高速公路与立交设计课件(5-8章) 420页

DesignofExpresswayandInterchange第五章高速公路平面设计1西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室交通工程教研室 本章主要内容•第一节平面线形诸要素•第二节平面线形要素组合设计•第三节高速公路平面设计成果 •平面线形三要素是哪三要素？ •公路是一个三维空间的实体,它的中线是一条由直线、圆曲线及回旋线相互连接组合而成空间曲线，在空间上，它是由长度、高度和宽度共同确定的三维立体线形；考虑时间因素，则是与速度密切相关的四维线形。 第一节道路平面线形一、路线的相关概念道路：一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等组成的空间带状构造物。路线：道路中线的空间位置。线形：道路中心线的立体形状。路线平面：路线在水平面上的投影。路线纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的断面（展开是指展开平面、纵坡不变）。路线横断面：中线上任一点的法向切面。路线设计：确定路线空间位置和各部分的几何尺寸。 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。中线6 高速公路线形设计的过程①平面线形设计②纵断面设计③横断面设计④平纵横组合统一协调线形设计的基本原则:行车安全线形连续视觉舒适形态优美 设计者应该意识到:•几何线?–经济线（对地方经济的影响）–能源线（燃料消耗）–环境线（大填、大挖、大护坡）–生命线(在事故追查中，越来越注重线形的设计缺陷) 第一节平面线形诸要素•掌握甚至深谙驾驶技术，对于驾驶人：–遇到直线，保持方向盘归位不动–遇到圆曲线，保持方向盘角度基本固定，并随时调整–遇到回旋线，保持方向盘匀速转动，并随时调整•反应时间–察觉–鉴别抛开运行速度谈线形意义不大–激动–决断 提问•汽车行驶理论包括哪些特性？动力特性行驶稳定性燃料经济性制动性 第一节平面线形诸要素平面线形几何要素?????平面线形缓圆直和曲线曲线线平面线形设计：按照地形、地物和沿线环境条件，对三个几何要素进行合理的组合，满足行车安全、舒适、美观和工程经济的要求。下一页上一页11 提问•用“曲率”来描述直线、圆曲线和缓和曲线的特征？ 平面线形要素汽车前轮转向角：行驶轨迹为：角度为零1曲率为零的线形—直线角度为常数2曲率为常数的线形—圆曲线角度为变数3曲率为变数的线形—缓和曲线道路平面线形正是由上述三种线形，即直线、圆曲线和缓和曲线构成，称之为“平面线形三要素”。 知识拓展•我国<标准>和<规范>规定:–高速公路、一级公路、二级公路、三级公路平面线形应由直线、圆曲线和缓和曲线组成–四级公路应由直线、圆曲线组成 一、直线1．直线线形的特性????优点两点之间距离最短。具有短捷、直达的印象。行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。测设简单方便（用简单的就可以精确量距、放样等）。在直线上设构造物更具经济性。下一页上一页15 缺点直线单一无变化，与地形及线形自身难以协调。过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时，易使驾驶人员感到单调、疲倦。在直线纵坡路段，易错误估计车间距离、行车速度及上坡坡度。易对长直线估计得过短或产生急躁情绪，超速行驶。 Ⅲ平面线形一、直线2．运用直线线形的标准和限制运用直线线形时，应根据路线所处地段的地形、地物、地貌，并考虑驾驶者的视觉、心理状态等合理布设。直线线形不宜过短，其最小直线长度为（V≥60km/h）计算车速(km/h）1201008060同向曲线间(6v)(m)720600480360反向曲线间(2v)(m)240200160120最大长度的规定：德国规定不超过20u（u为设计车速，用km/h表示，20u相当于72s行程），前苏联规定为8km，美国为4.83km。而我国现今尚无规定。下一页上一页17 18 反向曲线JD1α1α2JD2 第一节平面线形诸要素二、圆曲线各级公路和城市道路不论转角大小均应设置圆曲线。圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点：曲率1/R=常数，测设和计算简单；比直线更能适应地形的变化；在圆曲线上行驶要受到离心力的作用；要比在直线上行驶多占用道路宽度；在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差。 二、平面线形设计的基本要求（一）汽车行驶轨迹行驶中汽车的轨迹的几何特征：（1）轨迹连续。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； （2）曲率连续。其曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。 （3）曲率变化连续。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。 Ⅲ平面线形二、平曲线半径2．平曲线半径的确定依据在高速公路平面定线中，大半径的圆曲线往往是首选的要素，以改善车辆在曲线上的行驶条件。平曲线半径不能过小，平曲线半径值的限定主要根据汽车行驶横向稳定性(滑移、倾覆)而定，并以滑移稳定控制。下一页上一页24 YX Ⅲ平面线形二、平曲线半径WWp2．平曲线半径的确定依据WnFFnFp(3)(1)(2)α曲线内侧合力可能方向R重力W平行路面的分力W垂直路面的分力PWn，离心力F(F＝W·v2/gR)平行路面的分力FP垂直路面的分力Fn。下一页上一页26 Ⅲ平面线形当W＝F时，合力垂直于路面，见图中(1)，PP此时无横向滑移倾向；当W>F时，合力倾斜向曲线内侧，见图中(2)；PP当WF时，则相当于超高横坡较大，而车速很小或静止PP状态的情况，此时汽车向曲线内侧滑移的倾向一般可由路面的横向摩阻力所平衡。当W和<规范>规定:公路圆曲线的最大半径不宜超过10000m. 练习①某高速公路,设计速度80km/h,请通过计算以及查找相关的标准和规范,确定该高速公路圆曲线最小半径的一般值（计算值、规范值）、极限值? THEEND DesignofExpresswayandInterchange第五章高速公路平面设计1西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室交通工程教研室 本章主要内容•第一节平面线形诸要素–直线–圆曲线–缓和曲线–纬地软件•第二节平面线形要素组合设计•第三节高速公路平面设计成果 提问•陈述你所理解的缓和曲线？ 缓和曲线定义•缓和曲线是直线与圆曲线或者半径不同的同向圆曲线相互连接时，为适应汽车行驶轨迹曲率变化所采用的半径逐渐变化的过渡曲线。 5 BackBackⅢ平面线形四、缓和曲线2．缓和段曲线作用（1）曲率变化缓和段(从直线向曲线或从大半径曲线向小半径曲线变化)；（2）超高缓和段，即横向坡度变化的缓和过渡段(直线段的路拱横坡度向弯道超高横坡度的过渡或曲线部分不同的横坡度的过渡)；（3）加宽缓和段(直线段的标准宽度向曲线部分加宽度之间的渐变)。上一页下一页6 •2．有利于驾驶员操纵方向盘•汽车从直线驶入圆曲线，即从无限大的半径到一定值的半径或从大半径圆驶入小半径圆曲线时，从汽车前轮转向角逐渐变化的必要性，其中间需要插入一个逐渐变化的缓和曲线，才能保持车速不变而使汽车前轮的转向角从0至α逐渐转向，从而有利于驾驶员操纵方向盘。 •3．消除离心力的突变，提高舒适性•当圆曲线半径较小时，离心力很大。为了使汽车能安全、迅速、平稳、舒适地从没有离心力的直线逐渐驶入离心力较大的圆曲线，或从离心力小的大半径圆曲线逐渐驶入到离心力大的小半径圆曲线，消除离心力的突变，必须在直线和圆曲线间，或大圆与小圆之间设置曲率半径随弧长逐渐变化的缓和曲线。 •4．完成超高和加宽的过渡•当圆曲线需要设置超高和加宽时，其超高缓和段和加宽缓和段，一般应在缓和曲线长度内完成超高或加宽的过渡。弯道加宽示意 弯道超高示意缓和段圆曲线缓和段 •5．与圆曲线配合得当，增加线形美观•圆曲线与直线径相连接，而连接处曲率突变，在视觉上有不平顺的感觉。但在圆曲线与直线间设置了缓和曲线后，使线形连续圆滑，增加线形美观。 提问？•回旋线=缓和曲线？ 几种曲率逐渐变化的曲线 回旋线公式？ BackBackⅢ平面线形四、缓和曲线3．缓和曲线的形式《规范》规定：高速公路、一、二、三级公路的直线同半径小于表2.9中所列不设超高的圆曲线最小半径衔接处，应设置回旋线。四级公路可将直线与圆曲线直接衔接，用超高、加宽缓和段代替回旋线。回旋线的特点是曲率半径随曲线长度的增加而减小，即半径r与长度l成反比。基本公式为：r·l=A*A式中r——回旋线上某点的曲率半径(m)；l——回旋线上某点到原点的曲线长(m)；A——回旋线参数，为一常数(m)。上一页下一页15 •2、回旋线的参数值A的确定缓和曲线起点：回旋线的起点，l=0，r=∞；缓和曲线终点：回旋线某一点，l＝L，r＝R。c2由于RLc=A，即回旋线的参数值为：ARLcYORLcX 练习•某高速公路，设计速度为100km/h,某平曲线处圆曲线的半径为1200m，第一回旋线的长度为180m，起点桩号为K2+400•试计算：–回旋线参数A 缓和曲线的曲率变化：OHZβ0)βδ0φsφRoc-(1YHRMyZHpHYαnnqRsinφx缓和缓和曲线曲线直线圆曲线直线 回旋线微分方程为：dl=r·ddx=dl·cosdy=dl·sin由微分方程推导回旋线的直角坐标方程：2以rl=A代入得：2Adldβlo2或l·dl=A·dβ回旋线起点切线 •当l=0时，=0。•对l·dl=A2·d积分得：22l2lA,222A式中：——回旋线上任一点的半径方向与Y轴的夹角(缓和角)。对回旋线微分方程组中的dx、dy积分时，可把cos、sin用泰勒级数展开，然后用代入β表达式，再进行积分。 dx，dy的展开：246dxcosβdl1()dl!2!4!62221l21l41l6-1[()()()]dl22222A242A7202A4812lll1()dl48128A384A72064A357dysinβdl(β)dl!3!5!72222l1l31l51l7[-()()()]dl22222A62A1202A50402A261014llll()dl2410142A48A3840A5040128A 对dx、dy分别进行积分：xdxcosdl48ll1()dl488A384A5955lllll48l4l40A3456A40A40R2L2cydysindl2610lll()dl24102A48A3840A371137lllll2610266A336A42240A6A336A37ll336RL336RLcc 回旋线终点坐标计算公式：2在回旋线终点处，l=Lc，r=R，A=RLc59LcLcXLc4840A3456A353LcLcLcLcLc24240R3456R40R3711LcLcLcY26106A336A42240A24624LcLcLcLcLc3536R336R42240R6R336R回旋线终点的半径方向与Y轴夹角β0,计算公式：2LcLc022A2R 将缓和曲线插入圆曲线 3．有缓和曲线的道路平曲线几何元素：(1)几何元素的计算公式：切线长：T(Rp)tanq(m)2曲线长：L(2)R2Ls(m)0180RLs(m)180E(Rp)secR(m)外距：2为曲线转角(rad)校正值：J=2T-Lp,q的具体公式参考教材P68部分参数的符号与教材有差异 (2)主点里程桩号计算方法：以交点里程桩号为起算点：ZH=JD–THY=ZH+LsQZ=ZH+L/2YH=HZ–LsHZ=ZH+L 练习•某高速公路，设计速度为100km/h,某平曲线处圆曲线的半径为1200m，第一回旋线的长度为180m，平曲线转角为30度，起点桩号为K2+400•试计算：–试计算该曲线的各要素值–试计算该曲线上各主点桩号–参考教材P68 •参考答案 （3）切线支距法敷设曲线计算方法：①用切线支距法敷设回旋线公式：55llxll42240A40RLc3737lllly26336A336A6RL336RLccl——回旋线上任意点m至缓和曲线终点的弧长（m）。 ②切线支距法敷设带有回旋线的圆曲线公式：x=q+Rsin(m)my=p+R(1-cos)(m)m2lLcm°28.6479()()m0Rl—圆曲线上任意点m至缓mO和曲线终点的弧长（m）；HZβ0—l所对应的圆心角)β0δmφsφRo（rad）。c-YH1(RMlymZHpHYααnmnRqRsinφx 练习•某高速公路，设计速度为100km/h,某平曲线处圆曲线的半径为1200m，第一回旋线的长度为180m，平曲线转角为30度，起点桩号为K2+400•试计算：K2+400~K2+580每隔30米各桩号的曲率半径和坐标值–参考教材P69 •参考答案 （三）回旋线的相似性•回旋线的曲率是连续变化的，而且其曲率的变化与曲线长度的变化呈线性关系。•可以认为回旋线的形状只有一种，只需改变参数A就能得到不同大小的回旋曲线。•A相当于回旋线的放大系数，回旋线的这种相似性对于简化其几何要素的计算和编制曲线表很有用处。Y（当A＝1时的回旋曲线称为单位回旋曲线）回旋线长度要素＝单位回旋线长度要素×A回旋线非长度要素＝单位回旋线非长度要素X 五、缓和曲线的省略•在直线和圆曲线间设置缓和曲线后，圆曲线产生了内移，其位移值为p，2Lsp24R在Ls一定的情况下，p与圆曲线半径成反比，当R大到一定程度时，p值将会很小。这时缓和曲线的设置与否，线形上已经没有多大差异。一般认为当p≤0.10时，即可忽略缓和曲线。如按3s行程计算缓和曲线长度时，若取p=0.10，则不设缓和曲线的临界半径为：2Ls11V22R().0289Vh24p24.0102.1 《规范》规定可不设缓和曲线的情况： 六、回旋线的长度•回旋线应该有足够的长度,以便驾驶操作从容,旅客感觉舒适•回旋线长度最小值的确定方法–按照离心加速度变化率–按照驾驶员操作反应时间 BackBackⅢ平面线形（1）按照离心加速度变化率确定缓和曲线最小长度离心加速度变化率在缓和曲线上应控制在一定的范围内。实验研究表明，在高速公路上的离心加速度变化率宜控制在p＝0.35～0.5m/s3，如取用p＝0.5m/s3，则可以推导出缓和曲线的最小长度为：Ls＝0.043v3/R式中v——计算车速(km/h)；R——圆曲线半径(m)。上一页下一页38 BackBackⅢ平面线形（2）依驾驶员操作反应时间确定缓和曲线最小长度在缓和曲线段上行驶时间过短，会使驾驶操纵来不及调整，旅客感觉不适。实验研究表明，在高速公路上适意采用最短行程时间为t＝3s，则可得公式：Ls＝v/1.2＝0.83v上一页下一页39 研究表明:•Ls在[R/9-R]范围内可取得曲率匀顺变化的适宜视觉线形•回旋线长度应随曲线半径增大而增大•当采用回旋线-圆曲线-回旋线连接的线形时,曲线长最好设计成1：1：1 《规范》规定的回旋线最小长度 能力拓展——纬地软件•结合纬地软件 THEEND DesignofExpresswayandInterchange第五章高速公路平面设计1西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室交通工程教研室 练习•某高速公路，设计速度为100km/h,某平曲线处圆曲线的半径为1200m，第一回旋线的长度为180m，起点桩号为K2+400•试计算：–回旋线参数A–缓和角–K2+400~K2+580每隔20米各桩号的曲率半径和坐标值 主要内容•平面线形诸要素•平面线形要素组合设计•高速公路平面设计成果 BackBackⅢ平面线形五、平曲线长度1．平曲线长度影响行驶特点公路平曲线一般情况下包括圆曲线和两端的回旋线（或超高、加宽缓和段）。汽车在道路曲线上行驶时，如曲线过短，则驾驶者操作方向盘频繁，高速行驶易发生危险；同时，为保证乘客良好的心理状态，须设置足够长的缓和曲线以使离心加速度变化率小于一定数值。上一页下一页4 BackBackⅢ平面线形五、平曲线长度2．平曲线长度设计（1）路线转角α＞7°在此情况下，平曲线最小长度不应小于缓和曲线最小长度的2倍长，以计算车速3s行程（即公路缓和曲线长）的2倍计，即6s行驶时间的距离，平曲线最小长度计算公式为：L＝vt＝（v/3.6）×6＝1.67v(m)设计速度1201008060403020(km/h)一般值600500400300200150100最小值200170140100705040上一页下一页5 BackBackⅢ平面线形五、平曲线长度2．平曲线长度设计（2）路线转角≤7°问题:当转角小于7°时，不仅容易使曲线设的过短，而且会将曲线长度和半径看得比真实的小，产生急剧转弯错觉而造成事故。这种倾向在转角越小时越显著。解决办法：所以在转角很小时应设置较长的曲线，使之形成公路是在顺适转弯的感觉，以避免驾驶者枉作减速转弯的准备。措施：以α＝7°时最小平曲线的长度（6s的行程），当α<7°时，平曲线的长度与α成反比例增加，即α越小须用更长的平曲线。上一页下一页6 BackBackⅢ平面线形五、平曲线长度平曲线最小长度一般值可用下式计算：L＝688·N/α式中N——具有7°转角的曲线外距（m）；α——道路转角（°）；L——具有与7°转角相同曲线外距N时转角为α的道路平曲线总长（m）《规范》规定的转角<=7度时的最小长度设计速度V最小缓和曲线长外距曲线长(km/h)L(m)N(m)L(m)s1201002.041400/α100851.731200/α80701.421000/α上一页下一页7 最大平曲线长度《规范》和《标准》没有明确限制最大平曲线长度•过大的曲线长度会增加路线绕行里程，影响总体平顺•过大的曲线长度会引起驾驶员单调、疲劳、注意力涣散•实际运用中，应根据具体情况，对平曲线长度有所限制 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高1．定义圆曲线超高指的是为抵消车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡。上一页下一页9 10 11 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高2．圆曲线超高设置各级公路当圆曲线半径小于规范中所列不设超高最小半径时，应在曲线上设置超高。一般地区的圆曲线最大超高值宜采用8%。超高设计及超高率计算应考虑把横向摩阻力减至最低程度。因此，对应于确定的行车速度，最大超高值的确定主要取决于曲率半径、路面粗糙率以及当地气候条件。上一页下一页12 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高各级公路圆曲线部分最大超高值的规定如表。各级公路圆曲线部分最小超高应与该公路直线部分的正常路拱横坡度一致。表各级公路圆曲线最大超高值公路等级高速公路、一级公路二、三、四级公路一般地区(%)10或88积雪冰冻地区(%)6上一页下一页13 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高二、三、四级公路混合交通量较大且接近城镇路段，或通过城镇作为街道使用的路段，当车速受到限制，按规定设置超高有困难时，可按下表规定设置超高。设计速806040、30、20度(km/h)超高值(%)642上一页下一页14 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高一条公路的设计速度和横向摩阻系数μ均为已定时，超高横坡度即由圆曲线半径大小确定。根据式（2－3）得公式：2vi=超127R表2.14圆曲线半径与超高值已将超高和横向摩阻系数μ和曲线半径成抛物线关系重新进行了编制。上一页下一页15 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高3．超高缓和段从直线上的路拱双坡断面，过渡到圆曲线上具有超高横坡的单坡断面，要有一个逐渐变化的区段，这一变化段称为超高缓和段，如图所示。圆曲线图中lc是超高缓和段的长度，i0是超路拱横坡度，i超是超高横坡度，Alci超高i0缓点是缓和段起点，E点是缓和段终i0E和i0DFG段C点。在A点处路面保持直线上原有HBI路拱双坡断面，到达C点时路拱双AJ坡外侧提高而与内侧成单侧横断面，其坡度为i0，自C点起，逐渐提高路面单坡坡度一直到缓和段终点E时达到i超数值。上一页下一页17 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高3．超高缓和段超高缓和段长度依下式计算：lc＝BΔi/Δρlc——超高过渡段长度(m)；B——旋转轴至行车道(高速公路为路缘带)外侧边缘的宽度(m)；△i——超高坡度与路拱坡度的代数差(%)；Δρ——超高渐变率，即旋转轴与行车道(高速公路为路缘带)外侧边缘线之间的相对坡度，其值如表根据上式求得过渡段长度，应凑整成5m的倍数，并不小于20m的长度。上一页下一页18 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高超高渐变率超高旋转轴位置设计速度(km/h)中线边线1201/2501/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75201/1001/50上一页下一页19 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高4．超高过渡方式（1）无中间带的公路1)超高横坡度等于路拱坡度时，将外侧车道绕路中线旋转，直至超高横坡度。2)超高横坡度大于路拱坡度时，可分别采用以下三种过渡方式：上一页下一页20 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高4．超高过渡方式（2）有中间带的公路1)绕中间带的中心线旋转(见图2.5a)：先将外侧车道绕中间带的中心线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面一同绕中心线旋转，直至超高横坡值。此时中央分隔带呈倾斜状。中间带宽度≤4.5m的公路可采用此种方式。2)绕中央分隔带边缘旋转(见图2.5b)：将两侧车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原有水平状态。各种宽度中间带的公路均可采用此种方式。3)绕各自车道中线旋转(见图2.5c)：将两侧车道分别绕各自的中心线旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带两边缘分别升高与降低而成为倾斜断面。车道数大于4条的公路可采用此种方式。上一页下一页21 BackBackⅢ平面线形六、圆曲线超高4．超高过渡方式（2）有中间带的公路上一页下一页22 BackBackⅢ平面线形七、圆曲线加宽汽车在曲线上行驶时，所有车轮沿不同半径轨迹行驶，后轴内L0C侧车轮所行驶曲线半径最小，前eD轴外侧车轮所行驶曲线半径最b大。因此，在曲线上行驶的汽车占有较大的宽度，必须将车道宽R度加宽。如图2.6所示，R为圆曲线半径(m)，L0为汽车后轮轴到前沿缓冲器距离(m)，对小客车O为4.6m(可取为5m)，载重汽车取8m，半挂车取(5.2＋8.8)m，b为一个车道宽度，e1为一个车道路面的加宽值。上一页下一页23 BackBackⅢ平面线形七、圆曲线加宽由三角形COD，得出L02＋(R－e1)2＝R2则e1＝R－(R2－L02)½若为双车道，取e＝2e1；L0C则e＝2[R－(R2－L02)½]eDR2－L02＝(R－e/2)2＝R2－Reb＋e2/4∵e2/4值与R值相比甚小，可R忽略不计∴e＝L02/RO考虑到车速的影响，曲线上双车道路面的加宽值按下式计算，即：e＝L02/R＋0.1v/R½。上一页下一页24 BackBackⅢ平面线形七、圆曲线加宽加圆曲线半宽径:加宽值m250～200<200～150<150～100汽车轴距加前悬:类别m510.40.60.8820.60.70.95.2＋8.830.81.01.5《规范》规定，当圆曲线半径等于或小于250m时，应设置加宽，双车道路面加宽值规定见表。二级公路的车道(加硬路肩)宽度超过7.50m时，应按双车道路面加宽值加宽。单车道公路的路面加宽值为表中所列值的一半。高速、一、二级公路及设计速度为40km/h的三级公路应采用第3类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第2类加宽值。四级公路和设计速度30km/h的三级公路可采用第1类加宽值。圆曲线上的路面加宽应设置在曲线的内侧。各级公路的路面加宽后，路基也应相应加宽。上一页下一页25 BackBackⅢ平面线形七、圆曲线加宽ELnEnL直线线曲圆缓和段高速公路曲线加宽缓和段的加宽，由直线加宽为零逐渐按比例增加到圆曲线起点处的全加宽值，其变化如图2.7所示。为使路面边缘圆滑、舒顺，任一点的加宽值En可为：En＝（4K3－3K4）×EE——圆曲线段路面加宽值（m）；K＝Ln/L，其中L为加宽缓和段全长，Ln为加宽缓和段任一点到起点的距离(m)上一页下一页26 BackBackⅢ平面线形八、曲线转角1．影响特点总体：0°～45°之间变化时，亿车事故率与转角的关系近似成抛物线形小偏角：事故率明显偏高，其原因是小偏角曲线容易导致驾驶员产生急弯错觉、不利于行车安全这一传统观点。转角值在15°～25°之间时，事故率最低，交通安全状况最好。较大转角：部分曲线已落于矩形范围之外，导致驾驶员看到的路线不连续(图)，为此必须移动视线或转动头部才能看清全部曲线上的道路及交通情况，这无疑增加了行车难度和危险性。上一页下一页27 BackBackⅢ平面线形八、曲线转角10cm10cm16cm16cm上一页下一页28 BackBackⅢ平面线形八、曲线转角2．安全对策（1）交通事故率AR与曲线转角呈抛物线关系，且抛物线具有极小值，即存在最优曲线转角。曲线转角的最佳安全值是20°，安全范围是15°～25°，转角20°左右的平曲线能最好地满足驾驶员的视觉特性和行车视野的要求。（2）小偏角曲线(转角小于或等于7°)容易导致驾驶员产生急弯错觉，不利于行车安全，因此，在条件许可的情况下，尽量不采用小偏角曲线。（3）要尽量避免较大曲线转角的出现，转角大于30°的曲线会造成严重的交通安全隐患，大于45°的曲线要尽可能避免。上一页下一页29 第二节平面线形要素组合设计•高速公路平面线形设计中,所谓”组合”就是直线、回旋线、圆曲线的各种复杂组合形式，以便于他们可依地形、地物等具体情况而形成顺适圆滑的线形。 平面线形设计的一般原则•平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调行驶力学上的要求是基本的,视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足•保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）•应避免连续急弯的线形•平曲线应有足够的长度 二、平面线形的组合类型一、基本型•直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的组合形式称为基本型–对称型：圆曲线两侧的回旋线长度相等–不对称型：圆曲线两侧的回旋线长度不相等二、其他组合•S型•卵型•凸型•复合型 二、平面线形要素的组合类型（一）基本型按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合的线形。适用场合：交点间距不受限。从线形的协调性出发，宜将回旋线、圆曲线、回旋线之长度比设计成1：1：1～1：2：1。 第一种非对称型计算方法 第二种非对称计算方法 •（二）S型两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。适用条件： 适用条件：（1）S型相邻两个回旋线参数A与A宜相等。当采12用不同的参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。（2）在S型曲线上，两个反向回旋线之间不设直线，是行驶力学上所希望的。不得已插入直线时，必须尽量地短，其短直线的长度或重合段的长度应符合下式：AA12l(m)40式中：l——反向回旋线间短直线或重合段的长度。 •（3）S型两圆曲线半径之比不宜过大，宜为：R121～R31式中：R——大圆半径（m）；1R——小圆半径（m）。2 （三）卵型用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。 适用条件：（1）卵型上的回旋线参数A不应小于该级公路关于回旋线最小参数的规定，同时宜在下列界限之内：R2AR22式中：A——回旋线参数；R——小圆半径（m）。2（2）两圆曲线半径之比宜在下列界限之内：R22.08.0R1 •（3）两圆曲线的间距，宜在下列界限之内：D.0003.003R2式中：D——两圆曲线最小间距（m）。 （四）凸型两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合。•凸型的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容许最小回旋线参数和圆曲线一般最小半径的规定。 （五）复合型两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的线形。•两个回旋线参数之比宜为：A：A=1：1.521•复合型回旋线除了受地形和其它特殊限制的地方外一般很少使用，多出现在互通式立体交叉的匝道线形设计中。 （六）C型同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的线形。其连接处的曲率为0，也就是R=，相当于两基本型的同向曲线中间直线长度为0。适用场合：交点间距受限（交点间距较小）。C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用。适用条件：同卵形曲线。 主要内容•平面线形诸要素•平面线形要素组合设计•高速公路平面设计成果 第三节高速公路平面设计成果•主要的图纸–路线平面设计图–路线交叉设计图•主要的表格–直线、曲线及转角一览表–路线交点坐标表–逐桩坐标表–总里程及断链桩号表 路线平面图的比例尺和测绘范围•供可研、初步设计用：1：50000或1：10000•初步设计、施工图设计的组成部分：1：2000或1：5000，特别复杂的1：500或1：1000•测绘宽度：中线两侧100-200m 路线平面图的绘制•坐标方格•绘制导线点•绘制逐桩坐标 路线平面设计图1 路线平面设计图2 路线交叉设计图3 直线、曲线及转角一览表 逐桩坐标表 中桩坐标的计算•（1）计算导线坐标•（2）计算交点坐标•（3）计算各中桩坐标 THEEND DesignofExpresswayandInterchange第六章高速公路纵断面设计交通工程教研室1西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室 主要内容•纵坡设计•竖曲线设计•爬坡车道•避险车道和紧急停车带•纵断面线形设计和绘图 •路线纵断面定义：沿中线竖直剖切再行展开的断面。它是一条有起伏的空间线。 •反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸的图形称为路线纵断面图。•路线纵断面图是道路设计的重要技术图表之一，它主要反映路线起伏、纵坡与原地面的填挖关系等情况，把道路的纵断面图和平面图、横断面图结合起来，就能够完整的表达出道路的空间位置和立体线形。 纵断面图上有两条主要的连续线形1、地面线：根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面地形的起伏变化情况。2、设计线：经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后设计人员定出一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。它由直线和曲线组成。 路线纵断面图 •纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件及工程经济性等，研究道路在纵断面上起伏及空间要素的大小及组合，以达到行车安全迅速、运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。 BackBack纵断面线形几何要素纵断面线形平竖坡坡曲线线线在平面线形初定之后，结合地形、地物、环境和土石方工程量等条件，将几何要素进行合理组合，满足行车安全、舒适、与环境协调、工程经济的要求。上一页下一页9 道路直线的坡度和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制，是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的。上坡为正坡度＝两变坡高差/平距下坡为负坡长：纵坡斜线距离平坡为0直坡段ih(%)L纵断面设计线凸型竖曲线半径R长度L竖曲线段凹型竖曲线竖距h 6.1纵坡设计•纵坡设计的一般要求•最大纵坡•理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡•最小纵坡•坡长限制•缓和坡段•其他坡段标准 •汽车的运动方程式•汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时候，称为驱动平衡。其驱动平衡方程式（也称汽车的运动方程式）为•T=R=R+R+RwRI 一、纵坡设计的一般要求①纵坡设计必须满足《公路工程技术标准》、《公路路线设计规范》各项规定。②纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。 ③纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证路基的稳定和道路通畅④一般情况下纵坡设计应考虑路基工程的填挖平衡，以减少借方和废方，降低造价和节省道路用地 ⑤平原微丘地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小坡度要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定⑥对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓，避免产生突变。在交叉口前后的道路应平缓一些，以是考虑安全，二是考虑交叉口竖向设计 ⑦在实地调查基础上，公路应充分考虑通道、农田水利等方面的要求；城市道路应充分考虑管线综合的要求 二、最大纵坡纵坡度:路线纵断面上同一坡段两点间的高差与其水平距离之比，以百分率表示。包括最大纵坡度和最小纵坡度之间的各种坡度。最大纵坡度：公路线形设计控制的一项重要指标，它直接影响到路线的长度、使用品质、行车安全、运输成本、和工程造价最小纵坡度：是为排水而规定的最小值。 •纵坡度表示方法：纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（％）•道路上３％的纵坡对汽车行驶不造成困难。路线前进水平距离5205202.5%米，克服高差1313米，则纵坡为？% 最大纵坡•最大纵坡：是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。•影响因素：•汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力。•道路等级：等级高，行驶速度大，要求坡度阻力尽量小。•自然条件：海拔高程、气候（积雪寒冷等）。•最大纵坡的大小将直接影响路线的长短、使用质量、行车安全以及运营成本和工程的经济性 •纵坡度大小的优劣：坡度大：行车困难：上坡速度低，下坡较危险；山区公路可缩短里程，降低造价。.最大纵坡的确定《标准》采用的代表车型是载重8t的东风重型货车（功率/重量比为9.3W/kg）。根据D－V曲线和公式iDf就可以确定最大纵坡。 《公路工程技术标准》在制定路线最大纵坡时考虑的三方面因素①汽车山坡行驶的爬坡能力②汽车下坡行驶的安全性③考虑畜力车及雨雪冰滑时汽车上下坡的行驶要求3%、4%的最大纵坡适合于高速公路和一级公路8%、9%的最大纵坡设计速度小于30km/h的公路5%、6%、7%的最大纵坡适合设计速度40-80km/h •最大纵坡应使小客车能以相当于平坦路段上的平均行驶速度上坡，载重汽车则大致以设计速度的50%的速度上坡。 《标准》各级公路最大纵坡的规定设计速度1201008060403020（km/h）最大纵坡（%）3456789•1.设计速度为120km／h、l00km／h、80km／h的高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1％。•2.公路改建中，设计速度为40km／h、30km／h、20km／h的利用原有公路的路段，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1％。 3%的纵坡 4%的纵坡 高原最大纵坡 桥上及桥头路线纵坡 隧道纵坡 五、最小纵坡最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。最小纵坡值：0.3%，一般情况下0.5%为宜。适用条件：横向排水不畅路段：长路堑、桥梁、隧道、设超高的平曲线、路肩设截水墙等。当必须设计平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时，边沟应作纵向排水设计。在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。 六、坡长限制坡长是纵断面上相邻两变坡点间的长度。坡长限制，主要是对较陡纵坡的最大长度和一般纵坡的最小长度加以限制。1.最小坡长（1）规定最小坡长的原因①纵断面上若变坡点过多，纵向起伏变化频繁影响了行车的舒适和安全；②相邻变坡点之间的距离不宜过短，以便插入适当的竖曲线来缓和纵坡的要求，同时也便于平纵面线形的合理组合与布置。（2）最小坡长要求2.5V～4.2V最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s的行程为宜。 公路最小坡长值 2.最大坡长的限制（1）限制最大坡长的原因①汽车在长距离的陡坡上行驶时，行车速度会显著下降，甚至要换低速挡克服坡度阻力，使车辆间相互干扰增加，通行能力下降多。易使水箱沸腾，爬坡无力。②下坡时，则因坡度过陡，坡段过长频繁刹车，影响行车安全。（2）最大坡长限制计算与规定纵坡长度限制主要是依据8t载重车（功率/重量比是9.3W/kg）的爬坡性能曲线，同时考虑坡底的入口速度与允许速度差确定的。标准采用入口的运行速度是通过调查得到的，允许速度差为20km/h。标准中所规定的坡长限制是变坡点间的直线距离。 设计速度1201008060403020(km/h)3900100011001200纵47008009001000110011001200坡56007008009009001000坡6500600700700800度(%7500500600)83004009200连续上坡或下坡时，应在不大于规定的限制纵坡长度范围内，设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于3%，其长度应符合最小纵坡长度的规定。 八、平均纵坡平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差H与水平距离之比（连续升坡或降坡路段）。Hi平L《标准》规定：越岭路线连续上坡(或下坡)路段，相对高差为200～500m时，平均纵坡不应大于5.5％；相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5％。任意连续3km路段平均纵坡不应大于5.5％。城市道路的平均纵坡按上述规定减少1.0%。对于海拔3000m以上的高原地区，平均纵坡应较规定值减少0.5%～1.0%。 •平均纵坡作用•（1）在山区高差较大地区，尽管最大纵坡、坡长限制、缓和坡段及最短坡长等均满足《标准》规定，但为了防止交替使用极限长度的最大纵坡和最短长度的缓坡形成“台阶式”纵断面线形，应对路线最高点与最低点之间的平均坡度加以限制，以提高行车质量。•（2）汽车在长上坡上行驶，会长时间地使用二档，造成发动机长时间发热，导致车辆水箱沸腾；下坡则频繁刹车，司机驾驶紧张，也易引起不良后果。 九、合成坡度1.定义：合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向。合成坡度的计算公式为：22Iihiz式中：I——合成坡度（%）；i——超高横坡度或路拱横坡度（%）；hiz——路线设计纵坡坡度（%）。 •控制合成坡度的目的•将合成坡度控制在一定范围内，目的是控制急弯和陡坡的组合，防止车辆在弯道上行驶时由于合成坡度过大而引起的不适和危险。 2．合成坡度指标（1）最大允许合成坡度值：（2）最小合成坡度：最小合成坡度不宜小于0.5%。当合成坡度小于0.5％时，应采取综合排水措施，以保证路面排水畅通。 缓坡区•当连续纵坡大于5%，应在期间设置不大于3%的缓和坡段，其长度不应小于100m THEEND40 DesignofExpresswayandInterchange第六章高速公路纵断面设计1西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院交通工程教研室交通工程教研室 主要内容•纵坡设计•竖曲线设计•爬坡车道•避险车道和紧急停车带•纵断面线形设计和绘图 BackBack竖曲线1.定义：为减缓汽车行驶在纵坡变坡处所产生的冲击，以及保证行车视距，必须插入的纵向曲线称为竖曲线。2.作用：可改善线形，增加行车的安全感和舒适性，并有利于道路排水。上一页下一页3 变坡点：相邻两条坡度线的交点。变坡角：相邻两条坡度线的坡角差，通常用坡度值之差代替，用ω表示，即ω=α-α≈tgα-tgα=i-i212121i3凹型竖曲线iω>02凸型竖曲线ωiω<01α2α1 •变坡角<0时为凸形竖曲线•变坡角>0时为凹形竖曲线 •2．竖曲线的作用：（1）其缓冲作用：以平缓曲线取代折线可消除汽车在变坡点的突变。（2）保证公路纵向的行车视距：凸形：如果半径小，会阻挡驾驶员的视线。凹形：同样存在视距问题。3.竖曲线的线形《规范》规定采用二次抛物线作为竖曲线的线形。 数学上的抛物线方程 一、竖曲线要素的计算公式 一、竖曲线要素的计算公式1．竖曲线的基本方程式：设变坡点相邻两纵坡坡度分别为i1和i。212yxi1x2kB式中：k——抛物线顶点处的曲率半径；i1——竖曲线顶（底）点处切线的坡度。A 对竖曲线上任一点P，其切线的斜率（纵坡）为dyxiPi1dxk当x=0时，i=i1；pL当x=L时，ipi1i2kLL抛物线顶点曲率半径：ki2i1竖曲线半径R系指竖曲线顶（底）部的曲率半径。 2．竖曲线诸要素计算公式（1）竖曲线长度L或竖曲线半径R：LL=xB-xALR,R（2）竖曲线切线长T：因为T=T≈T，则12LRT22Bi（3）竖曲线外距E：22TLTE，E2R84A （4）竖曲线上任一点竖距h：22xxhPQyPyQi1xi1x2R2R式中：x——竖曲线上任意点与竖曲线始点或终点L-x的水平距离，i2y——竖曲线上任意点到切h’线的纵距，即竖h曲线上任意点与坡线的高差。 二、竖曲线设计•极限最小半径•一般最小半径•竖曲线最小长度等竖曲线设计的主要内容就是确定适当的竖曲线半径和进行竖曲线的计算 知识拓展：为什么要限定竖曲线最小半径为什么？1.离心力作用，产生失重感和增重感会使乘员不舒服2.出于安全的考虑，保证一定的视距 二、竖曲线的最小半径（一）竖曲线设计限制因素1．缓和冲击汽车在竖曲线上行驶时其离心加速度为:22vVV2a,RR13R13a2根据试验，认为离心加速度应限制在0.5～0.7m/s比较合适。我国《标准》规定的竖曲线最小半径值，相当于a=0.278m/s2。22VVRmin,或Lmin6.36.3 2．时间行程不过短最短应满足3s行程。VVLminVLmint则Rmin6.32.12.13．满足视距的要求：凸形竖曲线：坡顶视线受阻凹形竖曲线：下穿立交4.凸形竖曲线主要控制因素：行车视距。凹形竖曲线的主要控制因素：缓和冲击力。 （二）凹形竖曲线最小半径和最小长度•设置凹竖曲线的主要目的是缓和行车时的离心力，确定凹竖曲线半径时，应以离心加速度为控制指标。222VVVR或Lmin13a6.36.3凹形竖曲线的最小半径、长度，除满足缓和离心力要求外，还应考虑两种视距的要求：一是保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距离；二是保证跨线桥下行车有足够的视距。《标准》规定竖曲线的最小长度应满足3s行程要求。 ①夜间行车前灯照射距离要求当LST取h=0.75m22S1S1L1oLmin2()minhSTtg1.50.0349ST （4）凹形竖曲线最小半径和最小长度①夜间行车前灯照射距离要求当LSThSTtg0.75+0.026STLmin2STLmin=2STω ②跨线桥下行车视距要求当LST4hhhhh26.92max1212L2S111minT2hhhLmin2STmaxmaxmax ②跨线桥下行车视距要求当LST22S1STLmin2L2(hh)2(hh)minmax1max226.92 （三）凹形竖曲线最小半径和最小长度凹形竖曲线最小长度相当于各级道路计算行车速度的3秒行程。 多数情况下，竖曲线长度大于规定视距长度 （三）凸形竖曲线最小半径和最小长度•盲区B2d12RA凸形竖曲线最小长度应以满足视距要求为主。按竖曲线长度L和停车视距S的关系分为两种情况。T 1．当L>S:T2d21dh1，则d12Rh1h2，则d2Rh2R22R22Sdd2R(hh)T12122STR2(2hh)12取h1=1.2m,h2=0.1m22SSTTLmin2(2hh).3981222SSTTR凸2(2hh).39812 如果停车视距换成会车视距:取h1=h2=1.2mS2S会停22RS/8h1S9/.6凸会会2LS9/.6min会 （三）凸形竖曲线最小半径和最小长度2．当L1m，E=1m；H—净高，L—侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度（L或L），其他各级公路的侧向宽度为12路肩宽度减去0.25m。 高速公路、一级公路（分离式）EEHSS12WLL12L—左侧硬路肩宽度；L—右侧硬路肩宽度；S—左侧121路缘带宽度；S—右侧路缘带宽度；E—建筑限界顶角2宽度，当L≤1m时，E=L；当L>1m，E=1m；H—净高，L—侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度（L或L），其他各级公路的侧向宽度为路肩宽12度减去0.25m。 EEEEHH4CCdJ或RJ或RLWLL左WL右二、三、四级公路隧道C—当设计速度等于或大于100km/h时为0.5m，小于100km/h时为0.25m；J—隧道内检修道宽度；R—隧道内人行道宽度；d—隧道内检修道或人行道高度；E—建筑限界顶角宽度，当L≤1m时，E=L；当L>1m，E=1m；H—净高；L—侧向宽度，其他各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.25m；W—行车道的宽度； （3）净高净空高度:指道路在横断面范围内保证安全通行所必须满足的竖向高度。净高应考虑汽车装载高度、安全高度及路面铺装等因素确定。净空高度规定:公路：高速公路和一级、二级公路的净高为5.0m;三、四级公路为4.5m;一条公路应采用相同的净高。城市道路：各种汽车4.5m，无轨电车5.0m，有轨电车5.5m，自行车和行人2.5m，其它非机动车3.5m。 （4）净宽净宽:指道路在横断面范围内保证安全通行所必须满足的横向宽度。净宽组成:净宽包括行车带、路肩、中间带、绿化带等宽度。路肩是在净空范围之内，因此道路上各种设施（标志、护栏等）均应设置在右路肩以外的保护性路肩上，而且必须保证其伸入部分在净高以上。设于中间带和路肩上的桥墩或门式支柱不应紧靠建筑限界设置，应留有设置防护栏位置（不小于0.5m）的余地。 注意事项•①当设有加(减)速车道、紧急停车带、爬坡车道、慢车道、错车道时,建筑限界应包括相应部分的宽度；•②八车道及八车道以上的高速公路(整体式),设置左侧硬路肩时,建筑限界应包括相应部分的宽度；•③桥梁、隧道设置检修道、人行道时，建筑限界应包括相应部分的宽度；•④检修道、人行道与行车道分开设置时，其净高一般为2.5m。 高速公路关于净空方面的要求•同一公路应采用相同的净空高度•中央分隔带或路肩上设置墩台、标志立柱，其前缘不得侵入建筑限界，且不得紧贴建筑物设置•凹型竖曲线净高应满足鞍式列车有效净高 2.道路用地（1）道路用地定义是指道路修建、养护及布设沿线各种设施等所需要占用的土地。道路用地必须按国家有关政策办理征地手续。应尽可能从设计和施工等方面节省每一寸土地，不占或少占高产田，提倡利用取土或弃土整田造地。 （2）公路用地范围规定新建高速公路路堤两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）以外，或路堑坡顶截水沟外缘（无截水沟时为坡顶）以外不少于2m的土地为公路用地范围；一、二、三、四级公路上述边缘线以外不少于1m的土地为公路用地范围。 路基宽路肩行车道中间带行车道路肩右侧带右侧带i0i1i1i0车道车道车道车道土硬中左侧带硬土左侧带路路央路路肩肩分肩肩隔带高速公路和一级公路的路基横断面 •(3)在高填深挖路段，为保证路基的稳定，应根据计算确定用地范围。•(4)在风沙、雪害及特殊地质地带，应根据设置防护林、种植固沙植物、安装防沙或防雪栅栏以及设置反压护道等设施的需要确定用地范围。 •(5)行道树应种植在排水沟或截水沟外侧的公路用地范围内，有时根据环保要求带要种植多行林带的路段，需根据具体情况确定用地范围。•(6)公路沿线立体交叉、平面交叉、服务设施、安全设施、交通管理设施、停车区、养护管理设施以及料场和苗圃等工程的用地，应根据实际需要确定用地范围。 7.5路基横断面设计及成果•横断面设计步骤–点绘横断面地面线–根据路线和路基资料，将横断面的填挖值及有关资料抄于相应桩号的断面上–根据现场调查的土壤地质资料，示出土石界线，确定边坡坡度以及边沟的形状与尺寸–绘制横断面的设计线–计算横断面的填挖面积，完成全图 横断面设计成果•两图两表–路基横断面设计图–路基标准横断面图–路基设计表–路基土石方计算表 路基横断面图 路基标准横断面图 路基设计表 路基土石方数量计算表 THEEND DesignofExpresswayandInterchange第八章高速公路立体线形组合设计1西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院11交通工程教研室交通工程教研室交通工程教研室交通工程教研室 主要内容•平面线形和纵断面线形组合•线形设计的透视评价•立体线形设计的检查与修正西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院22交通工程教研室交通工程教研室 第一节平面线形和纵断面线形组合•线形组合设计必须考虑在公路上驾驶员的视觉问题•除了驾驶员物理方面的需求,现在还要研究影响驾驶员心理、生理因素的视觉问题•组合设计使线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院33交通工程教研室交通工程教研室 一、平、纵断面组合的基本要求•除考虑各项指标符合规定值外，还应考虑横断面对线形组合与行驶安全的影响；避免平纵横最不利的组合设计•除了各自应相对均衡、连续外，还应考虑与之相邻路段的均衡、连续•运行速度与设计速度之差不应大于20km/h•注意公路外部沿线自然景观的适应和地质条件等的配合•路线线形应能自然地诱导驾驶者的视线，并保持视觉的连续性西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院44交通工程教研室交通工程教研室 二、高速公路平、纵线形组合设计1、平、纵线形组合原则•平、纵线形组合设计原则为宜相互对应•长直线不宜与陡坡或半径小且长度短的竖曲线组合•长的平曲线内不宜包含多个短的竖曲线；短的平曲线不宜与短的竖曲线组合•半径小的圆曲线起讫点，不宜接近或设在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部•长的竖曲线内不宜设置半径小的平曲线•凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不宜同反向平曲线的拐点重合•复曲线、S形曲线中的左转圆曲线不设超高时，应采用运行速度对其安全性予以验算。西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院55交通工程教研室交通工程教研室 2、线形组合的基本形式（优缺点）西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院66交通工程教研室交通工程教研室 3、平、纵线形组合设计①保持线形的视觉连续性②保持线形在视觉上和心理上的协调③选择合适的合成坡度④平、纵线形组合与环境景观协调西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院77交通工程教研室交通工程教研室 平竖曲线对应关系西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院88交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院99交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院1010交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院1111交通工程教研室交通工程教研室 坡顶处的视觉诱导西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院1212交通工程教研室交通工程教研室 平竖曲线半径的平衡关系•P143表8.1西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院1313交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院1414交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院1515交通工程教研室交通工程教研室 4、平、纵线形设计中应注意避免的组合①避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线②避免将小半径的平曲线起、讫点设在竖曲线的顶部或底部③避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合④应避免小半径的竖曲线与回旋线的重合⑤避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶员视线中断的线形西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院1616交通工程教研室交通工程教研室 应避免西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院1717交通工程教研室交通工程教研室 应避免西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院1818交通工程教研室交通工程教研室 第二节线形设计的透视评价何为透视评价？•高速公路的线形透视评价，是利用透视图的图形参数，结合道路技术条件、汽车运行可能状态、司机的心理特征及线路的实际情况，利用电算手法对线形组合作出判断和准确的评价。西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院1919交通工程教研室交通工程教研室 从透视评价的角度，高速公路线形设计的基本原则①驾驶员看到的透视图形与实际线形相符，这是最理想的线形②坡度差较大的凹型竖曲线尽量选择大半径(>100v)，减少驾驶员产生错觉③避免凹形竖曲线位于平曲线起终点（图8.7b)④避免在平曲线中放短凹形竖曲线⑤避免断背曲线（图8.9）⑥避免过急的平曲线超高渐变率⑦避免凸形竖曲线位于平曲线起终点（图8.7a)西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院2020交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院2121交通工程教研室交通工程教研室 第三节立体线形设计的检查与修正透视图检查西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院2222交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院2323交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院2424交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院2525交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院2626交通工程教研室交通工程教研室 曲率图与坡度图检查（曲率零点要相互错开）曲率零点重合西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院2727交通工程教研室交通工程教研室 曲率、坡度图曲率零点相互错开西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院2828交通工程教研室交通工程教研室 立体线形的修正西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院2929交通工程教研室交通工程教研室 知识扩展：基于驾驶模拟器的高速公路线形评价西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院3030交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院3131交通工程教研室交通工程教研室 西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院3232交通工程教研室交通工程教研室 线形评价西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院3333交通工程教研室交通工程教研室 线形评价西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院3434交通工程教研室交通工程教研室 驾驶员视距分析西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院3535交通工程教研室交通工程教研室 THEEND西华大学交通与汽车工程学院西华大学交通与汽车工程学院3636交通工程教研室交通工程教研室