第三章道路平面与纵断面线形设计

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1、n本章主要介绍道路平纵线形设计的基本理论和方法。学习构成道路线形的基本要素及这些要素的设计要求，掌握设计成果的整理。第三章 道路平面与纵断面线形设计3 路线设计的任务路线设计的任务在调查研究掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工作费用最省的路线一路线(route)的概念1线形几何学线形几何学-研究道路所在空间曲线的几何特性（如几何构成，几何形状，几何元素关系等）及各种线形路用特性的一门学科。2公路平纵横的概念公路平纵横的概念路线的平面-公路的中线在水平面上的投影。平面图（plan）-反应路线在平面上的形状、位置、尺寸的图形。路线的纵断面-路线的中线在、竖直面上的投影。

2、纵断面图（verticalprofilemap）-反应路线在纵断面上的形状、位置、尺寸的图形。道路的横断面-沿道路中线上任意一点作的法向剖面。横断面图（cross-sectionprofilemap）-反映道路在横断面上的结构、形状、位置、尺寸的图形。这个轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点上不出现错头和破折。其曲率的变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。如图33。其曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。如图32所示，二平面线形设计的基本要求1汽车行驶轨迹汽车行驶轨迹经过大量的观测研究表明，行驶中的汽车，其轨迹在几何性质上有以下特征： 4 路线设计的顺序路线设计的顺序

3、horizontalalignmentdesignverticalalignmentdesigncross-sectiondesign现代高等级道路一般采用图34类型的平面线形。直线(line)；圆曲线(circularcurve)；缓和曲线(transitioncurve)。称之为“平面线形三要素”。2平面线形要素平面线形要素2行车方向明确，行驶受力简单，驾驶操作简易。一直线的特点1路线便捷，两点之间以直线为最短。3测设简单，施工容易。4过长的直线易使驾驶人感到单调、疲倦，难以目测车间距离，于是产生尽快驶出直线的急燥情绪，易超车。5直线线形大多难于与地形相协调。 1下述路段可采用直线：下述路

4、段可采用直线：受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地；市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线为条为主的地区；长大桥梁、隧道等构造物路段；路线交叉点及其前后；双车道公路提供超车的路段。二直线的运用 AustraliaArizona合宁高速 B A C K 2 直线的应用直线的应用 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，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施并注意下述问题：之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施并注意下述问题： 长直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更易导致高速度长直线上纵

5、坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更易导致高速度 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一些缓和两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种树种或设置一定或设置一定建筑物、建筑物、 雕塑雕塑、广告牌广告牌等措施，以改善单调的景观。等措施，以改善单调的景观。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力等安全措施 德国和日本规定直线的最大长度（以米计）为德国和日本规定直线的最大长度（以米计）为2020

6、v v，前苏联为，前苏联为8 8kmkm，美美国为国为180180s s行程。我国地域辽阔，地形条件在不同的地区有很大的不同，对直行程。我国地域辽阔，地形条件在不同的地区有很大的不同，对直线最大长度很难作出统一的规定。线最大长度很难作出统一的规定。 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2020V V是可以是可以的；在景色单调的地点最好控制在的；在景色单调的地点最好控制在2020V V以内；而在特殊的地理条件下应特殊以内；而在特殊的地理条件下应特殊处理。处理。无论是高速公路还是一般公路在任何情况下都要避免追求长直线的错误无论是高

7、速公路还是一般公路在任何情况下都要避免追求长直线的错误倾向倾向3 “长直线长直线”的量化的量化 1 同向曲线同向曲线(adjacent curve in one direction)间的直线最小长度间的直线最小长度 互相通视的同向曲线间若插以短直线，容易产生把直线和两端的曲线看成互相通视的同向曲线间若插以短直线，容易产生把直线和两端的曲线看成为反向曲线的错觉，当直线过短时甚至把两个曲线看成是一个曲线，这种线形为反向曲线的错觉，当直线过短时甚至把两个曲线看成是一个曲线，这种线形破坏了线形的连续性，且容易造成驾驶操作的失误，通常称为破坏了线形的连续性，且容易造成驾驶操作的失误，通常称为断背曲线断背

8、曲线。设计。设计中应尽量避免。中应尽量避免。规范推荐同向曲线间的最短直线长度以不小于规范推荐同向曲线间的最短直线长度以不小于6 6v v为宜。为宜。 2反向曲线反向曲线(reverse curve)间的直线最小长度间的直线最小长度 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员转向操作的需要如无缓和曲线时，宜设置一定长度的直线。及驾驶员转向操作的需要如无缓和曲线时，宜设置一定长度的直线。规范规定反向曲线间最小直线长度（以规范规定反向曲线间最小直线长度（以m m计）以不小行车速度（以计）以不小行车速度（以km/hk

9、m/h计）的计）的2 2倍倍为宜。为宜。三直线的最小长度 圆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，使用十圆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。分普遍。圆曲线的几何元素（见图圆曲线的几何元素（见图3 37 7）为：）为：一圆曲线的几何元素(geometry element) 2aRtgT=aRaRL01745. 0180=) 1-2(secaRE=LTJ-2=T1 1确定半径的理论依据确定半径的理论依据)(1272hiVR二曲线半径curve radius 1 1确定半径的理论依据确定半径的理论依据2最小半径的计算最小半径的计算3圆曲线

10、最大半径圆曲线最大半径 横向力系数横向力系数的确定的确定行车安全行车安全 要求横向力系数低于轮胎与路面之间所能提供的横向摩阻系数f： f (32)增加驾驶操纵的困难 轮胎产生横向变形，增加了汽车在方向操纵上的困难。增加燃料消耗和轮胎磨损 的存在使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。行旅不舒适值过大，增加了驾驶者在弯道行驶中的紧张。对于乘客来说，值过大，增加了驾驶者在弯道行驶中的紧张。对于乘客来说，值的增大值的增大，同样感到不舒适，乘客随，同样感到不舒适，乘客随的变化其心理反应如下。的变化其心理反应如下。当当400050005000折减值（%）123四四 最小纵坡最小纵坡为使道路上行车快速、安全和通畅

11、，希望道路纵坡设计的小一些为好。但是，在长路堑、低填以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。五五 坡长限制坡长限制最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺的要求考虑的。如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减中的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出从路容美观、相临两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最短长度。通常取910秒的行程距离。1最短坡长限制最短坡长限制最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。纵坡大，坡长较长的时候