第2章公路线形.ppt

第二章 公 路 线 形,第一节 平面线形第二节 纵面线形第三节 路线横断面第四节 公路定线与现场勘测,第二章 公 路 线 形,公路线形是由平面、纵断面和横断面三维确定路线的方向、标高和几何形状。,第二章 公 路 线 形,路线的平面(horizontal)-道路中线在水平面上的投影。路线纵断面(vertical)-沿着中线竖直剖切，再行展开。公路横断面(cross-sectional)-中线各点的法向切面。,第一节 平面线形,公路平面设计的主要内容：根据规划确定路线的大致走向；确定其具体方向；选择合适的平曲线半径；保证必须的行车视距。,一、平面线形组成 第一节 平面线形,平面线形的组成要素有直线、圆曲线、缓和曲线。,一、平面线形组成 第一节 平面线形,1.直线特点：里程短，运营经济，行车视距良好，乘坐平稳、舒适。长度限制：两同向曲线间的直线过短会造成“断背曲线”，对行车不利。过长直线易引起驾驶员的麻痹和疲劳。,一、平面线形组成 第一节 平面线形,2.曲线,一、平面线形组成 第一节 平面线形,(1)圆曲线特点：适应地形的变化。,一、平面线形组成 第一节 平面线形,(2)平曲线半径的选择汽车在公路曲线上行驶，受到重力和离心力的作用。离心力的产生，会使汽车向外滑移或有倾覆的危险。离心力大小：,一、平面线形组成 第一节 平面线形,(3)缓和曲线缓和曲线-是指在直线与圆曲线之间或者半径相差较大的两个转向相同圆曲线之间设置的一种曲率连续变化的曲线。作用：使离心力从直线段的零逐渐变化到圆曲线的定值，从而有利行车稳定和易于驾驶转向操作。,一、平面线形组成 第一节 平面线形,3.直线与曲线的组合(1)同向曲线定义：两相邻曲线方向相同。同向曲线所夹直线长度要求不小于设计速度（单位：km/h）的6倍，以免形成断背曲线。,一、平面线形组成 第一节 平面线形,断臂曲线之害,一、平面线形组成 第一节 平面线形,(2)反向曲线转向不同的两相邻曲线。反向曲线所夹直线长度要求不小于设计速度（单位：km/h）的2倍。半径很大且不设超高的反向曲线可直接连接。,一、平面线形组成 第一节 平面线形,一、平面线形组成 第一节 平面线形,(3)复曲线定义：两个或两个以上半径不同，转向相同的圆曲线相连接或插入缓和曲线相连接的平曲线。,一、平面线形组成 第一节 平面线形,(4)回头曲线由一个主曲线和两个辅助曲线组成。适用于山区地面自然坡度很陡，延长路线以降低纵坡度。,一、平面线形组成 第一节 平面线形,一、平面线形组成 第一节 平面线形,避免长直线的尽头接小半径曲线，特别避免长直线下坡尽头接小半径平曲线。,二、视距的保证 第一节 平面线形,为了保证行车安全，驾驶员应能随时看到路面前方一定距离的障碍物或迎面来车，以便及时刹车或绕过。汽车在这段时间内沿公路路面行驶的必要安全距离，称为行车视距。行车视距按行车状态不同分为停车视距、会车视距和超车视距。,二、视距的保证 第一节 平面线形,1.停车视距定义：汽车在公路上行驶，当驾驶员发现路面前方有障碍物，经判断后，采取制动措施，使汽车在障碍物前停止所需的最短距离。由反应距离、制动距离和安全距离三部分组成。,二、视距的保证 第一节 平面线形,2.会车视距 在同一车道上对向行驶的汽车能及时刹车所必须的最短安全距离。一般为停车视距的2倍。,二、视距的保证 第一节 平面线形,3.超车视距 指汽车行驶时为超越前车所必须的视距，是从车开始加速驶离原车道起至见对面来车后安全驶回原车道所必须的最短安全距离。,二、视距的保证 第一节 平面线形,视距的运用：高速公路与一级公路采用分向分车道行驶，不存在会车问题，只考虑停车视距。其他等级公路除必须保证会车视距外，对向行驶的双车道公路应根据需要，结合地形在适当的距离内设置具有超车视距的路段。(1)平曲线上的视距保证,二、视距的保证 第一节 平面线形,二、视距的保证 第一节 平面线形,(2)竖曲线上的视距保证,一、路线纵断面图 第二节 纵面线形,通过公路中线的竖向剖面图称为路线纵断面图。它反映路中线的地面起伏和设计路线的坡度情况。地面线：根据道路中线上各桩的高程而点绘成的一条不规则的折线。反映原地面起伏变化情况。设计线：经技术上、经济上及美学上分析比较后确定的一条具有规则形状的几何线形，反映道路线形的起伏变化情况。设计线由直坡段及曲线段组成。,二、纵坡设计 第二节 纵面线形,直坡段有上坡（正坡+）、下坡（负坡-）之分。用坡度（%）及坡长（m）表示，坡长为直坡段的水平投影长。坡度：坡度线两端高差与其水平长度比值，用百分数表示。,二、纵坡设计 第二节 纵面线形,1.纵坡设计的基本要求(1)纵坡应满足汽车动力性能要求汽车在公路上行驶必须具备的条件：汽车的牵引力必须大于所有行驶阻力（空气阻力、升坡阻力、滚动阻力和惯性阻力）确定最大纵坡及坡长限制等技术指标；汽车的牵引力又小于或等于车轮与路面间的附着力。(2)纵坡应满足汽车的使用性能要求(3)纵坡应与地形相适应，与环境相配合。(4)纵坡应有一定的平顺性，起伏不宜过于频繁，也不宜连续采用极限长度的陡坡。,二、纵坡设计 第二节 纵面线形,2.最大纵坡与最小纵坡的确定纵坡过陡，上坡时车速会降低，下坡时制动次数增多。为有利排水，纵坡不得小于0.3%。3.合成坡度设有超高时弯道上，路线纵坡与超高横坡所合成的坡度。,二、纵坡设计 第二节 纵面线形,4.高原纵坡折减海拔较高的高原地区，汽车发动机的功率因空气稀薄而减小，相应地降低了汽车的爬坡能力；另外，在高原地区因气压低而使汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。因此，纵坡需要折减。5.坡长限制(1)陡坡坡长限制坡长限制是根据汽车的动力性能决定的。不宜过长。,二、纵坡设计 第二节 纵面线形,缓和坡段当连续陡坡长度大于最大坡长限制的规定值时，应在不大于最大坡长所规定的长度处设置纵坡不大于3的坡段，称为缓和坡段。(2)最短坡长限制 过短，则变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，影响行车平顺性。,三、路线竖曲线 第二节 纵面线形,为保证行车安全、舒适以及视距的需要，而在变坡处设置的纵向曲线，即为竖曲线。纵断面上两相邻不同坡度线的交点称为变坡点坡度角=i2-i1 为“+”，凹形竖曲线为“-”，凸形竖曲线,三、路线竖曲线 第二节 纵面线形,2.竖曲线半径的选择1)凹型竖曲线极限最小半径 从限制离心力不致过大考虑 从汽车夜间行驶前灯照射距离考虑 从保证跨线桥下的视距考虑2)凸型竖曲线极限最小半径从失重不致过大考虑 从保证纵面行车视距考虑,四、平、纵面线形组合 第二节 纵面线形,1.竖曲线与平曲线重合平曲线和竖曲线的顶点一一对应，且平曲线比竖曲线长，使竖曲线在平曲线范围内。,四、平、纵面线形组合 第二节 纵面线形,2.平曲线与竖曲线半径大小保持均衡在平曲线半径小于1000m的情况下：R平:R竖=1:1020 3.不要在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线。4.避免纵面线形反复凸凹在一个平曲线范围内。,第三节 路线横断面,横断面是垂直于路中线的方向作的垂直剖面，它反映路基的形状和尺寸，是公路设计的技术文件之一。公路的横断面包括路基、路肩、中间分隔带、边坡、边沟等，它们是直接与行车有关的。,第三节 路线横断面,一、路幅类型 第三节 路线横断面,路幅是指两侧路肩外缘之间的部分，可分为单幅路和双幅路两种。1.单幅路 单幅单车道 单幅双车道,一、路幅类型 第三节 路线横断面,单幅双车道,一、路幅类型 第三节 路线横断面,2.双幅多车道,二、路幅组成 第三节 路线横断面,路幅是由行车带、路肩、中间分隔带和路拱等组成。,二、路幅组成 第三节 路线横断面,路幅组成,二、路幅组成 第三节 路线横断面,1.行车带宽度 行车带主要供机动车辆行驶，行车带宽度包括车厢宽度和富余宽度，一般为3.53.75m。车道数的多少由交通量和通行能力确定。2.路肩宽度 单幅度或双幅度路均要设置路肩。路肩主要是保护路面和绿化用，同时供发生路障的汽车临时停放以及供行人和非机动车来往用。,二、路幅组成 第三节 路线横断面,3.中间带中间带是由两条左侧路缘带及中央分隔带组成，路缘带的设置应起到诱导视线的作用。高速公路必须设置中间带，一级公路一般应设置中间带，当受到特殊条件限制时可不设中间分隔带，但必须设置分隔设施。,二、路幅组成 第三节 路线横断面,4.公路横坡（路拱）在公路的直线段时，为使路上的地面水迅速排除，保证行车安全，公路上应设置横坡。行车道的路拱横坡通常为1%4%。路肩横坡比路拱横坡大1%。,三、平曲线的超高和加宽 第三节 路线横断面,1.超高：汽车在圆曲线上行驶时，受横向力或离心力作用会产生滑移或倾覆，为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力，保证汽车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡。,三、平曲线的超高和加宽 第三节 路线横断面,2.曲线上的路面加宽 汽车在弯道上行驶时，前轴外轮的轨迹曲率半径大，后轴内轮的轨迹曲率半径小，则汽车在弯道上行驶所需的宽度比直线上行驶的宽度大。因此，当平曲线半径小于等于250m时，应在平曲线内侧加宽路面。,第四节 公路定线与现场勘测,选线：应包括确定路线基本走向、路线走廊带、路线方案、选定线位等全过程。不同的设计阶段选线的重点不同，随设计阶段的进展选线应不断优化。工程可行性研究、初步设计、施工图设计，后一阶段是前一阶段工作的继续、深化。,一、选线 第四节 公路定线与现场勘测,1.平原微丘：平原主要是指一般平原、山间盆地、高原等地形平坦地区，其地形特征是地面起伏不大。路线特征：平面线形顺直，弯道转角一般较小，平曲线半径较大，在纵面上，坡度平缓，以低路堤为主。设计要点：以方向为主导，正确绕避平面上的障碍。合理确定路基设计高度。注意避免纵坡起伏过于频繁，但也不应过于平缓，而造成排水不良。,一、选线 第四节 公路定线与现场勘测,2.山岭区：以安排纵坡为主。1）沿溪线,一、选线 第四节 公路定线与现场勘测,2）越岭线,一、选线 第四节 公路定线与现场勘测,自然展线,一、选线 第四节 公路定线与现场勘测,回头展线,一、选线 第四节 公路定线与现场勘测,一、选线 第四节 公路定线与现场勘测,螺旋展线,一、选线 第四节 公路定线与现场勘测,引桥螺旋展线实例,一、选线 第四节 公路定线与现场勘测,3)山岭重丘注意横向填挖的平衡。平、纵、横三方面应综合考虑。高路堤或高架桥的直穿方案和当地的整田造林及水利规划相结合。采用车道分离的设线方式。,整体式断面,一、选线 第四节 公路定线与现场勘测,分离体式断面,二、选线的方法 第四节 公路定线与现场勘测,纸上定钱现场定线运用遥感、航测、GPS、数字技术等新技术确保勘察广度、深度、质量，避免遗漏有价值的比较方案,二、选线的方法 第四节 公路定线与现场勘测,直线设计法,曲线设计法,平曲线定线方法,直线设计法,曲线设计法,挖方方案,设置隧道,深挖方案与隧道方案对比,二、选线的方法 第四节 公路定线与现场勘测,拆除广告牌，视线通透。点缀植树，近、远景自然过渡。,二、选线的方法 第四节 公路定线与现场勘测,