道路路線設(shè)計一(圓曲線).ppt

道路工程,第四章 道路路線設(shè)計,本節(jié)重點： 圓曲線半徑公式的推導 三種最小半徑的含義及應用 圓曲線半徑的選擇 圓曲線要素計算及主點樁號推導,第一節(jié) 道路平面線形,道路線形道路路幅中心線的立體形狀。,平面線形道路中線在水平面上的投影形狀稱為。,平面線形基本要素： 直線曲率為零的線形； 圓曲線曲率為常數(shù)的線形； 緩和曲線曲率為變數(shù)的線形。,圓曲線,基于直線的這些優(yōu)點，在平面線形設(shè)計中，廣泛采用直線線形。,補充：直線,（1）直線的特點,優(yōu)點：短線路捷、方向明確、測設(shè)簡單、乘車舒適、無視距障礙。,缺點：過長的直線易使駕駛員感到單調(diào)、疲倦，難以目測車間距離，于是產(chǎn)生盡快駛出直線的急躁情緒，車速一再加快，很容易造成交通事故。 在地形變化復雜地段，直線線形難以與地形相協(xié)調(diào)，造成工程費用顯著增高。,因此，在采用直線線形并確定其長度時，必須持謹慎態(tài)度，不宜采用過長的直線，并注意直線的設(shè)置要與地形、地物、環(huán)境相適應。,（2）直線的最大長度,目前最大直線長度的量化還是一個需要研究的課題，目前各國有不同的處理方法： 德國、西班牙和日本規(guī)定20V，即72s行程；法國認為長直線應用半徑5000m以上的圓曲線代替；美國認為線形盡可能直接，并與地形相適應。,我國沒有明確規(guī)定，僅規(guī)定“直線長度不宜過長”。,同向曲線間插入短直線,容易產(chǎn)生把直線和兩端的曲線看成為反向曲線的錯覺,當直線過短時甚至可能把兩個曲線看成一個曲線，容易造成司機的判斷錯誤。,同向曲線之間直線的最小長度(以m計)以不小于設(shè)計速度(以km/h 計)的6倍為宜。,（3）直線的最小長度,同向曲線間的直線最小長度：,反向曲線之間的最小直線長度(以m 計)以不小于設(shè)計速度(以km/h 計)的2倍為宜。,反向曲線間最小長度：,在轉(zhuǎn)向相反的兩個圓曲線之間，如果沒有設(shè)置緩和曲線，考慮到設(shè)置超高、加寬緩和段以及駕駛?cè)藛T轉(zhuǎn)向操作的需要，宜設(shè)置一定長度的直線。,（4）直線的運用,下述路段可采用直線線形：,不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的開闊谷地； 以直線條為主的城鎮(zhèn)、近郊或農(nóng)村； 長大橋梁、隧道等構(gòu)造物路段； 路線交叉點及其前后； 雙車道公路提供超車的路段。,當采用長的直線線形時，為彌補景觀單調(diào)之缺陷，可采取如下技術(shù)措施：,（1）長直線上的縱坡坡度不宜過大，因長直線再加上陡坡行駛更容易造成高速度；,（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)地形空曠時，宜采取植不同樹種或設(shè)置一定建筑物、雕塑、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、視距等必須符合規(guī)定外，還必須采取設(shè)置標志、增加路面抗滑能力等安全措施。,一、圓曲線,在路線遇到障礙或地形需要改變方向時設(shè)置圓曲線。,各級公路和城市道路，不論轉(zhuǎn)角大小均應設(shè)置園曲線。,優(yōu)點：易與地形相適應、可循性好、線形美觀、易于測設(shè)等。,描述圓曲線的指標 圓曲線半徑 圓曲線長度,（一）圓曲線半徑公式的推導,確定最小半徑的原則,確定圓曲線最小半徑的實質(zhì)是汽車行駛在公路曲線部分時所產(chǎn)生的離心力等橫向力不超過輪胎與路面的摩阻力所允許的界限，即不產(chǎn)生橫向滑移。,汽車質(zhì)量 kg 汽車速度 m/s 圓曲線半徑 m,則汽車受到的離心力為 汽車受到的重力為 離心力與重力在平行路面方向的分力分別為 則汽車受到的橫向力為,令,橫向力系數(shù),物理意義：單位車重受到的橫向力。,由于 很小，故,于是有,由此可見，其他條件一定的情況下，半徑的大小取決于橫向力系數(shù)。,一般取值不超過0.150.20,橫向力系數(shù)的確定要考慮以下因素： 汽車的橫向滑移 汽車的橫向傾覆 乘客的心理感受 輪胎和燃料的消耗,當受條件限制而無法設(shè)置大半徑曲線時怎么辦？,車輛行駛在曲線的哪一側(cè)更安全？,如何保證曲線外側(cè)車輛的安全？,內(nèi)：,外：,思路一：控制離心力的大小。,思路二：改變外側(cè)車輛受力狀態(tài)。,設(shè)置超高！,能不能無限制地設(shè)置超高？,不能！,規(guī)范（標準）規(guī)定的圓曲線最小半徑：,極限最小半徑：指圓曲線半徑采用的最小極限值。只有地形困難或 受其它條件限制時方可使用。采用極限最小半徑時，設(shè)置最大超高。,例：某山嶺重丘區(qū)二級公路，計算行車速度V=40km/h，計算極限最小半徑。,解：取i=8 %，=0.14則,取整R =60m。,一般最小半徑（設(shè)超高的推薦半徑）：指設(shè)超高時的推薦值，通常情況下采用的最小半徑。其數(shù)值介于不設(shè)超高最小半徑與極限最小半徑之間。超高值隨半徑增大而按比例減小。,不設(shè)超高最小半徑：道路曲線半徑較大、離心力較小時，汽車沿雙向路拱（不設(shè)超高）外側(cè)行駛時，路面的摩擦力，足以保證汽車安全行駛采用的最小半徑。,例：某平原微丘區(qū)二級公路，計算行車速度V=80km/h，路面為瀝青混凝土，計算不設(shè)超高的最小半徑。,取整得平原微丘區(qū)二級公路不設(shè)超高的最小半徑為2500米。,解：取i=1.5 %，=0.035。,各級公路的圓曲線最小半徑,城市道路圓曲線最小半徑,圓曲線半徑的選用：,條件許可時，選大于不設(shè)超高的最小半徑； 一般條件時，選大于一般最小半徑； 極端困難時，選極限最小半徑。,補充：圓曲線要素計算,切線長：,曲線長：,外矢距：,圓曲線主點樁號推導：,YZ圓直點 QZ直圓點 ZY曲中點,例題一：某山區(qū)二級公路，設(shè)計速度V=60km/h，交點樁號為K187+461.44，轉(zhuǎn)角 ，選用的圓曲線半徑為300m，試求圓曲線要素并計算主點樁號。,解、（1）曲線要素計算,（2）主點樁號計算,（校核無誤）,例題二：某城市級主干道，紅線寬度為40m，設(shè)計車速為40km/h，路線須跨越一河流，要求橋頭至少有60m的直線段，由橋頭到路線轉(zhuǎn)折點的 距離為120m，轉(zhuǎn)角為38，試求路線中最大可能的平曲線半徑值。,解：最大可能的切線長,故，可能的最大平曲線半徑為,規(guī)