文档介绍：第三章      平面线形设计 Chapter Ⅲ Alignment Design
第一节概述 Section 1 Summarization
一、路线 Line
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。
二、平面线形设计的基本要求
The essential demand of alignment design
(一) 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,而在道路的平面
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。
(一)  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。
       1、直线―――曲率为零的线形;
          2、圆曲线―――曲率为常数的线形;
          3、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现代道路每线形正是由上述三种线形构成的,如果低速道路上,为简化设计,可只使