1、第四章城市道路平面線形規(guī)劃設計城市道路平面線形規(guī)劃設計w 第一節(jié) 平面線形規(guī)劃設計的內容 道路線形指道路路幅中心線（又稱中線）的立體形狀。道路線形指道路路幅中心線（又稱中線）的立體形狀。道路平面線形指道路中線在平面上的投影形狀。在城市道路平面線形指道路中線在平面上的投影形狀。在城市道路規(guī)劃設計中，由于經(jīng)常會碰到山體、丘陵、河流和道路規(guī)劃設計中，由于經(jīng)常會碰到山體、丘陵、河流和需要保留的建筑，有時還因地質條件差而需要避開不宜需要保留的建筑，有時還因地質條件差而需要避開不宜建設的地方，所以無論城市道路還是公路不可避免要發(fā)建設的地方，所以無論城市道路還是公路不可避免要發(fā)生轉折，因此就需要在平面上設置

2、曲線，所以平面線形生轉折，因此就需要在平面上設置曲線，所以平面線形是由直線和曲線組合而成的。是由直線和曲線組合而成的。 平曲線通常由圓曲線及兩端緩和曲線組成。當圓曲線半平曲線通常由圓曲線及兩端緩和曲線組成。當圓曲線半徑足夠大時可以使直線與圓曲線直接銜接（相切）；當徑足夠大時可以使直線與圓曲線直接銜接（相切）；當設計車速較高、圓曲線半徑較小時，直線與圓曲線之間設計車速較高、圓曲線半徑較小時，直線與圓曲線之間以及圓曲線之間要插設緩和曲線。以及圓曲線之間要插設緩和曲線。第一節(jié) 平面線形規(guī)劃設計的內容 如果城市道路轉折角度不大，可把轉折點設在交叉口，如果城市道路轉折角度不大，可把轉折點設在交叉口，使道

3、路線形呈折線狀，這樣可以減少道路上的彎道，便使道路線形呈折線狀，這樣可以減少道路上的彎道，便于道路施工和管線埋設，也有利于道路兩側建筑的布置。于道路施工和管線埋設，也有利于道路兩側建筑的布置。如果轉折點必須設置在路段上，則需要根據(jù)車輛運行要如果轉折點必須設置在路段上，則需要根據(jù)車輛運行要求設置成曲線，曲線又可分為曲率半徑為常數(shù)的圓曲線求設置成曲線，曲線又可分為曲率半徑為常數(shù)的圓曲線和曲率半徑為變數(shù)的緩和曲線。和曲率半徑為變數(shù)的緩和曲線。第一節(jié) 平面線形規(guī)劃設計的內容 城市道路平面線形規(guī)劃設計的主要任務為：根據(jù)道路網(wǎng)城市道路平面線形規(guī)劃設計的主要任務為：根據(jù)道路網(wǎng)規(guī)劃確定的道路走向、道路之間的方

4、位關系，以道路中規(guī)劃確定的道路走向、道路之間的方位關系，以道路中線為準，考慮地形、地物、城市建設用地的影響，根據(jù)線為準，考慮地形、地物、城市建設用地的影響，根據(jù)行車技術要求確定道路用地范圍內的平面線形，以及組行車技術要求確定道路用地范圍內的平面線形，以及組成這些線形的直線、曲線和它們之間的銜接關系；對于成這些線形的直線、曲線和它們之間的銜接關系；對于小半徑曲線，還應當考慮行車視距、路段的加寬和道路小半徑曲線，還應當考慮行車視距、路段的加寬和道路超高設置等要求。超高設置等要求。第一節(jié) 平面線形規(guī)劃設計的內容 城市道路平面線形規(guī)劃可劃分為總體規(guī)劃、詳細規(guī)劃城市道路平面線形規(guī)劃可劃分為總體規(guī)劃、詳細

5、規(guī)劃兩個階段?？傮w規(guī)劃階段的城市道路平面線形規(guī)劃主要兩個階段?？傮w規(guī)劃階段的城市道路平面線形規(guī)劃主要是根據(jù)城市主要交通聯(lián)系方向確定城市主要道路中心線是根據(jù)城市主要交通聯(lián)系方向確定城市主要道路中心線的走向的走向, ,并進一步確定城市路網(wǎng)。詳細規(guī)劃階段的城市并進一步確定城市路網(wǎng)。詳細規(guī)劃階段的城市道路平面線形規(guī)劃設計，一般是在上一層次已經(jīng)確定的道路平面線形規(guī)劃設計，一般是在上一層次已經(jīng)確定的城市道路網(wǎng)規(guī)劃基礎上進行的，需要進一步詳細確定用城市道路網(wǎng)規(guī)劃基礎上進行的，需要進一步詳細確定用地范圍內各級道路主要特征點的坐標、曲線要素等內容，地范圍內各級道路主要特征點的坐標、曲線要素等內容，便于進一步的道

6、路方案設計。便于進一步的道路方案設計。第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計 在城市道路規(guī)劃設計中，一般采用圓弧曲線連接直線路在城市道路規(guī)劃設計中，一般采用圓弧曲線連接直線路段，為了使線形平順，必須是切點相連。段，為了使線形平順，必須是切點相連。w 1、圓曲線的半徑與長度、圓曲線的半徑與長度w 汽車在彎道上行駛時，駕駛員轉動方向盤，使汽車作圓汽車在彎道上行駛時，駕駛員轉動方向盤，使汽車作圓周運動。由于離心力的作用，車上的乘客與貨物同樣受周運動。由于離心力的作用，車上的乘客與貨物同樣受到離心力的作用，同時汽車也可能產(chǎn)生橫向滑移。汽車到離心力的作用，同時汽車也可能產(chǎn)生橫向滑移。汽車在彎道上行駛時，作用在汽車橫截面

7、上的力，有垂直向在彎道上行駛時，作用在汽車橫截面上的力，有垂直向下的汽車重力和水平方向的離心力，以及輪胎和路面之下的汽車重力和水平方向的離心力，以及輪胎和路面之間的橫向摩阻力，如下圖所示：間的橫向摩阻力，如下圖所示： 第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計（a）彎道內側（b）彎道外側 汽車行駛受力分析第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 作用在汽車上的離心力為：w w 式中w 汽車的質量（kg）；w 汽車的重量（N）；w 重力加速度（9.8m/s2）；w 計算行車速度（m/s）；w 計算行車速度（km/h）；w 平曲線半徑（m）。 RGVgRGvRvmC127222mGgvVR第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 把作用在汽車上（通

8、過重心）的汽車重力和水平方向的離心力沿垂直于路面方向和平行于路面方向進行分解，可以把離心力所提供的、指向運動軌跡外側的水平力稱為橫向力。則橫向力為：w 由于 很小，故 , 。w 于是有：w sincosGCY0sinitg0 . 1cos02127GiRGVY第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 式中w 道路橫坡，“”表示車輛在彎道內側車道上行駛；“+”表示車輛在未設超高的曲線外側車道上行駛。w 單位車重的橫向力稱為橫向力系數(shù)，表示汽車在做圓周運動時，每單位車輛總重所受的橫向力即汽車、乘客、車上裝載物所受到的橫向力與其自身重量的比值。 0i02R127ViGY 第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 如果橫向力系數(shù)為0

9、.1，那么就相當于體重為50kg的人，有5kg的橫向力在推他，如果橫向力繼續(xù)增加，那么，人會感覺不舒服、橫向不穩(wěn)定。因此，橫向力系數(shù)的大小是判定道路設計轉彎半徑是否符合要求的基本條件，若橫向力系數(shù)的大小對汽車不產(chǎn)生橫向滑移或傾覆，說明道路轉彎半徑設計符合基本要求。第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 圓曲線半徑的計算公式：w 式中w 計算行車速度（km/h）；w 橫向力系數(shù)；w 道路橫坡，“”表示車輛在未設超高的曲線外側車道上行駛；“+”表示車輛在曲線外內車道上行駛。)127(02iVR（m） V0i第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 汽車所受的橫向力使汽車向彎道外側滑動，而輪胎和路面之間的摩

10、阻力阻止汽車滑移，因此，汽車不產(chǎn)生橫向滑移的必要條件是：w 式中w 橫向摩阻系數(shù)，與車速、路面種類及狀態(tài)、輪胎狀況等有關。w 由于，上式可寫成：橫GY 橫橫第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計 由于輪胎在縱向和橫向的剛度和輪胎花紋等的影響不同，橫向摩阻系數(shù)與縱向摩阻系數(shù)的數(shù)值不同，它們與第一章所述的附著系數(shù)有著如下的關系： 222縱橫）（縱8 . 00.7）（橫7 . 00.6第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 圓曲線半徑分為不設超高的最小半徑，極限最小半徑和一般最小半徑。)127(02iVR橫（m） 第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 不設超高的最小半徑：指道路半徑較大，離心力較小時，汽車若沿雙向路拱外側行駛時，路面的摩擦力

11、足以保證汽車安全行駛所采用的最小半徑。在計算過程中，公路一般采用0.035，城市道路一般采用0.067。在城市建成區(qū)，城市道路兩側建筑物已經(jīng)形成，故盡可能不設超高，以免與建筑物標高不協(xié)調，影響街景美觀。w 極限最小半徑：指圓曲線半徑采用的極限最小值，當?shù)匦卫щy或條件受限制時方可使用。采用極限最小半徑時，設置最大超高。城市道路在郊區(qū)的超高橫坡度可采用2%6%，一般采用0.15。第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 一般最小半徑：指設超高時的推薦半徑，其數(shù)值介于不設超高的最小半徑和極限最小半徑之間。超高值隨半徑增大而按比例減少。w 由式 算出的R值，稱為圓曲線不設超高容許的最小半徑。w 選用圓曲線的半徑值，應

12、與當?shù)氐匦?、?jīng)濟等條件相適應，并應盡量采用大半徑曲線以提高道路使用質量。一般只有在設計條件比較苛刻的情況下才通過計算確定彎道半徑。但最大半徑不宜超過10000m。 )127(02iVR橫第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 2 2、小半徑彎道路面的超高與加寬、小半徑彎道路面的超高與加寬w 超高設置超高設置w 如果因為地形、地物的原因，道路實際允許的最大轉彎如果因為地形、地物的原因，道路實際允許的最大轉彎半徑小于上述不設超高的圓曲線的最小半徑時，車輛在半徑小于上述不設超高的圓曲線的最小半徑時，車輛在彎道外側行駛就要減速，否則就會產(chǎn)生過大的橫向力。彎道外側行駛就要減速，否則就會產(chǎn)生過大的

13、橫向力。為了減少橫向力，就需要把彎道外側橫坡做成與內側同為了減少橫向力，就需要把彎道外側橫坡做成與內側同向的單向橫坡，這就稱為超高橫坡度向的單向橫坡，這就稱為超高橫坡度 （% %）。）。w 超高橫坡度超高橫坡度 計算公式如下：計算公式如下： 超i超iRVi1272超（%） 第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 式中w 計算行車速度（km/h）；w 圓曲線半徑（m）；w 橫向力系數(shù)。w 當計算所得到的超高橫坡度小于路拱橫坡時，宜選用等于路拱橫坡的超高，以利于測設。w 設置超高使重力的水平分力與離心力方向相反，橫向力將減少。但是超高不能無限增大，因為如果碰到雨雪等天氣，汽車的行駛速度降低，重力作用可能造成汽車

14、向道路彎道內側滑移。所以超高的最大值存在合理的范圍，我國的城市道路的超高坡度一般取2%6%。 VR第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計城市道路一般較寬，設置超高可能會導致道路兩側用地高差變化較大，不利于道路兩側用地車輛的進出與地面排水，也不利于街道景觀組織，所以城市道路一般通過增大道路轉彎半徑的辦法，解決車輛行駛要求，很少設置超高，超高往往是設置在立交的匝道上和山地風景區(qū)道路上。為了使道路從直線段的雙坡面順利轉換到具有超高的單坡面，需要一個漸變的過渡段，稱為超高緩和段。第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 超高緩和段長度的計算隨超高橫坡過渡方式之不同而異，通常超高橫坡有下述兩種過渡方法：w 一、繞內邊緣旋轉w 先將外側

15、車道繞路中線旋轉，當達到與內側車道同樣的單向橫坡后，整個斷面繞未加寬前的內側車道邊緣旋轉，直至超高橫坡值。在縱斷面設計時，應注意中心線標高設計應符合超高橫坡過渡的要求。此時，超高緩和段長度可按下列公式計算： 超高緩和段的設置第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 式中w 超高緩和段長度（m）；w 路面寬度（m）；w 與 的代數(shù)差；w 超高漸變率，即旋轉軸與車行道（設置路緣帶時，則為路緣帶）外側邊緣之間相對升降的比率。PiBl超超（m） 超lB超i0i超iP第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計二、繞中線旋轉先將外側車道繞中線旋轉，當達到與內側車道構成單向橫坡時，整個斷面一同繞路中線旋轉，直至達到超高橫坡值。一般多用于舊路改

16、建工程。超高緩和段 計算公式如下:超lPiiBl超超02（m）第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 式中wB路面寬度；w 道路橫坡度（%）。 w有超高緩和段長度計算公式可知，繞中線旋轉的方式，在同樣超高值下，緩和段長度較短，但內緣降低較多，在縱坡不大的挖方路段將不利于排水。這種繞中線旋轉的方式，對縱斷面線形設計標高無影響。所以，在設計時，要綜合考慮邊溝排水、構造物控制標高等因素，合理選擇旋轉方式。0i第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計（a）繞路邊旋轉（b）繞中線旋轉 超高方式第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 加寬設置加寬設置 w 汽車在彎道上行駛時，各個車輪的行駛軌跡不同，在彎道內側的后輪行駛軌跡半徑最小，而靠近彎道外側的前

17、輪行駛軌跡半徑最大。當彎道半徑較小時，這一現(xiàn)象表現(xiàn)得更為突出。為了保證汽車在轉彎時不侵占相鄰車道，凡小于250m半徑的曲線路段 小半徑彎道加寬均需要加寬。對于雙車道路面總加寬值可按對于雙車道第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計（m） RVRLe1 . 02式中 e雙車道加寬值（m）； V計算行車速度（km/h）； L小型汽車、普通汽車前保險杠至后軸軸心線的距離，鉸接車前保險杠到中軸軸心線的距離（m）； R設加寬的圓曲線半徑（m）。當?shù)缆酚腥?、四條車道時，可按e的一倍半，兩倍來計算車道總加寬值，更多車道可以此類推。 路面總加寬值可按下式確定：第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計在城市道路中，當機動車、非機動車混和行駛時，一般不考慮加寬。車道加寬一般僅限于快速交通干道、山城道路、郊區(qū)道路以及立交的匝道。第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設計w 為了適應車輛在彎道上行駛時后輪軌跡偏向