《公路曲線要素》課件

公路曲線要素本課程將深入探討公路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵組成部分——曲線要素。我們將學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)安全、高效且美觀的公路曲線。課程大綱1曲線基本概念我們將首先介紹公路曲線的基本概念和組成部分。2曲線設(shè)計(jì)要素接著深入探討各種曲線設(shè)計(jì)要素，如半徑、長(zhǎng)度和超高等。3曲線分析與應(yīng)用最后，我們將分析曲線的幾何特性，并通過實(shí)際案例學(xué)習(xí)應(yīng)用。公路曲線的概念定義公路曲線是連接兩條直線路段的平滑過渡段，用于改變行車方向。目的曲線設(shè)計(jì)旨在確保行車安全、舒適，并與周圍環(huán)境和諧融合。類型主要包括平曲線、豎曲線和螺旋曲線等多種形式。曲線的組成部分直線段連接曲線的直線路段，是曲線設(shè)計(jì)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。圓曲線段曲線的主體部分，呈圓弧形狀，用于改變行車方向。緩和曲線段連接直線段和圓曲線段的過渡段，用于平滑轉(zhuǎn)向。曲線中心線定義曲線中心線是沿曲線路徑的中心點(diǎn)連線，是設(shè)計(jì)和測(cè)量的基準(zhǔn)線。重要性中心線決定了曲線的整體形狀和走向，是其他曲線要素的參考基礎(chǔ)。曲線半徑1定義曲線形狀2影響行車速度3決定視距4影響施工難度5關(guān)系安全舒適度曲線半徑是從圓心到曲線上任一點(diǎn)的距離，是決定曲線形狀的關(guān)鍵參數(shù)。曲線轉(zhuǎn)角角度定義兩條相交直線段之間的夾角。測(cè)量通常以度或弧度表示。影響決定曲線的彎曲程度和長(zhǎng)度。曲線長(zhǎng)度1定義曲線起點(diǎn)到終點(diǎn)沿曲線中心線的距離。2計(jì)算基于半徑和轉(zhuǎn)角角度計(jì)算得出。3影響因素受半徑、轉(zhuǎn)角和設(shè)計(jì)速度影響。4重要性影響行車時(shí)間、視距和舒適度。緩和段定義連接直線段和圓曲線段的過渡曲線，通常采用螺旋曲線。目的提供平滑轉(zhuǎn)向，減少離心力突變，提高行車舒適性和安全性。特點(diǎn)曲率從零逐漸增加到與圓曲線相等，實(shí)現(xiàn)平滑過渡。緩和段長(zhǎng)度30m最小長(zhǎng)度保證基本過渡效果。3s通過時(shí)間車輛通過緩和段的理想時(shí)間。1:150超高率緩和段長(zhǎng)度應(yīng)滿足超高最大縱坡。緩和段長(zhǎng)度的確定需要綜合考慮設(shè)計(jì)速度、曲線半徑和超高等因素。超高定義曲線外側(cè)路面相對(duì)于內(nèi)側(cè)的橫向傾斜。用于抵消離心力，增加行車穩(wěn)定性。作用1.平衡離心力2.提高抗滑性能3.改善排水效果4.增加視覺引導(dǎo)超高的確定1考慮設(shè)計(jì)速度2分析曲線半徑3評(píng)估地形條件4計(jì)算理論超高5調(diào)整實(shí)際超高超高的確定需要綜合考慮多個(gè)因素，以確保行車安全和舒適。超高漸變1起點(diǎn)從直線段開始逐漸增加橫坡。2過渡段在緩和段內(nèi)完成大部分超高變化。3圓曲線段保持最大超高值不變。4終點(diǎn)逐漸回到正常橫坡。合理設(shè)置曲線要素的原則安全第一確保行車安全是首要考慮因素。舒適性曲線設(shè)計(jì)應(yīng)提供平穩(wěn)、舒適的行車體驗(yàn)。效率合理的曲線設(shè)計(jì)可提高行車效率和道路通行能力。環(huán)境協(xié)調(diào)曲線應(yīng)與周圍地形和環(huán)境和諧融合。曲線幾何特性分析曲率變化分析曲線各點(diǎn)曲率的變化規(guī)律，確保平滑過渡。切線關(guān)系研究曲線與相鄰直線段的切線關(guān)系，保證連接順暢。偏角計(jì)算計(jì)算曲線各點(diǎn)的偏角，用于放樣和施工定位。曲線坐標(biāo)確定曲線上關(guān)鍵點(diǎn)的平面坐標(biāo)，為施工提供依據(jù)。平面布置分析直線與曲線配合合理安排直線段和曲線段的長(zhǎng)度比例，避免頻繁變向。曲線間距相鄰曲線之間應(yīng)保持適當(dāng)距離，確保行車節(jié)奏和視覺連續(xù)性。曲線組合研究不同半徑曲線的組合效果，追求平順和諧的行車體驗(yàn)?？v斷面分析坡度控制分析曲線段的縱坡變化，確保坡度在合理范圍內(nèi)。豎曲線設(shè)置在坡度變化處設(shè)置豎曲線，實(shí)現(xiàn)平順過渡。視距檢查確保縱斷面設(shè)計(jì)滿足停車視距和超車視距要求。排水考慮分析縱坡對(duì)排水的影響，避免積水問題。橫斷面分析車道寬度根據(jù)設(shè)計(jì)速度和交通量確定適當(dāng)?shù)能嚨缹挾取Ｂ芳缭O(shè)計(jì)分析路肩寬度和結(jié)構(gòu)，確保緊急停車和養(yǎng)護(hù)需求。超高設(shè)置研究超高的施加方式，確保行車安全和舒適。排水設(shè)施設(shè)計(jì)路拱、邊溝等排水設(shè)施，確保路面排水順暢。曲線施工問題1測(cè)量放樣精確定位曲線關(guān)鍵點(diǎn)，確保施工準(zhǔn)確性。2路基施工控制填挖方量，確保路基穩(wěn)定性和平整度。3路面鋪筑注意超高施工，保證路面平整度和排水效果。4標(biāo)線施劃準(zhǔn)確劃設(shè)車道線和邊線，提供清晰的視覺引導(dǎo)。曲線順暢性分析平順過渡評(píng)估緩和曲線的效果，確保方向變化平滑。動(dòng)力平衡分析離心力與超高的平衡，提高行車穩(wěn)定性。視覺節(jié)奏研究曲線組合的視覺效果，避免突兀變化。舒適度評(píng)價(jià)綜合評(píng)估曲線設(shè)計(jì)對(duì)駕駛舒適性的影響。曲線限速分析0.15側(cè)向摩擦系數(shù)影響曲線安全行駛速度的關(guān)鍵因素。7%最大超高率我國(guó)公路設(shè)計(jì)中常用的最大超高率。80km/h設(shè)計(jì)速度二級(jí)公路常用的設(shè)計(jì)速度，影響曲線半徑選擇。根據(jù)曲線半徑、超高和摩擦系數(shù)，計(jì)算曲線的安全行駛速度，確定限速值。曲線安全性分析視距檢查確保曲線內(nèi)有足夠的停車視距和超車視距。側(cè)滑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析曲線處的側(cè)向力，評(píng)估車輛側(cè)滑風(fēng)險(xiǎn)。翻車風(fēng)險(xiǎn)分析考慮車輛重心高度，評(píng)估高速行駛時(shí)的翻車風(fēng)險(xiǎn)。夜間行車安全分析曲線處的照明效果，確保夜間行車安全。曲線經(jīng)濟(jì)性分析工程造價(jià)評(píng)估曲線設(shè)計(jì)對(duì)路基、路面、橋涵等工程量的影響，計(jì)算總體造價(jià)。運(yùn)營(yíng)成本分析曲線設(shè)計(jì)對(duì)車輛油耗、輪胎磨損等運(yùn)營(yíng)成本的影響。維護(hù)費(fèi)用考慮曲線處的路面磨損、排水設(shè)施維護(hù)等長(zhǎng)期維護(hù)成本。曲線環(huán)境影響分析景觀協(xié)調(diào)評(píng)估曲線與周圍自然景觀的協(xié)調(diào)性。噪聲影響分析曲線對(duì)周邊噪聲水平的影響。生態(tài)保護(hù)考慮曲線設(shè)計(jì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的影響。水文影響評(píng)估曲線對(duì)地表水流的影響及排水需求。曲線設(shè)計(jì)案例1：山區(qū)公路地形適應(yīng)采用小半徑曲線，與山體輪廓相協(xié)調(diào)。施工難點(diǎn)處理邊坡穩(wěn)定性，控制填挖平衡。景觀設(shè)計(jì)利用曲線創(chuàng)造優(yōu)美視覺效果，展現(xiàn)自然美景。曲線設(shè)計(jì)案例2：高速公路高速公路曲線設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)大半徑、順暢過渡，確保高速行車安全。案例展示了曲線與直線的協(xié)調(diào)配合，以及夜間照明效果。曲線設(shè)計(jì)案例3：城市道路空間限制在有限空間內(nèi)設(shè)計(jì)曲線，平衡通行能力和用地需求。交叉口處理曲線與平交口的結(jié)合設(shè)計(jì)，確保視距和通行效率。景觀融合將曲線設(shè)計(jì)與城市景觀相結(jié)合，創(chuàng)造獨(dú)特的街道風(fēng)貌。曲線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1安全優(yōu)先始終將行車安全放在首位，合理選擇曲線參數(shù)。2整體協(xié)調(diào)注意曲線與整體線形的協(xié)調(diào)，避免突兀變化。3因地制宜根據(jù)地形、地質(zhì)等實(shí)際情況靈活調(diào)整曲線設(shè)計(jì)。4前瞻性設(shè)計(jì)考慮未來交通發(fā)展，預(yù)留改擴(kuò)建空間。主要參考文獻(xiàn)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2014）《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD20-2017）《公路幾何設(shè)計(jì)》，同濟(jì)大學(xué)出版社《道路工程》，人民交通