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1、道路工程主要内容：,一、道路平面 二、道路纵断面 三、道路横断面 四、道路路基 五、路面基层和垫层 六、沥青路面 七、水泥混凝土路面,第二章 道路平面,路线即道路中线的空间位置，路线在水平面上得投影称为路线的平面线形。,平面线形三要素,1.直线,2.圆曲线,3.缓和曲线,曲率为零的线形,曲率为常数的线形,曲率逐渐变化的线形,第一节 直线,主要内容：,一、线形特征 二、设计标准 三、设计要点,一、直线的线形特征,其主要特征如下： 优点： （1）路线短捷，线形简单，测设方便； （2）视距良好，方向明确，便于驾驶操作； （3）给人印象良好。 缺点： （1）不易与地形相协调； （2）长直线，线形呆板，
2、易引起驾驶疲劳，行车安全性差。,二、设计标准,在设计中，直线的最大、最小长度应有所限制。,（一）直线最大长度 最大直线长度以汽车按设计速度行驶70s左右的距离控制为宜。,（一）直线最小长度,1.同向曲线 2.反向曲线,三、 设计要点,（一）直线的适用条件,（1）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地； （2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区； （3）长的桥梁、隧道等构造物路段； （4）路线交叉点及其前后； （5）双车道公路提供超车的路段。 （6）依据城市规划布局，符号要求的直线路段。,（二）直线运用注意问题,（1）与地形、环境配合协调，考虑驾驶者的视觉、心里状态； （
3、2）直线的最大长度应有所限制； （3）圆曲线间的直线最小长度应满足规范要求； （4）长直线尽头的平曲线，必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。,第二节 圆 曲 线,各级道路不论转角大小，在转折处均应设置平曲线。,圆曲线的特点 测设简单； 适应地形变化，适用范围广而灵活； 较大半径圆曲线线形美观、顺适、行车舒适； 汽车行驶在圆曲线上比在直线上多占用宽度； 圆曲线半径较小时，视距条件差。,一、圆曲线要素与里程桩号,（一）圆曲线的几何要素,T切线长，m; L曲线长，m； E外距，m； D切曲线，m； R圆曲线半径，m; a 转角，（）。,（二）里程桩号的计算,圆曲线有三个主点桩号：,ZY直圆
4、点桩号 YZ 圆直点桩号 QZ 曲中点桩号 JD 交点桩号（转折点桩号）,二、圆曲线半径的计算公式,汽车在平曲线上行驶时，既受自重作用，还受离心力作用。 离心力使汽车有横向不稳定的危险，可能导致汽车向外侧滑移或倾覆。离心力大小与圆曲线半径相关：半径愈小离心力愈大。,圆曲线半径计算公式：,式中：R-圆曲线半径，m； V-行车速度，Km/h； i-路面横坡度，%，有超高或曲线内侧为+，曲线外侧为-。 u-横向力系数，可近似视为单位车重受到的横向力大小，V越大，u越大，对行车越不利。,三、圆曲线最小半径,（一）公路圆曲线最小半径,1.极限最小半径,三种圆曲线 Rmin,2.一般最小半径,3.不设超高
5、的最小半径,是指按设计速度行驶的车辆，能保证其安全行驶的最小半径，是设计采用的极限值。,它远大于极限最小半径，设计采用的圆曲线半径应尽量不小于一般最小半径；,它是判断圆曲线设不设超高的一个界限，即圆曲线半径不小于不设超高最小半径时，不设超高。,（二）城市道路圆曲线最小半径,设计中首先考虑安全因素，其次考虑节约用地及投资，结合工程情况合理选用指标。,四、圆曲线半径的选用,圆曲线半径选用得当，可获得圆滑舒顺的平面线形。 选用圆曲线半径应注意以下几点： （1）优选不小于不设超高的最小半径； （2）一般情况宜采用极限最小曲线半径的4-8倍或超高2%-4%的圆曲线半径； （3）条件受限，采用大于或接近圆
6、曲线最小半径的一般值；条件特别困难，可采用最小半径的极限值； （4）为便于测设，圆曲线最大半径不宜超过10000m； （5）设置时是曲线线形连续、均衡，避免小半径圆曲线与陡坡相重合的线形。,五、实例讲解 例2-1：某二级公路设计速度为80km/h，路拱横坡度为2%。试计算： （1）极限最小半径（u=0.12,i=8%）。 （2）一般最小半径（u=0.06,i=7%）。 （3）不设超高最小半径。 解：（1）极限最小半径 （2）一般最小半径 （3）不设超高时，即为反超高，u=0.035,i=-2%，则,规范取250m.,规范取400m.,规范取3350m.,五、实例讲解 例2-3：某城市主干路，转
7、折点JD的里程桩号为K1+500，转角a=30，圆曲线半径R=700m，试计算圆曲线各要素并确定圆曲线上的三个主点里程桩号。 解：（1）圆曲线要素计算如下：,（2）主点桩号计算如下,第三节 缓 和 曲 线,缓和曲线是在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间设置的曲率连续变化的曲线。,一、缓和曲线的作用,缓和曲线主要起到以下作用： （1）线形缓和。使线形圆滑，增加线形美观，有良好视觉效果。 （2）行车缓和。有利于驾驶员操作方向盘。 （3）超高加宽缓和。 （4）消除离心力的突变，提高舒适性。,二、缓和曲线的性质,道路设计规范规定缓和曲线采用回旋线。,回旋线数学表达式为：,式中 A
8、-回旋参数 l-回旋线上任一点到回旋 线的起点，m,R确定圆的大小，A确定缓和曲线曲率变化的缓急，A越大则曲率变化越缓和。,在缓和曲线的终点处，,式中 R-回旋线所连接圆曲线半径，m Ls-缓和曲线长度，m,R确定圆的大小，A确定缓和曲线曲率变化的缓急，A越大则曲率变化越缓和。,三、缓和曲线最小长度,缓和曲线作用回顾： （1）汽车在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶； （2）有利于驾驶员操纵方便； （3）能顺利完成超高和加宽过渡； 所以要规定缓和曲线的最小长度,（一）控制离心加速度变化率，满足旅客舒适要求,我过道路设计中采用as=0.6m/s3,则有：,式中 Ls-缓和曲线最小长度，m V-设计
9、加速度 R-圆曲线半径，m,（二）行驶时间不过短,一般认为汽车在缓和曲线上行驶时间至少应有3s，则：,式中 Lsmin-缓和曲线最小长度，m V-设计加速度,（三）满足超高渐变率的要求,缓和段长度应满足超高过渡的要求：,式中 Lc-超高过渡段长度，m Lsmin-缓和曲线最小长度，m,所以缓和曲线最小长度： Lsmin=（以上三种计算结果）max,四、设有缓和曲线的道路平曲线,道路平面三要素可组合形成不同的平面线形，如简单线形、基本型线形、s形曲线、卵形曲线、凸形曲线、C形曲线、复合曲线等。 其中基本型线形组合情况是： 直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线,（一）缓和曲线常数计算,缓和曲线的
10、切线角：,切线增长值：,内移值：,（二）平曲线几何要素,平曲线切线长： Th 平曲线总长： Lh 外距： Eh 超距： Dh,（三）主要里程点桩号计算,（四）平曲线最小长度,缓和曲线+圆曲线（设有缓和曲线）,圆曲线（不设缓和曲线）,确定平曲线最小长度要考虑的因素： （1）离心加速度变化率不应太大 （2）司机操作时间不宜太短 （3）小角度（转角小于7）转弯时不要产生错觉,平曲线组成,五、缓和曲线省略条件,公路设计规范规定，在下列情况下可不设缓和曲线： （1）四级公路不设置缓和曲线，其线形由直线和圆曲线组成； （2）在路线转折处，当圆曲线半径不小于“不设超高的最小半径”时； （3）半径不同的同向圆
11、曲线径相连接处，当小半径大于“不设超高的最小半径”时；,（4）半径不同的同向圆曲线径相连接处，R小大于临界曲线半径，且符合下列条件之一者： 1）小圆按规定设置相当于最小缓和曲线长的回旋线时，大圆与小圆的内移值之差小于0.10m； 2）设计速度80km/h时，大圆半径R大与小圆半径R小之比小于1.5； 3）设计速度80km/h时，大圆半径R大与小圆半径R小之比小于2.,第四节 曲 线 超 高 与 加 宽,一、曲线超高,（一）设置超高的原因 为抵消车辆在曲线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形式，即超高。,（二）超高值的确定,超高横坡度计算公式：,ib全超高横坡度
12、， 即圆曲线上的超高值,最大、最小超高值： 1.最大超高值 超高横坡度过大，超出了车胎与路面间的横向摩擦系数，车辆有向路面内侧滑移的危险，因此，规定了各级道路圆曲线最大超高值。 2.最小超高值 与道路直线部分的正常路拱横坡度值一致。,（三）超高过渡形式,一般取缓和曲线段作为超高过渡段，使直线段的双向横坡断面过渡到曲线段具有超高的单坡横断面。,1.公路超高过渡方式,（1）无中间带公路,3）绕路面外边缘旋转,1）绕路面内边缘旋转,2）绕路中线旋转,（2）有中间带公路,（1）绕中间带的中心线旋转,（2）绕中央分隔带边缘旋转,（3）分别绕各自的行车道中线旋转,（3）分离式路基公路,分离式路基公路的上、
13、下行车道各自独立，其超高设置及过渡可按两条无中间带的公路分别予以处理。,（四）超高缓和段的长度,（四）超高缓和段的长度,双车道公路超高缓和段长度按下式计算：,式中 L超高缓和段长度，m B旋转轴至行车道外侧边缘的宽度，m 超高旋转轴外侧的最大超高横坡度与原路拱横坡度的代数差 p超高渐变率,超高缓和段的设置应注意以下几点： （1）超高缓和段长度应取5m的倍数，且不小于10m； （2）当设置回旋线时，超高的过渡应在回旋线全长范围内进行； （3）四级公路因不设缓和曲线，其超高的过渡在超高缓和段的全长范围内进行； （4）对线形设计要求较高的公路，应在超高缓和段的起、终点插入一段二次抛物线； （5）高速
14、公路、一级公路的纵坡较大处，其上、下行车道可采用不同的超高值。,二、曲线加宽,（一）设置加宽的原因,汽车在圆曲线上行驶时，各车轮轨迹半径不相等，后轴内侧车轮的行驶轨迹半径最小，前轴外侧车轮的行驶轨迹半径最大，它们之间的摆动偏移需要通过路面加宽弥补。,（二）加宽的基本规定,我国城市道路和公路的设计规范规定，当道路的圆曲线半径不大于250m时，应设置加宽。 加宽值按平曲线半径和汽车轴距加前悬值不同查表选用。 加宽长度 加宽长度和超高缓和段相同，并不小于10m。,第五节 行 车 视 距,汽车在道路上行驶时，驾驶员应能看到汽车前方一定距离的障碍物或迎面来车，以便采取措施，保证行车安全，这一必要的最短距
15、离，称为行车视距。,主要内容,1.视距的种类,2.停车视距的计算,3.视距保证,一、视距的种类,根据驾驶员发现路面障碍物或迎面来车时，采取不同措施，行车视距分为以下几类： （1）停车视距； （2）会车视距； （3）错车视距； （4）超车视距。 上述4种视距中，停车视距是最基本视距，会车视距约等于停车视距的2倍，超出视距最长，错车视距最短容易保证。,二、停车视距的计算,停车视距是指驾驶员从发现障碍物时起，至在障碍物前安全停止，所需要的最短距离。,（一）反应距离S1 停车视距分解为 （二）制动距离S2 （三）安全距离S0,(一)反应距离S1,反应距离是驾驶员发现障碍物，经判断决定采取制动措施的瞬间
16、到制动器真正开始起作用的瞬间汽车所行驶的距离。用以下公式计算：,式中 S1反应距离，m V汽车行驶速度，km/h t驾驶员判断和制动反应的时间，s,(二)制动距离S2,制动距离是指汽车从制动生效到汽车完全停住，这段时间所行驶的距离：,式中 i道路纵坡，上坡为“+”，下坡为“-”； V汽车行驶速度，km/h； K制动系数，一般在1.2-1.4之间； 路面纵向摩阻系数，与路面种类和状况有 关，潮湿状态下一般可取0.4-0.5.,(三)安全距离S0,安全距离是指汽车停止至障碍物前的距离，公路一般取5-10m，城市道路取2-5m。,（四）停车视距的确定,停车视距为上述三项之和：,三、视距保证,弯道内侧
17、视距曲线范围内不能有任何障碍物。,驾驶员视点位置： 平面：距未设加宽的路面外边缘1.5m（亦即行车轨迹） 高度：1.2m,行车轨迹线上各点至视距曲线的横向距离称为横净距Z，行车轨迹线至障碍物之间的距离为净距Z0。 当ZZ0，视距可以保证； 当ZZ0，不能满足视距要求，需清除障碍物。,三、视距保证,第六节 道路平面设计成果,道路平面设计完成以后，应及时清绘各种图纸和表格。,1.路线平面设计图 2.路线交叉设计图 3.道路用地图 4.纸上移线图,1.直线、曲线及转角表 2.逐桩坐标表 3.路线固定表 4.总里程及断链桩号表,主要图纸,主要表格,一、直线、曲线及转角一览表,该表是平面设计的主要成果之
18、一。它是通过测角、丈量中线和设置曲线后所得的成果，是施工时恢复路线的主要依据。 该表完成后才能计算“逐桩坐标表”和绘制“路线平面设计图”。,二、路线逐桩坐标表,该表是高等级道路平面设计成果组成之一，是道路中线方样的重要资料。 表中列出桩号，纵、横坐标等并注明坐标系统及中央子午线经度或投影轴线。,三、路线平面设计图,（一）公路平面设计图,公路平面设计图是公路设计文件的重要组成部分，该图不仅综合反映公路路线的平面位置、线形和几何尺寸，还反映出沿线人工构造物和重要工程设施的布置及道路与周边地形、地物和行政区划的关系等。 路线平面图是指包括公路中线在内的有一定宽度的带状地形图。,（一）公路平面设计图,
19、公路平面设计图是公路设计文件的重要组成部分，该图不仅综合反映公路路线的平面位置、线形和几何尺寸，还反映出沿线人工构造物和重要工程设施的布置及道路与周边地形、地物和行政区划的关系等。 路线平面图是指包括公路中线在内的有一定宽度的带状地形图。初步设计、施工图设计阶段的比例尺，高速公路、一级公路采用1:2000，其他公路也可采用1:1000,1:2000,1:5000。,（二）城市道路平面设计图,城市道路平面设计图采用的比例尺一般为1:500-1：1000，测绘范围应在道路红线以外20-50m，应标明路中心线、规划红线、车行道线、人行道线、分隔带、绿化带、停车场、交通岛沿街建筑出入口、各种地上地下管线的走向位置、雨水进水口、窨井等，标注沿线里程桩、交叉口位置及交叉角度，路线转折处应注明平曲线要素，交叉口转角处应注明缘石转弯半径。,