文档介绍：平面线形设计
概述
路线
道路是一条三维空间实体,它是由路基、路面、桥梁、涵洞、
隧道和沿线设施所组成的线形构造物。一般所说的路线,是指道路中线的空间位置,它是一条空间曲线。路线在水平面上的投影称为路线的平面;沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面;中线上任意一点的法向切面是道路在该点的横断面。道路的平面、纵断面和各个横断面是道路的几何组成。
路线设计是指确定路线空间位置和各部分的几何尺寸。为研究方便,把它分解为路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。三者之间是相互关联的,既分别进行,又要全面考虑。
无论是公路还是城市道路,其路线位置主要受自然地理条件、社会经济条件和技术条件等的制约。设计者的任务就是在调查研究、掌握大量资料的基础上,设计出一条具有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最低的路线来。在设计的顺序上,一般是先定平面,并沿这个平面线形进行勘查测量,以取得地面线、地质及水文地质等资料。然后,再设计纵断面和横断面。为求得线形的均衡和减少土石方工程量,必要时再修改平面位置。这样经过几次反复,可望得到一个令人满意的结果。
平面线形设计的基本要求
汽车行驶轨迹
道路是供汽车行驶的,所以研究汽车行驶规律是道路设计的基
本课题,而在路线的平面设计中,主要考查汽车的行驶轨迹。只有当平面线形与这个轨迹相符合或相接近时,才能保证行车的顺畅、舒适和安全,特别是在高速行驶的情况下,对汽车行驶轨迹的研究更显重要。
大量的观测与研究结果表明,行驶中的汽车,其轨迹有如下特征:
(1)汽车运行轨迹是连续的、圆滑的,即在任何一点不出现错头和破折;
(2)其曲率是连续的,即轨迹上任意一点不出现两个曲率值;
(3)其曲率的变化率是连续的,即轨迹上任意一点不出现两个曲率变化率的值。
不满足上述第一条的线路如图3-1所示。
满足上述第一条,但不满足上述第二条的线路如图3-2所示。
同时满足上述第一条和第二条,但不满足上述第三条的线路如图3-3所示。
图3-1和图3-2的线形一般是不允许的,在低等级公路个别情况下可以采用。现代高等级道路一般采用图3-3和图3-4的平面线形,它与汽车的行驶轨迹偏差不大,实践证明是很好的线形。
平面线形要素
道路的平面线形,当受地形和地面建筑物的影响而发生转折时,
在转折处就要设置曲线或组合曲线。曲线一般采用园曲线,为保证行车的舒适与安全,在直线与园曲线之间或不同半径的两园曲线之间,要插入缓和曲线。因此,直线、园曲线和缓和曲线是平面线形的三要素。
直线―――曲率为零的线形;
园曲线―――曲率为常数的线形;
缓和曲线―――曲率为变数的线形。
现代道路每线形正是由上述三种线形构成的,称为“平面线形
三要素”。但并不是所有的线路都由这三种线形构成,如低速道路上,为简化设计,可只使用直线和园曲线两种要素。只要各种要素使用合理、配置得当,均可满足汽车行驶要求。至于它们的参数,则要视地形情况和人的视觉、心理、道路技术等级等条件来确定。
直线
直线的特点
直线是平面线形中的最基本线形,在公路和城市道路中使用最
为广泛。因为两点之间一直线为最短,一般在定线时,只要地势平坦、无大的地面障碍物,定线人员都首先考虑采用直线通过。笔直的道路给人以短捷、直达的良好印象,给人以美好的感受;加之汽车在直线上行驶时受力简单,方向明确,驾驶操作简易,能提供较好的超车条件;另外,从测设上看,直线只需定出两点,就可方便地测定方向和距离。基于直线的这些优点,在平面线形设计中,广泛采用直线线形。
但是,过长的线形并不是好线形。过长的直线易使驾驶员感到单调、疲倦,难以目测车间距离,于是产生尽快驶出直线的急躁情绪,车速一再加快,很容易造成交通事故。另外,在地形变化复杂地段,直线线形难于与地形相协调,造成工程费用显著增高。因此,在采用直线线形并确定其长度时,必须持谨慎态度,不宜采用过长的直线,并注意直线的设置要与地形、地物、环境相适应。
直线的运用
下述路段可采用直线线形:
不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地;
以直线条为主的城镇、近郊或农村;
长大桥梁、隧道等构造物路段;
路线交叉点及其前后;
双车道公路提供超车的路段。
直线的最大长度
从上面的分析可以看出,直线的最大长度应有所控制。对此,
在《公路工程技术标准》中,由于缺乏资料目前尚无明确规定,但在《公路路线设计规范》中以明确在确定直线长度时,必须持谨慎态度,尽量不采用较长的直线。
直线的最大长度可参见下表。
设计车速V(km/h)
120
100
80
60
40
30
20
直线最大长度(20V)(m)
2400
2000
1600
1200
800
600
400
直线最小长度(m)
同