓和曲线轨迹特点：由直线驶入圆曲线转弯时，其轨迹上的任一点的曲率半径与其行程l（自转弯开始点算起）成反比，此轨迹方程为回旋曲线方程。因此我国标准规定缓和曲线采用回旋曲线。小常识：回旋线的研究历史小常识：回旋线的研究历史1694 Bernoulli 在研究弹性薄板时涉及回旋线，但没在研究弹性薄板时涉及回旋线，但没 有提出表达式有提出表达式1744 Enlor 首次提出数学式首次提出数学式19世纪世纪 Frcsnel 再度研究，引入积分，再度研究，引入积分，Frcsnel积分积分1930s 德国在修建高速公路时，确定回旋线作为缓和德国在修建高速公路时，确定回

35、旋线作为缓和 曲线的优越性曲线的优越性 1970s 我国标准（我国标准（81）规定回旋线作为缓和曲线）规定回旋线作为缓和曲线 除了回旋线，其它曲线也可以作为缓和曲线：除了回旋线，其它曲线也可以作为缓和曲线：三次抛物线、双扭线、正弦线。三次抛物线、双扭线、正弦线。7 缓和曲线规范规定规范规定除四级公路外的其它各级公路都应设置缓和曲线当圆曲线半径大于“不设超高的最小半径”时可省略缓和曲线7.1 缓和曲线的基本要求可行性好可行性好线形应符合行驶轨迹线形应符合行驶轨迹缓和性好缓和性好缓和曲线要有一定长度缓和曲线要有一定长度如太短，驾驶员操作紧张，如太短，驾驶员操作紧张，旅客不舒适，线形不协调旅客不舒适

36、，线形不协调计算方便，公式简单计算方便，公式简单便于在设计、施工中使用便于在设计、施工中使用我国标我国标准推荐准推荐的缓和曲的缓和曲线是回旋线是回旋线线7.2 回旋线定义定义回旋线是曲率随着曲线长度成比例变化的曲线 基本公式：基本公式：A回旋线参数，表示回旋线曲率变化的缓急回旋线参数，表示回旋线曲率变化的缓急程度，为长度量纲程度，为长度量纲 特点特点满足行驶轨迹三条特征的程度7.2 回旋线应用范围应用范围缓和曲线起点：回旋线的起点，l=0，r=缓和曲线终点：回旋线某一点，lLs，rR则 RLs=A2，即回旋线的参数值为：ORLsYX7.2 回旋线所有回旋线都几何相似所有回旋线都几何相似 回旋线

37、的形状是相似的，单位回旋线的性质可以代表所有回旋线直线直线圆曲线缓和曲线缓和曲线7.3 缓和曲线几何元素计算n切线长：切线长：n曲线长：曲线长：n外距：外距：n校正值：校正值：J=2T-LJ=2T-L7.4缓和曲线的最小长度旅客感觉舒适旅客感觉舒适超高渐变率适中超高渐变率适中行驶时间不过短行驶时间不过短设计速度设计速度(km/h)1201008060403020缓和曲线最小长度缓和曲线最小长度(m)1008570604030207.5缓和曲线参数A值1）回旋线最小参数值）回旋线最小参数值 公路平面线形设计时，不仅可以选定缓和曲线公路平面线形设计时，不仅可以选定缓和曲线长度，同样也可以选定缓和曲

38、线参数长度，同样也可以选定缓和曲线参数A值。值。2）视觉要求）视觉要求A与与R的关系的关系 R/3AR当R接近100m时，取A等于R；当R小于100m时，则取A等于或大于R；在圆曲线较大时，可选择A在R/3左右；如R超过了3000m，可取A小于R/3。7.5 缓和曲线的省略在直线与圆曲线间，当圆曲线半径大于或等在直线与圆曲线间，当圆曲线半径大于或等于于“不设超高的最小半径不设超高的最小半径”时时设计速度设计速度(km/h)km/h)12012010010080806060404030302020不设超不设超高高最小半最小半径径(m)m)路拱路拱2%2%550055004000400025002

39、50015001500600600350350150150路拱路拱2%2%750075005250525033503350190019008008004504502002007.5 缓和曲线的省略当小圆半径大于或等于当小圆半径大于或等于“不设超高的最小半不设超高的最小半径径”时，直线与圆曲线间和大圆与小圆间均时，直线与圆曲线间和大圆与小圆间均不设缓和曲线不设缓和曲线半径不同的同向圆曲线半径不同的同向圆曲线小圆半径大于表中所列临界曲线半径，且符小圆半径大于表中所列临界曲线半径，且符合下列条件之一时，大圆与小圆间不设缓和合下列条件之一时，大圆与小圆间不设缓和曲线曲线7.5 缓和曲线的省略小圆曲线按

40、规定设置相当于最小缓和曲线长小圆曲线按规定设置相当于最小缓和曲线长的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过超过0.10m0.10m设计速度设计速度80km/h80km/h时，大圆半径（时，大圆半径（R1R1）与小）与小圆半径（圆半径（R2R2）之比小于）之比小于1.51.5设计速度设计速度80km/h80km/h时，大圆半径（时，大圆半径（R1R1）与小）与小圆半径（圆半径（R2R2）之比小于）之比小于2 28 路线平面设计成果完成路线平面设计以后应即时清绘各种图完成路线平面设计以后应即时清绘各种图纸和表格纸和表格8.2主要的设计图主要的设计图项目地理位

41、置图项目地理位置图道路平面布置图道路平面布置图路线平面设计图路线平面设计图8.1主要的设计表主要的设计表直线、曲线及转角表直线、曲线及转角表逐桩坐标表逐桩坐标表路线固定表路线固定表总里程及断链桩表等总里程及断链桩表等8 路线平面设计成果8 路线平面设计成果8.1 主要的设计表全面地反映了路线的平面位置和路线平面线形的全面地反映了路线的平面位置和路线平面线形的各项指标各项指标是道路设计的主要成果之一是道路设计的主要成果之一在作路线的纵断画设计、横断面设计和其它构造在作路线的纵断画设计、横断面设计和其它构造物设计时都要使用本表的数据物设计时都要使用本表的数据只有在完成只有在完成“直线、曲线及转角表

42、直线、曲线及转角表”以后，才能以后，才能据此计算据此计算“逐桩坐标表逐桩坐标表”和绘制和绘制“路线平面设计路线平面设计图图”8.1主要的设计表交点号交点号交点桩号交点桩号交点坐标交点坐标偏角偏角曲线各要素数值曲线各要素数值曲线控制桩号曲线控制桩号直线长直线长计算方位角或方向角计算方位角或方向角断链断链1）直线、曲线及转角表1）直线、曲线及转角表8.1主要的设计表高等级公路的线形指标高，表面在平面上是圆曲高等级公路的线形指标高，表面在平面上是圆曲线半径较大，缓和曲线较长，在测设和放样时采线半径较大，缓和曲线较长，在测设和放样时采用坐标法，方能保证其测量精度用坐标法，方能保证其测量精度高速公路、一

43、级公路编制本表高速公路、一级公路编制本表计算一份计算一份“逐桩坐标表逐桩坐标表”是十分必要的是十分必要的桩号桩号纵坐标纵坐标横坐标横坐标2）逐桩坐标表8.2主要的设计图1）项目地理位置）项目地理位置图图地理位置一般是用来描述地理事物时间和空间关系。绝对地理位置是以整个地球为参考系，以经纬度为度量标准。地球上每一个地方都有自身唯一的经纬度值。8.2主要的设计图示出路线推荐方案与各比较方案的平面位置（包示出路线推荐方案与各比较方案的平面位置（包括工可方案）及括工可方案）及5 5公里或公里或1010公里标公里标特大桥、大桥、隧道的位置、孔数及孔径，互通特大桥、大桥、隧道的位置、孔数及孔径，互通式立体

44、交叉的位置、交叉形式及相交道路，管理式立体交叉的位置、交叉形式及相交道路，管理养护区、服务区等的设置位置养护区、服务区等的设置位置影响和制约路线、特大桥、大桥、隧道、互通式影响和制约路线、特大桥、大桥、隧道、互通式立体交叉、服务区等位置选定的不良地质、滞洪立体交叉、服务区等位置选定的不良地质、滞洪区、地物区、地物(含文物和古迹含文物和古迹)、风景区等的分布范围、风景区等的分布范围8.2主要的设计图以简要文字说明其性质和对各方案的制约程度，以简要文字说明其性质和对各方案的制约程度，必要时可着色醒目地示出其分布必要时可着色醒目地示出其分布推荐方案上示出设计分段区间推荐方案上示出设计分段区间可与路线

45、平、纵面缩图合并绘制可与路线平、纵面缩图合并绘制比例尺一般用比例尺一般用1：100001：50000地形图或航地形图或航片图绘制片图绘制2）道路平面布置图2）道路平面布置图2）道路平纵缩图2）道路平纵缩图8.2主要的设计图路线平面设计图是道路设计文件的重要组成部分路线平面设计图是道路设计文件的重要组成部分全面、清晰地反映了道路平面位置和经过地区的全面、清晰地反映了道路平面位置和经过地区的地形、地物等地形、地物等无论对提供有关部门审批、专家评议、日后指导无论对提供有关部门审批、专家评议、日后指导施工、恢复定线等方面都有重要作用施工、恢复定线等方面都有重要作用是设计人员设计意图的重要体现是设计人员

46、设计意图的重要体现8.2主要的设计图示出地形、地物、三角点、导线点、水准点，路示出地形、地物、三角点、导线点、水准点，路中心线及平曲线交点，公里桩、百米桩及平曲线中心线及平曲线交点，公里桩、百米桩及平曲线主要桩位，断链位置及前后桩号，大型构造物的主要桩位，断链位置及前后桩号，大型构造物的位置以及县以上境界等，标出指北图式，列出平位置以及县以上境界等，标出指北图式，列出平曲线要素表曲线要素表高速公路、一级公路应示出坐标网格，互通式立高速公路、一级公路应示出坐标网格，互通式立体交叉平面布置形式，跨线桥体交叉平面布置形式，跨线桥(包括分离式立体交包括分离式立体交叉桥叉桥)位置及交叉方式，复杂平面交叉

47、位置及形式位置及交叉方式，复杂平面交叉位置及形式8.2主要的设计图比例尺用比例尺用1：2000平原微丘地区比例尺可用平原微丘地区比例尺可用1：5000路线平面图也可用影象地形图绘制路线平面图也可用影象地形图绘制 路线带状地形图的测绘宽度，一般为中线两侧各路线带状地形图的测绘宽度，一般为中线两侧各100100200m200m对对1 1：50005000的地形图，测绘宽度每侧应下小于的地形图，测绘宽度每侧应下小于250m250m。若有比较线，应将比较线包括进去若有比较线，应将比较线包括进去 4）路线平面图常用图例4）路线平面图常用图例4）路线平面图常用图例5）公路路线平面图5）公路路线平面图5）公

48、路路线平面图5）公路路线平面图5）公路路线平面图8.2主要的设计图比例尺用比例尺用1：5001：1000绘图的范围，视道路等级而定，等级高的范围应绘图的范围，视道路等级而定，等级高的范围应大些，等级低的可小些大些，等级低的可小些通常在道路两侧红线以外各通常在道路两侧红线以外各2050m，或中线两，或中线两侧各侧各50150m，特殊，特殊例外例外8.2主要的设计图规划红线规划红线坡口、坡脚线坡口、坡脚线车道线车道线人行道、人行横道线、交通岛人行道、人行横道线、交通岛地上、地下管线和排水设施地上、地下管线和排水设施交叉口交叉口6）城市道路平面图6）城市道路平面图6）城市道路平面图6）城市道路平面图6）城市道路平面图6）城市道路平面图6）城市道路平面图6）城市道路平面图6）城市道路平面图6）城市道路平面图谢谢观赏主讲人：庞峻岭