公路平面設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1 公路平面設(shè)計(jì) 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 第三章 公路平面設(shè)計(jì) 第 3 概述 道路是一條三維空間的實(shí)體，它是由路基、路面、橋梁、涵洞、隧道和沿線設(shè)施所組成的線形構(gòu)造物。一般所說的路線，是指道路中線的空間位置。路線在水平面上的投影稱作路線的平面線形，由直線、圓曲線和緩曲線構(gòu)成。路線設(shè)計(jì)是指確定路線空間位置和各部分幾何尺寸的工作。為方便設(shè)計(jì)，路線設(shè)計(jì)分解為路線平面設(shè)計(jì)、路線縱斷面設(shè)計(jì)和路線橫斷面設(shè)計(jì)，三者既相互配合，同時(shí)更要與地形、地物、環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)。 直線具有距離短、方向明確、線形易于布的優(yōu)點(diǎn)，可作為平原區(qū)的主要線 形要素。但過長的直線又易引起駕駛員的單調(diào)和疲勞，出現(xiàn)過高的車速，因此有必要避免使用過長的直線，并注意與地形、地物、環(huán)境相適應(yīng)。 在平面線形上，圓曲線是使用最多的基本線形。 圓曲線在現(xiàn)場容易設(shè)置，可以自然地表明方向的變化。采用平緩而適當(dāng)?shù)膱A曲線，即可引起司機(jī)的注意，又起到誘導(dǎo)視線的作用。圓曲線具有一定的半徑，在透視圖中的形狀為橢圓 （如圖 。 在直線和圓曲線之間或在不同半徑的兩圓曲線之間，采用曲率半徑不斷變化的緩和曲線以適應(yīng)汽車駛軌跡。緩和曲線的作用是緩和人體感到的離心加速度的急劇變化，且使駕駛員容易做到均勻的操作方向盤，提高視覺的平順度及線形的連續(xù)性。緩和曲線的曲率從為零漸漸地向某一定值變化，使圓曲線與直線平順地銜接 （如圖 。 第 3 線路總體設(shè)計(jì)和選線原則與要點(diǎn) 一、選線原則 路線設(shè)計(jì)應(yīng)在公路建設(shè)項(xiàng)目工程可行性研究報(bào)告所選定的路線走向和主要控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。首先，要作出總體設(shè)計(jì)，這主要包括；確定地形類別和計(jì)算行車的速度，確定車道數(shù)以及城鎮(zhèn)或其他路線連接線交叉的地點(diǎn)、方式等?？傮w設(shè)計(jì)為具體選線提出了要求、基本方向和規(guī)模，選線是總體設(shè)計(jì)的具體化，在選線時(shí)要注意掌握以下原則。 2 1比選原則 選線是一項(xiàng)技術(shù)性、綜合性強(qiáng)，且復(fù)雜的工作，即使設(shè)計(jì)者主觀上有完美的設(shè)想，也難免使實(shí)際線路存在不足，發(fā)現(xiàn)優(yōu)劣的最佳途徑，就是比較選擇。在路線設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，應(yīng)用各種先進(jìn)手段，對(duì)路線方案做深入細(xì)致的研究，在多方案論證比選的基礎(chǔ)上，選定路線最優(yōu)方案。 2安全原則 公路的選線必須考慮在正常使用的情況下，不會(huì)有大的破壞。影響公路的自然因素很多， 特別是滑坡、崩塌、軟土等地質(zhì)不良地段，應(yīng)慎重對(duì)待。為確保公路安全，選線時(shí)應(yīng)避讓或選擇合適位置，縮小穿越范圍，并采取必要的工 程措施。 3均衡原則 公路的造價(jià)隨公路功能和技術(shù)指標(biāo)的變化而變化。例如，為了良好的線形有些地段就需 要多占農(nóng)田，縱坡坡度設(shè)計(jì)較小，就需要增加填挖方數(shù)量等等。我們總是在道路的功能和指標(biāo)與道路的造價(jià)和代價(jià)之間尋求一個(gè)平衡點(diǎn)，使對(duì)立的兩個(gè)方面達(dá)到統(tǒng) 。不同時(shí)期人們有不同的均衡觀念，現(xiàn)在許多人認(rèn)識(shí)到在公路設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮環(huán)境保護(hù)。 4 協(xié)調(diào)原則 公路不僅具有使用上的功能，而且具有美學(xué)和景觀上的要求協(xié)調(diào)是美的基本要素，公路內(nèi)部之間以及內(nèi)部與外部之間的協(xié)調(diào)是保證人們?cè)谏砩嫌邪踩小?舒適感的重要因素。其中內(nèi)部協(xié)調(diào)是指縱面、平面線形視覺的連續(xù)性和縱面、平面立體協(xié)調(diào)；外部協(xié)調(diào)是指公路與周圍環(huán)境景觀的協(xié)調(diào)和宏觀的路線位置與自然的協(xié)調(diào)。 5環(huán)保原則 選線應(yīng)重視環(huán)境保護(hù)，應(yīng)盡量減小由于公路修筑以及汽車運(yùn)行所產(chǎn)生的影響與污染 路線對(duì)自然景觀與資源的影響，噪聲對(duì)居民的影響等。 二、自然因素與路線的相互影響 3 自然條件對(duì)路線的影響因素很多，主要有地形、地質(zhì)、氣候、水文、土壤及植物覆蓋等，這些因素可能引起公路的塌方、滑坡等，造成水土 流失，土壤質(zhì)量和地質(zhì)條件的不穩(wěn)定。因此，要分析這些因素對(duì)公路的影響，以確保公路的安全和自然環(huán)境的良好。 1自然條件對(duì)路線的影響 地形對(duì)路線的線形、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工程造價(jià)的影響較大，特別是在山區(qū)，由于高差大，坡陡彎急，為了滿足公路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，就必然產(chǎn)生填挖土石方，人工構(gòu)造物等。如高填方、隧道、擋土墻等，這在很大程度上影響了路線的走向和線形。 地質(zhì)條件也是影響線路的重要因素。公路的安全首先來自公路的穩(wěn)定，公路的穩(wěn)定又直 接受地質(zhì)構(gòu)造的影響，如遇不良地質(zhì)現(xiàn)象 (軟土、泥沼等 )就需要付出更大的代 價(jià)，以保證路基的穩(wěn)定。此外，不同的土石類型決定了土石方工程施工的難易程度和筑路材料的來源。水文地質(zhì)反映了地下水的活動(dòng)規(guī)律，地下水位的高度影響路基的干濕狀態(tài)，也影響橋涵地基的穩(wěn)定，特別是在橋位選擇、孔徑確定和防護(hù)工程、排水系統(tǒng)等方面，水文情況往往起著關(guān)鍵因素。 土壤的性質(zhì)又決定了路基的形狀和尺寸路基的邊坡坡度應(yīng)根據(jù)土的物理力學(xué)性質(zhì)結(jié)合 其他因素綜合考慮，如粉質(zhì)土和粘質(zhì)土的物理力學(xué)性質(zhì)不同，它們的密實(shí)程度不同，路塹所選擇的邊坡坡度就不同。同理，巖石的種類和風(fēng)化程度不同，公路的工程量也會(huì)隨之變化。地面植 物覆蓋影響暴雨的徑流和水土流失程度，而流量的大小是控制橋涵孔徑和其他排水設(shè)施設(shè)計(jì)的因素之一。 2公路對(duì)自然環(huán)境的影響 公路施工和養(yǎng)護(hù)都需要大量的水，并且對(duì)水的質(zhì)量還有一定的要求，如路基壓實(shí)、混凝土拌合、構(gòu)造物的養(yǎng)護(hù)等，在我國一些水資源供需矛盾突出的地方，公路的施工對(duì)水資源會(huì)產(chǎn)生一定的影響。 公路的修建會(huì)形成對(duì)原有水分循環(huán)路徑的阻隔，如河道改置，從而造成下游來水減少，引起生態(tài)的變化。路線經(jīng)過的河道也有可能受到路線的影響，產(chǎn)生沖刷、積水、漫掩，進(jìn)而損壞農(nóng)田。 公路對(duì)土壤退化的影響主要原 因是水土流失。在公路建設(shè)中，取地、借地、棄地會(huì)使土壤發(fā)生水遷移，機(jī)械遷移，植被受到破壞，這些變化會(huì)引起土壤質(zhì)量的下降，造成土壤的理化特性和凈化能力的減弱。自然條件與路線的相互影響是相輔相成的，彼此密切聯(lián)系，并經(jīng)常處于相互作用和不斷變化的過程中。因此，在選線時(shí)應(yīng)周密調(diào)查，綜合分析各種因素，使它們的相互作用向著一個(gè)良性循環(huán)的方向發(fā)展。 三、選線的方法與步驟 選線是一個(gè)由總體到具體，由淺人深的過程。一條公路的起終點(diǎn)和中間控制點(diǎn)確定以后， 可用多種方法把它 們連接起來，為了選出一條最合理的路線，選線一般要經(jīng)過三個(gè)步驟。 1全面布局 全面布局主要是解決路線的基本走向，即在起點(diǎn)、終點(diǎn)和中間大控制點(diǎn)之間按選線原則尋求最合理的路線走向。例如：沿溪線可以走不同的河岸；越嶺線可以展線或隧道穿越，每一種布局事實(shí)上就是提出了一種路線的基本走向，這一工作一般在視察時(shí)確定。路線布局是關(guān)系到公路“方向”的根本問題，否則線路選得再好，技術(shù)指標(biāo)定得再恰當(dāng)，仍然是一條不理想的線路。因此，布局前一定要認(rèn)真分析和研究周圍的地形、地質(zhì)等自然條件，通過踏勘形成完整的立體自然模型，為全面 布局提供必要的條件。 2逐段安排 逐段安排是在路線的基本走向確定以后，進(jìn)一步加密控制點(diǎn)，解決路線局部性方案的工 作。即在大控制點(diǎn)間結(jié)合地形、地質(zhì)、水文、氣候等條件，逐步確定小控制點(diǎn)的過程。通過 4 逐段安排，進(jìn)一步選定能提高路線標(biāo)準(zhǔn)和降低工程造價(jià)的有利路線帶從而解決路線的局部方案。例如：沿溪線是一次跨河還是多次跨河；越嶺線從埡口哪一側(cè)展線下山等，這一工作是通過初步測量完成的。 3具體定線 這是在逐段安排的小控制點(diǎn)之間，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合自然條件，綜合考慮平縱橫三個(gè)方面因素，適當(dāng)移動(dòng)交點(diǎn)，進(jìn)行穿線，具體定出路 線中線位置的工作。具體定線在詳測時(shí)進(jìn)行。 由此可見，選線是一個(gè)由粗到細(xì)的過程，只有布局合理，才能逐段安排到位；只有逐段安排恰當(dāng)，才有具體定線的結(jié)果，從而形成一個(gè)統(tǒng)一的整體它是根據(jù)技術(shù)指標(biāo)、自然條件、建筑材料、施工條件、工程造價(jià)、養(yǎng)護(hù)條件、營運(yùn)效益等綜合考慮的結(jié)果。 第 3 定 線 公路定線是指在選線布局中確定的“路線帶”范圍內(nèi)，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合地形、地質(zhì)等條件，綜合考慮平、縱、橫三方面的合理安排，最終確定公路中線的確切位置。 公路定線是公路測設(shè)中的關(guān)鍵，它不僅要解決工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面的問 題，還要解決公路與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)。以及工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、國家政策等因素的影響。因此，要求定線人員在把握定線技巧的基礎(chǔ)上，充分了解公路的使用任務(wù)、性質(zhì)和要求，吃透路線所經(jīng)地區(qū)的地形、地質(zhì)情況，通過幾個(gè)設(shè)計(jì)方案的比選、反復(fù)試線才能在眾多相互制約的因素中，定出一條最佳的路線設(shè)計(jì)方案。 公路定線根據(jù)公路等級(jí)、要求和條件，一般有紙上定線、實(shí)地定線和航測定線三種方法； 對(duì)技術(shù)等級(jí)高的、地形、地物復(fù)雜的路線，必須先紙上定線然后把紙上所定的路線敷設(shè)到實(shí)地上；實(shí)地定線就是省略了紙上定線這一步，直接在現(xiàn)場實(shí)地定線，一般適 用于公路等級(jí)較低和地形等條件簡單的路線；航測定線是利用骯攝像片、影像地圖等骯測資料，借助干航測儀器建立與實(shí)地完全相似的立體光學(xué)模型，在模型上直接定線。 一、紙上定線 紙上定線是指在大比例尺 (一般 1： 1000 和 1： 2000)地形圖上確定公路中線的位置。 公路定線按不同的地形條件，所要解決的重點(diǎn)不同。如平原微丘區(qū)的地形比較平緩，路線的縱坡一般不受高程限制，定線的重點(diǎn)是如何正確地繞越平面上的障礙，使控制點(diǎn)間的路線順直短捷；山嶺重丘地形復(fù)雜，高差大，橫坡陡，定線的重點(diǎn)是如何利用有利地形，安排好縱 坡，避免工程艱巨和不良地質(zhì)地段?，F(xiàn)以路線平、縱、橫面受限制較嚴(yán)的越嶺線為例，對(duì)紙上定線的方法與步驟闡述如下： 1擬定線路走向 在大比例尺地形圖上，根據(jù)路線的起、終點(diǎn)和中間控制點(diǎn)，仔細(xì)分析控制點(diǎn)間的地形、地質(zhì)及地物情況，選擇地勢平緩、山坡順直、河谷開闊及有利于回頭展線的地點(diǎn)等，擬定路線各種可能的走向，完成路線的總體布局。 2放坡試線 設(shè)等高線間距為 h，選用的平均坡度為 i 均 (視相對(duì)高差而定 )，則等高線 平距 a=h/i 均 。如圖 1示，從埡口 A 點(diǎn)開始， 使兩腳規(guī)的開度等于 a(比例與地形圖相同 ) 自上而下依次在等高線上截取 a， b， c，等點(diǎn)，直至 D 點(diǎn)附近。如果放到 D 點(diǎn)時(shí)其位置和標(biāo)高均接近 D 點(diǎn)，說明放坡試線方案成立，否則應(yīng)調(diào)整或修改走向重新放坡試線，直至方案成立 ,將己定 A， a， b， c， D 各點(diǎn)連成折線，稱為均坡線。 5 3定導(dǎo)向線 根據(jù)已得到的均坡線，分析路線所行經(jīng)地帶的地形、地物及工程艱巨情況，選擇出退讓或繞越的中間控制點(diǎn)。如圖 1均坡線在 B 處陡崖中間穿過，而且有利于設(shè)置回頭曲線的 C 點(diǎn)也沒有利用，為此必須將 B 和 C 兩處定為中間控制點(diǎn)， 調(diào)整 B、 C 兩處前后路線的縱坡，仿照上法在等高線上截取 a， b， c各點(diǎn)，將 A， a， b， c D 各點(diǎn)連成折線，稱為導(dǎo)向線。 4修正導(dǎo)向線 (1)根據(jù)導(dǎo)向線初步擬定出平面試線，注明平曲線半徑，量出地形變化特征點(diǎn)樁號(hào)及地面 標(biāo)高，繪制概略縱斷面團(tuán)，設(shè)計(jì)縱坡，計(jì)算出各樁號(hào)概略設(shè)計(jì)標(biāo)高。 (2)曲線型法：此法適用于以曲線為主的連續(xù)線形。具體定線時(shí)仍以修正導(dǎo)向線為基礎(chǔ)， 但定線的過程與直線型法相反。即根據(jù)導(dǎo)向線受地形、地物控制的寬嚴(yán)程度，先用不同的圓 弧分別去吻合曲線地段，定出圓曲線部分 然后在相鄰曲線之間用合適的緩和曲線順滑連 接。若相鄰圓曲線之間相距較遠(yuǎn)，可根據(jù)需要插入直線段，形成一條以曲線為主的連續(xù)平面 6 線形。 6縱斷面設(shè)計(jì) 路線確定以后，量出路中心線穿過每一等高線的樁號(hào)及高程繪制縱斷面圖，點(diǎn)繪地面線進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)。 紙上定線是一個(gè)反復(fù)試定線路的過程，平面試線的修改次數(shù)越多，最后所定路線的設(shè)計(jì)質(zhì)量越高，直到認(rèn)為再修改己得不到顯著效果時(shí)，紙上定線工作才算完成。 二、實(shí)地定線 實(shí)地定線是指設(shè)計(jì)人員在現(xiàn)場直接完成定線，定線的原則與紙上定線相同，但定線條件改變。實(shí) 地定線時(shí)，由于定線人員直接面對(duì)實(shí)際地形、地物、地質(zhì)及水文等具體情況，因此要求定線人員有一定的選線經(jīng)驗(yàn)，要不怕辛苦，不怕麻煩，要多跑、多看、多問，摸清路線所經(jīng)地帶的地形、地質(zhì)等變化情況，反復(fù)試定線路，才能定出好的路線。現(xiàn)仍以山區(qū)越嶺線為例，闡述實(shí)地定線的方法和步驟。 1 分段安排路線 在路線全面布局中所擬定的主要控制點(diǎn)之間，根據(jù)地形、地質(zhì)水文等情況，自上而下用粗略試坡的方法確定中間控制點(diǎn)，確定路線輪廓方案。 2放坡 放披是解決越嶺線中的縱坡合理分配問題，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)路線設(shè)汁的限制因素， 如最大縱 按平均坡度放坡：根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的平均坡度值 (按相對(duì)高差而定 )視具體地形確定適當(dāng)?shù)目v坡度，然后實(shí)地放坡。按平均坡度放坡只起到在一定長度范圍內(nèi)控制高差和水平距離的作用，優(yōu)點(diǎn)是放坡速度快，但沒有反映公路等級(jí)對(duì)平均縱坡的不同要求以及地形、地質(zhì)變化的情況。 按設(shè)計(jì)坡度放坡：根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的平均坡度恒 結(jié)合地 形、地質(zhì)、水文等具體情況分段，合理地?cái)M定縱坡，使放出的坡度基本上就是以后縱斷面的 設(shè)計(jì)縱坡。此法放坡時(shí)工作量大，但能 使實(shí)地定線的準(zhǔn)確性提高，一般的越嶺線常用此法放坡。 放坡一般從最高控制點(diǎn) (如埡口 )開始，一人用帶角手水準(zhǔn)，對(duì)好選用縱坡的相應(yīng)傾斜角 度，立于控制點(diǎn)處，指揮前點(diǎn)人員手持花桿在山嘴、山坳等地形變化處、計(jì)劃變坡處及順直山坡上每隔一定距離定點(diǎn)，插上坡度旗，并在旗上注明選用的縱坡值。按上述方法定出的這些坡度點(diǎn)的連線與紙上定線的導(dǎo)向線作用相同，也稱導(dǎo)向線。放坡傳遞坡度時(shí)，耍估計(jì)平曲線的大概位置及半徑，以便考慮縱坡折減。對(duì)擬定要跨的山溝和要穿的山嘴或山脊放坡時(shí)要“跳”過去，否則會(huì)使放出的坡度與設(shè)計(jì)縱坡誤差太大，苦 難備對(duì)山溝或山嘴進(jìn)行繞越，則坡度要放緩，距離要打一定的折扣。 3與橫斷面進(jìn)行核對(duì) 放坡定出的坡度線 (即導(dǎo)向線 )主要是從縱坡安排方面考慮的，對(duì)路基穩(wěn)定特別是橫斷面 上的填挖方數(shù)量考慮較少。因此，還應(yīng)根據(jù)路基設(shè)計(jì)的要求，在坡度線上，選擇橫坡較陡或 7 高填、深挖的特征點(diǎn)位置，定出橫斷面方向上相應(yīng)特征點(diǎn) (如經(jīng)濟(jì)點(diǎn)、控制點(diǎn)、和路中線最合適的位置點(diǎn) )等，并插上標(biāo)志。 4穿線定交點(diǎn) 根據(jù)放坡所定的導(dǎo)向線和插上標(biāo)志的特征點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地穿線。穿線的應(yīng)在滿足平面線形要 求的前提下，盡可能多地靠近或穿 過導(dǎo)向線和各特征點(diǎn)，特別要注意穿過控制性嚴(yán)的點(diǎn)，裁彎取直，使路線平、縱、橫三個(gè)面配合協(xié)調(diào)，穿出與地形相適應(yīng)的若干直線，延伸相鄰兩條直線定出交點(diǎn)，即為路線的導(dǎo)線。穿線交點(diǎn)這一工作很重要，定線人員必須反復(fù)試插，多次修改，才能定出理想的路線。 5設(shè)置平曲線 路線導(dǎo)線確定以后，即可根據(jù)交點(diǎn)偏角及附近地形、地質(zhì)等情況，確定合適的平曲線半徑并敷設(shè)平曲線。 6縱斷面設(shè)計(jì) 根據(jù)有關(guān)外業(yè)資料，繪制縱斷面圖，進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)，詳見第三章第五節(jié)。 實(shí)地定線的縱坡設(shè)計(jì)， 般都是在平面已經(jīng)確定 的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。雖然實(shí)地定線時(shí)，已充分考慮了縱面及橫面的具體要求，但限于定線的經(jīng)驗(yàn)、視野以及對(duì)所經(jīng)地形、地質(zhì)的了解程度，定出的路線難免會(huì)顧此失彼，存在著一定的局限性。因此，實(shí)地定線的室內(nèi)縱坡設(shè)計(jì)，不僅要解決工程經(jīng)濟(jì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題還要實(shí)現(xiàn)平、縱面線形的配合和協(xié)調(diào)，這就要求設(shè)計(jì)人員不斷調(diào)整縱坡，通過反復(fù)試坡修改，才能取得滿意的結(jié)果。 在縱斷面設(shè)計(jì)中如果靠調(diào)整縱坡無法滿足要求時(shí)，則應(yīng)考慮調(diào)整平面線形。若平面線形改動(dòng)不大，可根據(jù)已有路線導(dǎo)線和橫斷面資料，繪制帶狀平面圖，通過紙上移線的辦法解決；若因工程經(jīng)濟(jì)與平、 縱面線形配合矛盾很大時(shí)平面線形必須作重大的改動(dòng)，此時(shí)應(yīng)按定線的具體要求，通過現(xiàn)場改線，重新定出路線。 三、紙上移線 （一）、紙上移線的條件 在公路定線過程中，往往由于定線時(shí)考慮不周、地形條件限制或其他原因，難免產(chǎn)生因 平面中線位置不當(dāng)致使工程量過大、標(biāo)準(zhǔn)或線形不夠理想等缺點(diǎn)。此時(shí)可在分析研究已定路線平、縱、橫圖紙資料的基礎(chǔ)上，考慮移動(dòng)路線，使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的要求，它對(duì)提高設(shè) 計(jì)質(zhì)量，降低工程費(fèi)用起著一定的作用。當(dāng)路線設(shè)計(jì)出現(xiàn)以下情況時(shí)，應(yīng)考慮紙上移線。 行。對(duì)紙上移線原因與情況，應(yīng)在紙上移線 平面圖上作扼要說明。 （ 二）、紙上移線的方法和步驟 1繪制移線路段大比例尺 (一般采用 1： 200 1： 500)路線平面圖，注出交點(diǎn)編號(hào)、曲線起、終點(diǎn)以及各樁位置，如圖 1示。 2 根據(jù)移線目的，在縱斷面圖上試定縱坡，算出各樁的填挖值。 3根據(jù)縱斷面圖上各樁填挖值，在橫斷面圖上找出各樁最經(jīng)濟(jì)或控制性的路基中心線 8 位置。量出偏移原中心線的距離 (即移距 )，分別用不同的符號(hào)標(biāo)記在平面圖上。 4在保證重點(diǎn)照顧一般的原則下，參照平面圖上標(biāo)記，經(jīng)反復(fù)試定修改，定出修改后的導(dǎo)線，即圖 1虛線。用正切法算出各交點(diǎn)偏角，并使移線與原線角度閉合。擬定平曲線半徑，計(jì)算平曲線要素，繪出平曲線。 5根據(jù)移線起點(diǎn)與原線樁號(hào)里程的對(duì)應(yīng)關(guān)系，推算移線后各新樁的樁號(hào)里程，算出長短鏈值，注在移線終點(diǎn)。 6按各樁在平面圖上的移距，在相應(yīng)各橫斷面圖上繪出移線后的中樁位置，并注明新樁號(hào)。 7根據(jù)橫斷面圖上移線的后中樁處的相對(duì)高差，在原縱斷面圖上點(diǎn)繪移線后地面線(用虛線表示 )重新設(shè)計(jì)縱坡及堅(jiān)曲線，如圖 示。 8 設(shè)計(jì)路基橫斷面，并計(jì)算土石方數(shù)量，如圖 1示。 9 四、平曲線半徑選定 無論是紙上定線還是實(shí)地定線，在路線定線后，定線人員還要根據(jù)路線交點(diǎn)實(shí)際情況，酌情選定平曲線半徑。公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：各級(jí)公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置平曲線。在選用平曲線半徑時(shí)應(yīng)與計(jì)算行車速度相適應(yīng)，并應(yīng)盡可能選用較大的平曲線半徑，一般情況下，宜選用大于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的不設(shè)超高的平曲線半徑，只有當(dāng)受地形、地物或其他條件限制時(shí)，方可采用小于一般最小半徑，不要輕易采用極限最小半徑。 平曲線半徑的選定，除要與彎道本身所在位置的地形、地物條件相適應(yīng)，使曲線沿理想的位置通過外，還要考慮 與彎道前后的線形標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)。如在長而陡的坡道下端和長直線中間不宜插設(shè)小半徑平曲線，以及在陡坡上設(shè)小半徑平曲線要考慮縱坡折減的影響等。對(duì)平曲線交點(diǎn)的選定，在本章紙上定線與實(shí)地定線中已有闡述，現(xiàn)將平曲線半徑選定的方法歸納加下： （一）、根據(jù)外距控制半徑 1在交點(diǎn)附近有地物，平曲線線位受地形、地物制約時(shí)，其半徑的選定通常可以用單交點(diǎn)法或雙交點(diǎn)法解決，平曲線預(yù)期通過的理想線位，一般是結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際予以首先確定然后按平曲線要素幾何關(guān)系來推算適應(yīng)上述線位要求的相應(yīng)半徑值。對(duì)于轉(zhuǎn)角不大線位受限制不嚴(yán)的平曲線彎道，通 常多采用單交點(diǎn)法，控制點(diǎn)位取曲線中點(diǎn) (根據(jù)預(yù)期中點(diǎn)線位至交點(diǎn)的實(shí)測距離 E 控 按下式計(jì)算 取整 R=80m 當(dāng) R 80m，。 a 46 38時(shí)，外距 E 面加寬值查公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為1m，能滿足要求。 如果單憑曲線中點(diǎn) (以判斷整個(gè)曲線是否與地形、地物全部吻合時(shí)，應(yīng)補(bǔ)點(diǎn)進(jìn)行復(fù) 核。如上例應(yīng)驗(yàn)核建筑物左上角是否阻礙路線，此時(shí)可自 A 點(diǎn)作切線的垂線交于 A 點(diǎn)，量得 A 至曲線起點(diǎn) (距離 x，然后按已定的平曲線半徑 R 值，按切線支距近似公式 y=y 值，從而定出曲線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)位 P 點(diǎn)，再根據(jù) 實(shí)有距離，即可判斷路線能否通過，如有妨礙，則應(yīng)重新調(diào)整半徑，使之滿足要求。 2用外距控制線位高低或工程數(shù)量 10 當(dāng)路線相鄰直線的等高線線位高程基本相同，此時(shí)平曲線部分的線位若能與相鄰直線大 致在同一高程上最為合適，若按此求得的平曲線半徑值符合公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，則即為所求。此外，當(dāng)路線繞越山嘴時(shí)，可按外距值的大小選擇平曲線半徑。其中 E 值越大，工程數(shù)量越大，具體選定半徑可根據(jù)公路等級(jí)高低合理確定。 （二）、用切線長控制半徑 平曲線半徑的選定， 除受地形、地物制約外，有時(shí)還應(yīng)考慮如何適應(yīng)前后線形的要求。如當(dāng)同向或反向曲線間直線長度較短時(shí)，為解決曲線敷設(shè)與銜接，通常采用限制切線長度的方法來推求平曲線半徑，如圖 1橋梁或隧道兩端的曲線起、終點(diǎn)到橋頭或隧道口應(yīng)留有一定長度的直線段，如圖 1此時(shí)平曲線半徑也應(yīng)根據(jù)切線來選定。 對(duì)采用單交點(diǎn)法選定平曲線半徑一般應(yīng)首先留出公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的直線長度 (當(dāng)反向或同向曲線徑向連接時(shí)，直線長度 D 0)，然后選定出地形、地物控制較嚴(yán)的一側(cè)曲線半徑，再根據(jù)切線差反算相鄰曲線半徑 ，計(jì)算公式為 圖 1復(fù)曲線半徑的選定，一般應(yīng)先定出受地形控制較嚴(yán)的一側(cè)曲線半徑，然后反算相鄰曲 11 線半徑，要求曲線通過理想線位外，還應(yīng)注意兩相鄰曲線的半徑值不宜相差過多，其比值一般以不大于 為宜。 例 1如圖 1雙交點(diǎn)曲線。已知 50 30， 42 02， 9 15m試求平曲線半徑。 （ 三）、用曲線長控制半徑 當(dāng)已知交點(diǎn)偏角其他條件不受限制時(shí)，如果平 曲線半徑選得過小，則曲線長度太短顯然對(duì)行車不利。此時(shí)應(yīng)用平曲線的最短允許長度來控制半徑，其計(jì)算公式為 （ 1 式中： L 要求的平曲線長度， m。 例 1已知某交點(diǎn)偏角 a 15，若要使平曲線長度滿足 l 40m，求乎曲線半徑。 第 3 直線設(shè)計(jì) 直線是平面線形設(shè)計(jì)的基本要素之一，具有距離短、易布設(shè)等特點(diǎn)，在公路中使用最為廣泛。兩點(diǎn)之間以直線為最短，給人以短捷、直達(dá)的良好印象，加之汽車在直線上行駛受力簡單， 方向明確，駕駛操作簡易。但直線線形缺乏靈活性，大多難于與地形、地物相協(xié)調(diào)；強(qiáng)定直線，往往造成工程量大，破壞自然條件。過長的直線易使駕駛?cè)藛T感到單調(diào)、疲倦，難以目測車間距離，易于產(chǎn)生盡快駛出直線的急路躁情緒。長直線還容易導(dǎo)致致高速行駛，危及交通安全。 下述路段可適宜采用直線：（ 1）不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的開闊谷地；（ 2）市鎮(zhèn)及其近郊，或規(guī)劃方正的農(nóng)耕區(qū)等以直線條為的地區(qū)；（ 3）長大橋梁、隧道等式邏輯構(gòu) 12 造物物路段；（ 4）路線交叉點(diǎn)其前后；（ 5）雙車道公路提供超車的路段。 在設(shè)計(jì)中，過長和過短的直線都 不是好的線形。因此對(duì)直線的最大和最小長度都要加以限制。 1 直線的最大長度 關(guān)于直線的極限長度（最大與最小長度），從理論上求解是非常困難的，主要應(yīng)根據(jù)駕駛?cè)藛T的視覺效果和心理上的承受能力來確定，目前尚在研究中。各國都從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，通過調(diào)查確定限制最大直線長度。如德國規(guī)定不超過計(jì)算行車速度（ Km/h）的 20 倍，原蘇聯(lián)規(guī)定為 8國為 3我國已建成的位于平原微丘區(qū)的十多條高速公路的直線長不超過 3200m；沈大高速公路多處出現(xiàn) 5 8長直線，最大 13國內(nèi)外調(diào)查研究結(jié)果，最大直 線長度為以汽車按計(jì)算行車速行駛 70s 左右的距離控制為宜。 經(jīng)過對(duì)不同路段，按 100km/h 的行駛車速對(duì)駕駛?cè)藛T和乘客調(diào)查其心理反應(yīng)和感受，有如下結(jié)果： （ 1）位于城市附近的道路，作為城市干道的一部分，由于路旁高大建筑和多彩的城市風(fēng)光，無論路基高低均被納入視線范圍，駕駛員和乘客無直線過長希望駛出的不良反應(yīng)； （ 2）位于鄉(xiāng)間平原區(qū)的公路，隨季節(jié)和地區(qū)不同，駕駛?cè)藛T有不同反應(yīng)。北方的冬季，綠色枯萎，景色單調(diào)，太長的直線使人情緒被納入受到影響。夏天稍許改善一些，但駕駛?cè)藛T加速行駛希望盡快駛完直線的心理普遍存在； （ 3）位于大戈壁，大草原的公路，直線長度可達(dá)數(shù)十公里，司乘人員極度疲勞。車速超過設(shè)計(jì)速度很多。但在這種特殊的地形條件下，除了直線別無其它選擇，人為設(shè)置彎道不但不能改善其單調(diào)，反而增加路線長度。 由此看來，直線的最大長度，在城鎮(zhèn)附近或其它景色有變化的地點(diǎn)大于 20v 是可以接受的；在景色單調(diào)的地點(diǎn)最好控制在 20v 以內(nèi)；而在特殊的地理?xiàng)l件下應(yīng)特殊處理，若作某種限制看來是不現(xiàn)實(shí)的。直線 的最大長度應(yīng)與地形相適應(yīng)，與景觀相協(xié)調(diào)，不強(qiáng)定長直線，也不硬性設(shè)置不必要的曲線。 當(dāng)采用長的直線形時(shí)，為彌補(bǔ)景觀單調(diào)之缺陷，應(yīng)結(jié)合沿線 具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施并注意下述問題： （ 1）在長直線上縱坡不宜過大，因長直線再加下陡坡行駛更易導(dǎo)致高速度； （ 2）長直線與大半徑，凹形豎曲線組合為宜，這樣可以使生硬呆板的直線得到一些緩和； （ 3）道路兩側(cè)地形過于空曠時(shí)，宜采取植不同樹或設(shè)置一定建筑雕廣告牌等措施，以改善單調(diào)的景觀。 （ 4）長直線或長下坡盡頭的平曲線，除曲線半徑、超高、視距等必須合規(guī)定外，還必須采取設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能力等安全措施。 2 直線的最小長度 考慮到線形的連續(xù)和駕駛的方便，相鄰兩曲線之間應(yīng)有一定的直線長度。 （ 1）同向曲線間的 直線最小長度 互相通視的同向曲線間若插以短直線，容易產(chǎn)生把兩個(gè)曲線看成是一個(gè)曲線的錯(cuò)覺，破壞了線形的連續(xù)性，易于造成駕駛操作的失誤，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免。由于這種線形組合所產(chǎn)生的缺陷是來自駕駛員的錯(cuò)覺，所以若將兩曲線拉開，也就是限制中間直線的最短長度，使對(duì)向曲線在駕駛員的視覺以外則可以避免上述缺點(diǎn)。大量的觀測資料證明，行車速度愈高，司機(jī)愈是注視遠(yuǎn)處的目標(biāo)，這個(gè)距離在數(shù)值上大約是計(jì)算行車速度 v(以 km/h 計(jì) )的 6 倍（以m 計(jì)），所以同向曲線間的最短直線長度以不小于 6v 為宜。這種要求在車速較高的道路（ v 60km/h）上宜盡可能保證，而對(duì)于低速道路（ v 40km/h）的 2 倍為宜。在受到條件限制時(shí)， 宜將在同向曲線間插入大半徑曲線或?qū)汕€作成復(fù)曲線、卵形曲線或 C 形曲線。 13 （ 2）反向曲線間的直線最小長度 兩相反圓曲線之間，考慮到為設(shè)置超高和加寬緩和的需要以及駕駛?cè)藛T轉(zhuǎn)向操作的需要，其間的直線最小長度（以 m 計(jì)）以不小于計(jì)算行車速度（以 km/h 計(jì)）的 2 倍為宜。當(dāng)直線兩端高設(shè)有緩和曲線時(shí)，可直接相連構(gòu)成 S 曲線，即兩個(gè)反向圓曲線用緩和曲線直接相連。 三、四級(jí)公路上，兩相鄰反向曲線無超高、無加寬時(shí)，可徑相銜接；無超高有加寬時(shí)，中 間應(yīng)沒有長度不小于 10m 的加寬緩和段。工程特殊因難的山嶺重丘區(qū)，三、四公路設(shè)置超高時(shí)，中間直線長度不得小于 15m。 （ 3）相鄰回頭曲線間的直線最小長度 回頭曲線是指山區(qū)公路為克服高差在同一坡面上回頭展線時(shí)所采用的曲線。兩回頭曲線間，由一個(gè)回頭曲線的終點(diǎn)到下一個(gè)回頭曲線起點(diǎn)的距離，在二、三、四級(jí)公路上應(yīng)分別不小于 200m、 150m 和 100m。 第 3 圓 曲 線 各級(jí)公路和城市道路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置平曲線，而圓曲線是平面線形中的主要組成部分。在平面線形中的單曲線、復(fù)曲線、虛交點(diǎn)曲線和 回頭曲線等，一般都包括有圓曲線：圓曲線由于與地形適應(yīng)性強(qiáng)、可循性好、線形美觀和易于測設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，使用十分普遍。 圓曲線 回頭曲線 一、計(jì)算公式及其影響因素 由第一章汽車行駛理論，根據(jù)汽車行駛在曲線上力的平衡式 (1知圓曲線半徑計(jì)算公式為 式中： v 各級(jí)公路的計(jì)算行車速度， km/h； u 最大橫向力系數(shù)； i 路拱橫向坡度， 以小數(shù)計(jì)。 從上式可知，圓曲線半徑越大橫向力系數(shù)就越小，汽車就越穩(wěn)定。所以從汽車行駛穩(wěn)定性出發(fā)，圓曲線半徑越大越好。但有時(shí)因受地形、地質(zhì)、地物等因素的限制，圓曲線半徑不可能設(shè)置得很大，往往會(huì)采用小半徑的圓曲線，這時(shí)如果半徑選用的太小，又會(huì)使汽車行駛不安全，甚至翻車。所以必須綜合考慮汽車安全、迅速、舒適和經(jīng)濟(jì)，并兼顧美觀，使確定的最小半徑能滿足某種程度的行車要求：這種最起碼的半徑數(shù)值，就是圓曲線的最小半徑限制值。公路工程技術(shù)標(biāo)推根據(jù)各級(jí)公路的不同要求，規(guī)定了圓曲線最小半徑有三 14 類：極限最小半徑、一 般最小半徑和不設(shè)超高的最小半徑。其中極限最小半徑主要滿足行車安全適當(dāng)考慮舒適性； 般最小半徑已具有較好的安全性和舒適性；不設(shè)超高的最小半徑是考慮即使不設(shè)超高也能保證其安全性和舒適性。 在一定車速 v 的條件下 , 要滿足三類最小半徑不同要求的安全性和舒適性關(guān)鍵在于橫向力系數(shù) u 值的合理確定。 (一 )行車安全性分析 汽車在彎道上安全行駛的必要條件是輪胎不會(huì)在路面上產(chǎn)生滑移：即要求橫向力系數(shù) u 要小于或等于輪胎與路面間的橫向摩阻力系數(shù) ，即 式中； 輪胎與路面的橫向摩阻系數(shù)，見表 1 (二 )舒適性分析 根據(jù)國內(nèi)外大量資料分析，乘客隨 u 值的變化其心理反應(yīng)如下： 當(dāng) u ，不感到有曲線存在，很平穩(wěn)，近似于在直線上行駛； 當(dāng) u ，感到有曲線存在，但尚平穩(wěn)； 當(dāng) u ，感到有曲線存在，略感不平穩(wěn)； 當(dāng) u ，感到明顯不平穩(wěn)； 當(dāng) u ，感到非常不平穩(wěn)有傾倒的危險(xiǎn)感。 由此可知，從乘客的舒適性出發(fā)， u 值以不超過 宜，最大不超過 (三 )經(jīng)濟(jì)性分析 在確定 u 值時(shí)，還應(yīng)考慮汽車運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)試驗(yàn) 分析，汽車在彎道上行駛與直線相比，存在著以下關(guān)系： 橫向力系數(shù) u 燃料消耗 ( ) 輪胎磨損 ( ) 0 100 100 110 220 115 300 120 390 綜上分析， u 值大小與行車安全、經(jīng)濟(jì)與舒適等密切相關(guān)。因此， u 值的選用應(yīng)根據(jù)行 車速度、圓曲線半徑及超高橫坡度的大小，在合理的范圍內(nèi)選擇。 二、圓曲線最小半徑確定 (一 )極限最小半徑 極限最小半徑是路線設(shè)計(jì)中各級(jí)公路所能允許的極限值，其 u 值的選用，主要滿足安全要求，兼顧舒適性，因此在非特殊困難的情況下，一般不輕易采用。 極限最小半徑可按下式計(jì)算 極限最小半徑所對(duì)應(yīng)的橫向力系數(shù)，見表 1 最大超高橫坡度，見表 1 極限最小半徑橫向力系數(shù)及超高橫坡度 取用表 表 1二 )一般最小平曲線半徑 15 為避免在路線設(shè)計(jì)時(shí)只考慮節(jié)約投資，不考慮線形的整體協(xié)調(diào)和今后提高公路等級(jí)而過多采用極限最小半徑的片面傾向，同時(shí)也要考慮在地形比較復(fù)雜的情況下不會(huì)過多地增加工程量，而且也具有充分的舒適感。為此，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了“一般最小半徑”。一般最小半徑可按下式計(jì)算 式中： R 一般 般最小半徑， m； 路拱超高橫坡度，見表 1 u 一般最小半徑所對(duì)應(yīng)的橫向力系數(shù)，見表 1般最小圓曲線半徑橫向力系數(shù)及超高橫坡度取用表 表 1三 )不設(shè)超高的最小圓曲線半徑 當(dāng)路面不設(shè)超高時(shí)，路拱為雙向橫坡度，與直線段的路拱橫坡度相同，當(dāng)路線某一半徑大于一定值時(shí)，即使汽車在圓曲線外側(cè)行駛也能獲得足夠的安全性和很好的舒適性。不設(shè)超高的最小圓曲線半徑可按下式計(jì)算 式中： R 免 不設(shè)超高最小半徑， m； 路拱橫坡度，二級(jí)及以上等級(jí)公路時(shí)，取 級(jí)以下公路時(shí)，取 u 不設(shè)超高橫向力系數(shù)，一般取 u 其中：“ ”表示汽車在公路圓曲線外側(cè)行駛。 根據(jù)公式計(jì)算并結(jié)合我國的具體情況，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各級(jí)公路的圓曲線半徑，如表 1示。 以上三種圓曲線最小半徑在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)考慮以下幾方面的要求： (1)一般情況下盡量選用大于或等于一般最小半徑，只有受地形限制及其他特殊困難時(shí)，才可采用極限最小半徑； (2)橋位處兩端設(shè)置圓曲線時(shí)，一般大于一般最小半徑； (3)隧道內(nèi)必須設(shè)置圓曲線時(shí)應(yīng)大于不設(shè)超高的最小半徑； 16 (4)長直線或陡坡 盡頭，不得采用小半徑圓曲線； (5)不論偏角大小，均應(yīng)設(shè)置圓曲線； (6)半徑過大也無實(shí)際意義，故一般宜小于 10000m。 例 1某平原區(qū)二級(jí)公路，計(jì)算行車速度 v 80km/h，試問該公路的極限最小半徑為多少 ? 解：按表 1知，橫向力系數(shù) u=據(jù)式 (1限最小半徑為： 公路工程技術(shù)標(biāo)淮規(guī)定為 250m(表 1 例 1山嶺重丘區(qū)三級(jí)公路，其設(shè)計(jì)車速 v 30km/h，試問該公路的 為多少 ? 解：按表 (1知，橫向力系數(shù) u 據(jù)式 (1般最小半徑為： 所以，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為 65m(表 1 例 1已知某平原區(qū)高速公路，其計(jì)算行車速度 v=120km/h，設(shè)該公路的路面橫坡度 5，試計(jì)算該公路不設(shè)超高的最小半徑為多少 ? 解：已知 u=據(jù)式 (1設(shè)超高的最小半徑公式： 由表 1知，不設(shè)超高最小半徑 R 5500m，與公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相符 合。 第 3 緩和曲線 緩和曲線是設(shè)置在直線與圓曲線之間或大圓曲線與小圓曲線之間，由較大圓曲線向較小圓曲線過渡的線形，是道路平面線形要素之一。它的主要特征是曲率均勻變化。公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，除四級(jí)公路可不設(shè)緩和曲線外，其他各級(jí)公路，當(dāng)平曲線半徑小于不設(shè)超高的最小半徑時(shí)，應(yīng)設(shè)緩和曲線。本節(jié)主要討論緩和曲線的作用、性質(zhì)、參數(shù)、長度和設(shè)計(jì)方法。 一、緩和曲線的作用與性質(zhì) (一 )緩和曲線的作用 1便于駕駛員操縱方向盤 汽車從直線進(jìn)入圓曲線，或從大半徑圓曲線駛?cè)胄“霃綀A曲線時(shí)，插入緩和曲線，可使汽車前輪轉(zhuǎn)向角逐漸從 0至 a 轉(zhuǎn)向，從而有利于駕駛員操縱方向盤保證安全行駛。 2滿足乘客乘車的舒適與穩(wěn)定，減小離心力變化 離心力的大小與汽車行駛的曲率半徑大小成反比在直線段中，離心力為零。在圓曲線上，離心力最大。當(dāng)插人緩和曲線時(shí)，因?yàn)榫徍颓€的曲率是逐漸變化的，可以消除離心 17 力的突變，從而保證乘客乘車舒適與穩(wěn)定。 3滿足超高、加寬緩和段的過渡，利于平穩(wěn)行車 當(dāng)圓曲線上有超高與加寬時(shí)，由直線段上無超高及加 寬過渡到主圓曲線的全超高及全加寬時(shí)，必須有一個(gè)緩和段而設(shè)置了緩和曲線可以通過緩和曲線完成超高及加寬的逐漸過渡。 式 (1汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的理論軌跡方程，從中可以得出兩個(gè)結(jié)論： 是該曲線上任一點(diǎn)的曲率半徑與該點(diǎn)至曲線起點(diǎn)距離成反比，它符合汽車在道路上的行駛軌跡；二是參數(shù) A 對(duì)某一曲線來說，是一個(gè)常救，但就整個(gè)公路線形而言，其實(shí)質(zhì)為一個(gè)放大倍數(shù)，它適應(yīng)于不同的情況，因此，需建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型來作為緩和曲線。 二、回旋線基本方程 從回旋線的數(shù) 學(xué)定義可知，其曲率半徑 隨曲線上某一點(diǎn)至該曲線起點(diǎn)之距離成反比 (即回旋線為曲率半徑 隨曲線長度增長而減小的曲線 )。即 18 式中： C 曲率與曲線長度的比例常數(shù)； 其余符號(hào)同前。 三、緩和曲線最小長度 汽車在緩和曲線上行駛時(shí)，要有足夠的緩和曲線長度，以保證駕駛員操縱方向盤所需的時(shí)間、限制離心加速度的增長率及滿足設(shè)置超高與加寬過渡等的要求。 1根據(jù)離心加速度變化率求緩和曲線最小長度 為了保證乘客乘車的舒適性，就需控制離心力的變化率。 離心加速度平均增長率， m/ a 離心加速 度的變化率， m/ t 汽車在緩和曲線上行駛的時(shí)間， s，一般取用 t=3s。 確定緩和曲線最小長度時(shí)，我國公路設(shè)計(jì)中采用 2依駕駛員操縱方向盤所需時(shí)間求緩和曲線長度 試驗(yàn)表明，駕駛員在緩和曲線上操縱方向盤的最合適時(shí)間為 t=35s，我國采用 t=3s，所以緩和曲線最小長度為 式中： v 計(jì)算行車速度， km/h。 19 上式表明最短的緩和曲線與半徑的大小無關(guān)，即使平曲線半徑較大，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，也應(yīng)有個(gè)轉(zhuǎn)變過程，因而式 (1高等級(jí)公路設(shè)置 緩和曲線的校核式。 3根據(jù)超高附加縱坡不宜過陡來確定緩和曲線最小長度 超高附加縱坡 (即超高漸變率 )是指在緩和曲線上設(shè)置超高緩和段后，因路基外側(cè)由雙向橫坡逐漸變成單向超高橫坡，所產(chǎn)生的附加縱坡。當(dāng)附加縱坡過小時(shí)，不利于排水；當(dāng)附加縱坡過大時(shí)，路容不美觀。 為使緩和曲線有適中的超高漸變率，就需確定其有合適長度。由超高緩和段長度計(jì)算公式知 式中： 超高緩和段長度， m； 緩和曲線長度， m； 路基外側(cè)全超高斷面處的全超高值， m； 超高漸變李 (或稱附加縱坡 )。 4，從視覺上應(yīng)有平順感的要求計(jì)算緩和曲線最小長度 按上述四點(diǎn)要求，計(jì)算緩和曲線長度的公式與行車速度關(guān)系最大，與半徑的關(guān)系則有差異，其中第 2、 3 兩點(diǎn)與半徑無關(guān)，第 1、 4 點(diǎn)則計(jì)算結(jié)果相反。為此，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定按行車速度來求緩和曲線最小長度，同時(shí)考慮了行車時(shí)間和附加縱坡的要求，因此在相同計(jì)算行車速度的公路上，不論曲線半校大小如何，都可取同一個(gè)緩和曲線長度。各級(jí)公路最短緩和曲線長度見表 1 四、直角坐標(biāo)及要素計(jì)算 (一 )回旋線切線角 1緩和曲線上任意點(diǎn)的切線角 x 緩和曲線的切線角，是指緩和曲線上任一點(diǎn)的切線與該緩和曲線起點(diǎn)的切線所成夾角。如圖 1示，設(shè)緩和曲線所在直角坐標(biāo)系 o 為原點(diǎn)在緩和曲線上任意一點(diǎn) P 處取一微分弧段 20 (二 )緩和曲線直角坐標(biāo) 在圖 1，任意一點(diǎn) P 處取一微分弧段 d s，其所對(duì)應(yīng)的中心角為 d x，則 (三 )緩和曲線常數(shù) 為了能在直線與圓曲線之間插入緩和曲線，必須將原有圓曲線向內(nèi)移動(dòng)一定的距離 P。圓曲線向內(nèi)移動(dòng)有兩種方法： 種是圓心不變，使圓曲線半徑 減小從而使因曲線向內(nèi)移動(dòng)；另一種是半徑不變，而圓心沿分角線方向內(nèi)移，使圓曲線向內(nèi)移動(dòng)。由于后者是不平行移動(dòng)，圓曲線上的各點(diǎn)的內(nèi)移值不相等，測設(shè)工作麻煩，因此采用第一種方法。 采用圓心不動(dòng)的平行移動(dòng)方法，可以看成是平曲線在未設(shè)置緩和曲線時(shí)的圓曲線半徑為 R+p，而該平曲線要插入緩和曲線，向內(nèi)移動(dòng)距離 P 后，圓曲線半徑正好減小一個(gè) 為 R，如圖 1示。 1主曲線的內(nèi)移值 P 及切線增長值 q 由圖 1知 21 22 第一段緩和曲線的起點(diǎn) (直緩點(diǎn) ) 第一段緩和曲線 的終點(diǎn) (緩圓點(diǎn) ) 平曲線的中點(diǎn) (曲中點(diǎn) )； 第二段緩和曲線的終點(diǎn) (圓緩點(diǎn) ) 第二段緩和曲線的起點(diǎn) (緩直點(diǎn) )； 例 1某平原微丘區(qū)二級(jí)公路有一彎道，其平曲線半徑及 R=260m，交點(diǎn) 號(hào) 角為 a 29 23 24，試計(jì)算該曲線上設(shè)置緩和曲線后的五個(gè)基本樁號(hào)。 解： 1確定緩和曲線長度 23 由題意可知，該公路為平原微丘區(qū)二級(jí)公路其設(shè)計(jì)車速 v 80h，則 24 6實(shí)地敷設(shè)步驟： 1)在 沿兩切線方向分別量取 平曲線起點(diǎn) (點(diǎn) (位置； 2)在 分角線方向量取 平曲線中點(diǎn) (置； 3)分別以 坐標(biāo)原點(diǎn)，沿切線方向分別以 切線支距法定出 位置。 第 3 平曲線超高 一、超高及其作用 當(dāng)汽車在彎道上行駛時(shí)，要受到離心力的作用，所以在平曲線設(shè)計(jì)時(shí)，常將彎道外側(cè)車道抬高，構(gòu)成與內(nèi)側(cè)車道同坡度的單向坡，這種設(shè)置稱為平曲線超高，其作用是 為了使汽車在平曲線上行駛時(shí)能獲得一個(gè)指向內(nèi)側(cè)的橫向分力，用以克服離心力，減少橫向力，從而保證汽車行駛的穩(wěn)定性及乘客的舒適性。 25 曲線超高 二、超高橫坡度的確定 超高橫坡度的大小與公路等級(jí)、平曲線半徑及公路所處的環(huán)境、自然條件、路面類型、車輛組成等因素打關(guān)。 超高橫坡度可按下式計(jì)算，即 上式中橫向力系數(shù)的取值，主要考慮設(shè)置超向后抵消離心力的剩余橫向力系數(shù)其值的大小在 o 間，也與多種因素有關(guān)如車速的大小、夸慮快慢車的不同要求、 乘客的舒適與路容之間的矛盾等。根據(jù)研究，超高橫坡度的大小可以用圖 1達(dá)比較合適。圖中以縱坐標(biāo)表示超高橫坡度，橫坐標(biāo)表示曲率的大小。 1 確定最大超高橫坡度大小。結(jié)合實(shí)際情況確定如表 1 式中： 實(shí)際車速，根據(jù)表 1定； 最大超高橫坡度，根據(jù)表 1定； R 實(shí)際設(shè)置彎道的半徑， m。 3作出圖中 中點(diǎn) A 和 C 點(diǎn)并連接 圓弧 使兩弧相切即可。 公路工程技術(shù)標(biāo)難規(guī)定，當(dāng)平曲線半徑小于不設(shè)超高的最小 半徑時(shí)，必須設(shè)置超高。超高值的計(jì)算根據(jù)上圖計(jì)算并整理如表 1 26 三、設(shè)置超高的一般規(guī)定和要求 1各級(jí)公路的圓曲線部分的最小超高橫坡度須大于該公路直線部分的路拱橫坡度，以利于排水。 2當(dāng)公路通過城鎮(zhèn)作為城市道路時(shí)按正常設(shè)置超高有困難時(shí)，可視實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)處理。也可按表 1用。 27 28 2 在有縱坡的彎道上設(shè)置超高時(shí)，應(yīng)考慮合成坡度。 式中： i 縱 道路縱坡 ,%； 合成縱坡 ,%。 四、超高緩和段 (一 )超高緩和段的過渡形式 從直線上的雙向路拱橫坡，過渡到圓曲線上具有超高橫坡度的單向坡斷面，要有一個(gè)逐漸變化的區(qū)段，這一變化段稱為超高緩和段。如圖 1示，超高緩和段的形成過程，可根據(jù)不同的旋轉(zhuǎn)基線可有兩種情況 (無中間帶和有中間帶公路 )共六種形式。 1 無中央分隔帶公路 (二 )超高緩和段的構(gòu)成 在超高緩和段中，由雙向坡逐漸向超高橫坡過渡時(shí)，按有無中央分隔帶及 29 旋轉(zhuǎn)基線的不同，超高緩和段的構(gòu)成也不同。 1無中央分隔帶的公路見圖 1 b 、 c (1) 繞內(nèi)邊軸旋轉(zhuǎn) (見圖 繞內(nèi)邊軸旋轉(zhuǎn)是將路面末加寬時(shí)的內(nèi)側(cè)邊緣線保留在原來位置不動(dòng)。這種旋