第2章道路平面设计_概述
《道路勘测设计》第2章平面设计课后习题及答案资料讲解
《道路勘测设计》第2章平面设计课后习题及答案第二章 平面设计2-5.设某二级公路设计速度为80km/h ，路拱横坡为2%。
⑴试求不设超高的圆曲线半径及设置超高（% 8 i h =）的极限最小半径（μ值分别取0.035和0.15）。
⑵当采用极限最小半径时，缓和曲线长度应为多少（路面宽B = 9 m ,超高渐变率取1/150）？解：⑴不设超高时：）（h V R i 1272+=μ＝0.02)]-(0.035[127802⨯＝3359.58 m ， 教材P36表2-1中，规定取2500m 。
设超高时：）（h V R i 1272+=μ＝0.8)](0.15[127802+⨯＝219.1 m ， 教材P36表2-1中，规定取250m 。
⑵当采用极限最小半径时,以内侧边缘为旋转轴,由公式计算可得： 缓和曲线长度：=∆=pi B L '150/1%2%89）（+⨯=135 m 2-6 某丘陵区公路，设计速度为40km/h ，路线转角"38'04954︒=α，4JD 到5JD 的距离D=267.71m 。
由于地形限制，选定=4R 110m ，4s L =70m ，试定5JD 的圆曲线半径5R 和缓和曲线长5s L 。
解:由测量的公式可计算出各曲线要素：πδπβ︒•=︒•=-==1806,18022402m ,240000200032R l R l R l l R l p ， R T l R L m p R T -=+︒-=+•+=2q 2180)2(,2tan )(00，πβαα解得：p=1.86 m , q = 35 m , =4T 157.24 m , 则=5T 267.71-157.24 = 110.49 m考虑5JD 可能的曲线长以及相邻两个曲线指标平衡的因素，拟定5s L =60 m ，则有：522460p R = ,30260m ==，"28'20695︒=α 解得=5R 115.227m 2-7、某山岭区公路，设计速度为40km/h ,路线转角 "00'54322︒=右α ，"00'3043︒=右α ，1JD 至2JD 、2JD 到3JD 距离分别为458.96 m 、560.54 m 。
道路勘测设计 第二章道路平面设计3
R
0
]
y P R {1 cos[( LP LS 2) 180 R]}
基本形单曲线回旋线要素计算
（二）设置缓和曲线的圆曲线：基本型单曲线 3、加密桩点坐标计算： （1）缓和曲线段内坐标计算： 切线支距法：
LP x LP 2 40 R 2 LS
L y P 6 RLS
2.4 道路平面设计方法
三、平面设计一般规定与基本步骤
道路平面布置设计的步骤：
（1）根据道路的技术等级，根据《标准》JTG B01-2003和《规范》 JTG D20-2006查出设计速度、最小半径、缓和曲线最小长度、直线 段的最大最小长度等主要技术标准的规定值
（2）根据地形、地物条件确定控制因素
（三）复曲线设计：
3、卵形复曲线：
实际工程中，应尽量避免采用这种曲线
（三）复曲线设计：
3、卵形复曲线：
①复中设置缓和曲线的特点： 缓和曲线段两端点的 曲率半径分别与相应 圆的圆曲线半径一致
曲线定位桩点计算
FZ
较小半径圆曲线相对 于大半径圆曲线内移 一段距离
即复曲线中间缓和曲 线段被原公切点中分 缓和曲线段中点(FZ 点)通过内移距离(内 移值之差PF)的中心
Eh B
切线支距法： x q R sin
Lh
y P R (1 cos )
LP LS 180 [
LS 90 LS 0 (弧度) (度) 2R R
θ
LP LS / 2180
R
x q R sin[( LP LS 2) 180 R]
Eh ( R P) sec R(m) 2
Lh ( 2 0 )
道路勘测设计 第2章 平面设计
三、直线的最小长度
1．同向曲线间的直线最小长度 《规范》：同向曲线间的最短直线长度以不小于设计速度的6倍为 宜（6V）。
2．反向曲线间的直线最小长度
《规范》规定：反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于 设计速度（以km／h计）的2倍为宜。
第三节 圆曲线
一、圆曲线的几何元素
各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线 是平曲线中的主要组成部分。
（三）圆曲线最大半径
选用圆曲线半径时，在与地形等条件相适应的前提下应尽量采 用大半径。 但半径大到一定程度时，其几何性质和行车条件与直线无太大 区别，容易给驾驶人员造成判断上的错觉反而带来不良后果， 同时也无谓增加计算和测量上的麻烦。 《规范》规定圆曲线的最大半在不宜超过10000m。
第四节 缓和曲线
0.15
115
300
0.20
120
390
（4）旅行不舒适
μ值的增大，乘车舒适感恶化。 当μ= 0.10时，不感到有曲线存在，很平稳； 当μ= 0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳； 当μ= 0.20时，己感到有曲线存在，稍感不稳定； 当μ= 0.35时，感到有曲线存在，不稳定； 当μ= 0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感。 μ的舒适界限，由0.11到0.16随行车速度而变化，设计中对高、 低速路可取不同的数值。 美国AASHTO认为V≤ 70km/h时μ=0.16，V=80 km/h时， μ= 0.12是舒适感的界限。
a y sin
P点弦偏角：
arctg y x3
p
(rad)
2．有缓和曲线的道路平曲线几何元素：
道路平面线形三要素的基本组成是：直线-回旋线-圆曲线-回 旋线-直线。
(1)几何元素的计算公式：
道路工程各章知识点及标准答案
一、复习要点：第一篇第1章绪论考核要求：1、了解道路运输在国民经济中的地位，五种运输方式及特点。
2、了解我国道路的发展现状及发展规划。
3、理解划分道路等级的依据及等级划分。
4、理解道路可行性研究、设计任务书、设计阶段及适用条件。
5、理解设计车辆、设计车速、交通量、通行能力等道路设计依据。
知识点：1．什么是道路？包括哪些实体？道路设计有哪两大方面？答：道路是带状的三维空间人工构造物，包括路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等工程实体。
道路设计要从几何和结构两大方面进行研究。
2．道路的等级和规模取决于什么？道路几何设计的意义如何？答：道路的等级和规模不取决于构造物的结构如何，而是取决于几何构造尺寸，一是道路宽度的构成，二是线形的几何构成。
道路几何设计的意义在于：（1）几何构造尺寸是伴随道路全部设计和施工的基础；（2）几何构造尺寸决定了车辆行驶的安全性、舒适性及道路建设与运营的经济性；（3）几何构造尺寸决定了道路的等级与规模。
3．道路几何设计中要综合考虑哪些因素？答：道路几何设计中要综合考虑如下因素：（1）汽车在运动学及力学方面是否安全、舒适；（2）视觉及运动心理学方面是否良好；（3）与环境风景是否协调；（4）从地形方面看在经济上是否妥当。
4．道路的分级按技术标准公路是如何分级的？各有何特点？答：根据交通部2004—03—01实施的《公路工程技术标准》JTG B01—2003(以后简称《标准》)将公路根据使用任务、功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。
（1）高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的多车道公路。
（2）一级公路为专供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。
（3）二级公路为供汽车行驶的双车道公路。
（4）三级公路为供汽车行驶的双车道公路。
（5）四级公路为供汽车行驶的双车道或单车道公路。
按行政管理体系公路是如何划分的？有和意义？答：按行政管理体制根据公路的位置以及在国民经济中的地位和运输特点分为：国道、省道、县乡(镇)道、及专用公路。
道路勘测设计 要点归纳
道路勘测设计要点归纳道路勘测设计要点归纳第一章绪论公路运输的优势：（1）机动灵活，适应性强能满足各种运输的需要；（2）能深入各处直达运输，受国家交通设施的限制较小，中转环节少，时间快，货损少，铁路只能在固定的线上运输，铁路在整个运输网起“线”的作用，而公路运输可深入偏远山区，是“面”的运输，是运输网中的血脉；（3）公路运输是发展生产，为国防及人民生活服务的重要环节；（4）公路运输投资少，周转快，社会效益显著；（5）和铁路、水运相比，单位运量小，运输成本偏高是其缺点，但随着汽车的改进，公路标准的提高，组织管理的改善，这些缺点会逐渐克服而更能显示出公路的优点。
技术标准大体可以归纳为三类：线形标准、载重标准、净空标准。
设计速度（计算行车速度）：在天气良好，交通密度小的情况下，一般驾驶员能够保持安全而舒适行驶的最大速度。
交通量：指在单位时间内通过道路某一断面处的实际汽车数。
设计交通量：指拟建道路到预测年限时所能达到的年平均日交通量。
通行能力：通行能力亦称道路的交通容量，是指以正常可以接受的运行速度，并保证行车舒适，车流无阻碍的条件下在单位时间内通过道路上某一断面处的最大车辆数。
交通密度：某一单位时间在单位路段上的车辆数。
第二章汽车行驶理论汽车行驶对道路的要求：安全，迅速，经济与舒适道路线性设计的保证措施：1.稳定性：即保证安全行车①不翻车，②倒溜或侧滑。
2.快速：评价运输效率的指标是汽车运输生产率(吨公里/小时)和运输成本(元/吨公里)，车速是影响的主要因素，因此，为提高车速，就需要充分发挥汽车行驶的动力性能。
3.舒适：线性设计时需要平纵线形的合宜组合，采用符合视觉舒顺要求的曲线半径，注意线形与景观的协调，沿线的植树绿化等。
4.经济：线型需便捷，车速的起伏要较少，耗油省。
5.畅通：行车不受或少受干扰，足够的视距和路面宽度，合理的设置竖曲线，以及减少道路交叉等。
汽车行驶稳定性:指汽车在行驶过程中，在外部因素作用下，尚能保持或者很快自行恢复原行驶状态和方向，而不致发生丧失控制产生侧滑，倾覆等现象的能力。
第二章路线平面设计
中线
路线(route)的概念
1． 路线----指道路中线的空间位置，它是一条空间曲线。 2． 公路平纵横的概念 ①． 路线的平面----公路的中线在水平面上的投影。
平面图（plan） ----反映路线在平面上的形状、位置、尺寸的图形。
②． 路线的纵断面----路线的中线在竖直面上的投影。
纵断面图（vertical profile map） ----反映路线在纵断面上的形状、位置、尺
路线平面 设计 2.1 道路平面设计的基本要求与原则
2.1.1 道路平面设计的概念
道路 路线
路线的平面
道路的平面线形
路线(route of road)
• 路线----指道路中线 。 • 线形----道路中线的空间 形状。
路线(route of road)
• 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。
曲线半径curve radius
1．确定半径的理论依据 2．最小半径的计算 3．圆曲线最大半径
1．确定半径的理论依据
⑴．横向力系数μ 的确定 ①．行车安全 要求横向力系数 μ 低于轮胎与路面之间所能提供的横向摩阻系数f： μ值过大，增加了驾驶者在弯道行驶中的紧张。对于乘客来说， μ值的增大 ，同样感到不舒适，乘客随μ的变化其心理反映如下。 μ ≤f (3—2) ②．增加驾驶操纵的困难 当μ<0.10时，不感到有曲线存在，很平稳； 轮胎产生横向变形，增加了汽车在方向操纵上的困难。 当μ=0.15时，稍感到有曲线存在，尚平稳； ③．增加燃料消耗和轮胎磨损 μ=0.20时，已感到有曲线存在，稍感不稳定； μ当 的存在使车辆的燃油消耗和轮胎磨损增加。 当μ=0.35时，感到有曲线存在，不稳定； 当μ≥0.40时，非常不稳定，有倾车的危险感。 ④．行旅不舒适 综上所述， μ 值的采用关系到行车的安全、经济与舒适。为计算最小平曲 线半径，应考虑各方面因素采用一个舒适的 μ值。研究指出：μ值的舒适界限， 由0.11到0.16随行车速度而变化，设计中对高、低速路可取不同的数值。
《道路工程》讲义第二章-平面设计
为超高。
2.曲线上汽车的受力分析
将离心力F和车重分解为平行于路面的横向力和垂直于路面 的竖向力，即：
横向力： X＝Fcosα－GSinα 竖向力： Y＝FSinα＋Gcosα Y α很小，可以认为sinα≈tgα＝ih ，cosα≈1 ， ih为超高 X
X
F Gih
G 2 gR
Gih
G
2 gR
平面线形几何
直线
直线的方向表示
1. 用直线的夹角或转角表示 2. 用方位角表示
直线
直线的表达式
平面线形与交通事故
相关研究表明： 丹麦 20%的伤亡事故，13% 的死亡事故发生在平曲线路段 法国超过 20%的死亡事故发生在危险的平曲线上
发展中国家情况：
平曲线上事故形态
两种主要事故形态 冲出路边撞固定物 （Running off the road and hitting an object） 失控翻车（Lost control and Rolled over）
第二章 平面设计
川藏公路
重庆巴南波浪形公路
第一节 概述
一、相关概念
道路 路线
布设在地表面上的三维空间实体工程构筑物，包括 路基、路面、桥涵、隧道及其他沿线设施等
道路中心线的空间位置
线形
道路中心线的立体形状
路线平面 道路中心线的水平投影
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）
（4）考虑舒适性
当μ超过一定数值时，驾驶者在曲线行驶中驾驶紧张， 乘客感到不舒适。 μ ＜0.1～0.16间，舒适性可以接受。
考虑对行车的安全、经济与舒适方面的要求，最大横向 力系数采用：
设计速度 （Km/h）
1-2路线平面设计
350
150
7500
5250
3350
1900
800
450
200
20
最小半径指标的应用
（1）公路线形设计时应根据沿线地形等情况，尽 量选用较大半径。在不得已情况下方可使用极限 最小半径； （2）当地形条件许可时，应尽量采用大于一般最 小半径的值； （3）有条件时，最好采用不设超高的最小半径。 （4）选用曲线半径时，应注意前后线形的协调， 不应突然采用小半径曲线； （5）长直线或线形较好路段，不能采用极限最小 半径。 （6）从地形条件好的区段进入地形条件较差区段 时，线形技术指标应逐渐过渡，防止突变。
第2章 路线平面设计
§2.1 概述 §2.2 平面圆曲线半径、超高及加宽 §2.3 缓和段 §2.4 行车视距 §2.5 平面线形设计 §2.6 平面设计成果
1
§2.1 概述
分解
公路立体线形
组合
平面 纵断面 横断面
2
1、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。 路线设计：确定路线空间位置和各部分几 何尺寸。
21
③圆曲线最大半径
• 选用圆曲线半径时，在与地形等条件相 适应的前提下应尽量采用大半径。 • 但半径大到一定程度时，其几何性质和 行车条件与直线无太大区别，容易给驾 驶人员造成判断上的错误反而带来不良 后果，同时也无谓增加计算和测量上的 麻烦。 • 《规范》规定圆曲线的最大半径不宜超 过10000m。
停车视距由反 应距离、制动 距离和安全距 离组成。
46
2、超车视距
快车超越前面慢车后再回到原来车道所需要的 最短距离——超车视距 超车视距的全程分为四个阶段： 加速行驶阶段 超车汽车在对向车道上 行驶的距离 超车汽车从开始加速到超 车完成对向汽车的行驶距离 超车完成，超车汽车与对 向汽车之间的安全距离
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第二章道路平面设计
本章主要内容：
一概述(选线)
二道路平面线形
三道路平面线形设计
第二章道路平面设计
第一节概述(选线)
一、道路选线的一般原则
二、平原区选线
三、丘陵区选线
四、山岭区选线
五、桥隧与道路线形的配合
一、道路选线的一般原则
(一)、选线的目的与任务
1．目的
道路选线的目的，就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地形、地质、地物及其它沿线条件，综合平、纵、横三方面因素，在实地或纸上选定道路路中线平面位置。
一、道路选线的一般原则(一)、选线的目的与任务
2．任务
道路选线的主要任务是：
✓确定道路的走向和总体布局；
✓具体确定道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上或实地选线，把路线的平面位置确定下
来。
(二)、选线的一般步骤选线是经过：浅→深
总体→具体
面→带→线
三个步骤：
1、全面布局
2、逐段安排
3、具体定线
定线要点：
以点(平面控制点)连线，以线(指两中线)交点(交点)，反复试线，最后落实交点位置。
(三)选线的一般原则
1．路线的基本走向必须与道路的主客观条件相适
应
◆主观条件：指设计任务书(或其它文件)规定的路线
总方向、等级及其在道路网中的地位和作用。
◆客观条件：指道路所经地区原有交通的布局(如铁路、公路、航道、航空、管道等)；城镇、工矿企业、资源的状况；土地开发利用和规划的情况以及地形、地质、气象、水文等自然条件。
2．正确掌握和运用技术标准3．注意与农业配合
4．选线应重视水文、地质问题5．重视环境保护工作
6．选线应综合考虑路与桥的关系
☐个别特殊大桥桥位，一般作为路线总方向的控制点；
☐大中桥位原则上应服从路线的总方向，一般作为路线走向的主要控制点；
☐小桥涵位置应服从路线走向。
7.构造物布置合理、经济实用、同当地景观协调
第二章道路平面设计
第一节概述(选线)一、道路选线的一般原则
二、平原区选线
三、丘陵区选线
四、山岭区选线
五、桥隧与道路线形的配合
(一)基本特征
1．自然特征
◆平原主要是指一般平原、山间盆地、高原等地形平坦地区。
◆耕地多；建筑设施，居民点较密；交通网系较密；农田水系渠网电讯管网较密；水系密布。
◆从地质和水文条件来看，平原区一般不良地质现象较少，但有时会遇到软土和沼泽地段。
平原区地面平坦，往往排水较困难。
2．路线特征
☐平面线形顺直，以直线为主体线形，弯道转角一般较小，平曲线半径较大；
☐在纵面上，坡度平缓，以低路堤为主。
（二）布线要点
综合平原区自然和路线特征，布线时应着重考虑以下几点：
1．以平面为主安排路线
2．正确处理路线与农业的关系
3．处理好公路与城镇关系
4．注意土壤水文条件，确保路基稳定。
第二章道路平面设计
第一节概述(选线)
一、道路选线的一般原则
二、平原区选线
三、丘陵区选线
四、山岭区选线
五、桥隧与道路线形的配合
（一）丘陵区分类
1．微丘——微丘地形指起伏不大的丘陵，地面自然坡度在20°以下，相对高差在
100m以下，设线一般不受地形限制。
2．重丘——重丘地形指连绵、起伏的山丘，具有深谷和较高的分水岭，地面自然坡度一般在20°以上。
路线平、纵面大部分受地形限制。
（二）丘陵区布线要点
1、在丘陵区布线，首先要因地制宜，掌握好线形技术指标。
2、丘陵区路线的布设，要考虑横断面设计的经济合理。
3、丘陵区布线应充分考虑与当地的农林业相协调。
4、冲沟比较发育的地段，高等级道路可考虑采用高路堤、高架桥或隧道等直穿方案，一般等级较低的道路可多采用绕越方案。
第二章道路平面设计
第一节概述(选线)
一、道路选线的一般原则
二、平原区选线
三、丘陵区选线
四、山岭区选线
五、桥隧与道路线形的配合
(一)概述
1．自然特征
山岭地区包括分水岭、起伏较大的山脊、陡峻的山坡，一般地面自然坡度在20度以上。
其主要自然特征是：
1）山高谷深，地形复杂，山脉水系分明。
2）石多、土薄、地质复杂。
3）水文条件复杂。
4）气候条件多变，变化的山区地形和地貌引起多变的气候。
2．路线类型
一般按照道路行经地区的地貌和地形特征，可分为沿溪线、山腰线、越岭线和山脊线四种。
山腰线沿溪线
越岭线山脊线
(二)沿溪线
(二)沿溪线
1、沿溪线路线特征
2．沿溪线布线要点
河岸选择
线位高度
图2-1-6 在S形河的腰部
重庆渝长高速公路剑沱湾互通处
（三）越岭线
(三)越岭线
1．越岭线路线特征2．越岭线布线要点
☐克服高差是越岭线的关键☐越岭线布线要点：
✓垭口选择
✓过岭标高
✓展线布局
2．越岭线布线要点1)垭口选择
2)过岭标高的选择
过岭的方式有以下三种：①浅挖低填垭口
②深挖垭口
③隧道穿过
3)展线布局
展线就是采用延长路线的办法，逐渐
升坡克服高差。
展线的基本形式有三种，如下图。
Ⅲ.螺旋展线
☐上线桥跨
☐下线隧道
上线桥跨下线隧道
（四）山脊线
(四)山脊线
1、山脊线路线特征
山脊线是指公路沿分水岭方向所布设的路线。
一般服从路线走向，分水线平顺直缓，起伏不大，脊肥厚，垭口间山坡的地形、地质情况较好的山脊是较好的布线条件。
(四)山脊线
1、山脊线路线特征
山脊线的有利条件是：
1)当山脊条件好时，山脊线一般里程短，土石方工程量小。
2)水文、地质条件好，路基病害少、稳定、地面排水条件好；
3)山脊线河谷少且小，桥涵人工构造物少。
(四)山脊线
1、山脊线路线特征
山脊线的不利条件是：
1)线位高，远离居民点，服务性能差；
2)山势高、海拨高、空气稀薄、冬季云雾、积雪、结冰较大，对行车和养护都不利。
3)远离河谷，砂石材料及施工用水运输不便。
2、山脊线布线要点
由于分水线的引导，山脊线大的走向基本明确。
布线主要解决以下三个问题：
1)控制垭口选择
2)侧坡选择
3)试坡布线
五、桥遂与道路线形的配合
1、桥头路线的布设
2、隧道洞口路线布设
五、桥遂与道路线形的配合
1、桥头路线的布设
（1）道路跨越支流的桥头设线
（2）利用河曲线在“S”形河段跨河，以争取桥轴线与河流成较大的交角，改善桥头线形
（3）适当斜交改善桥头线形
五、桥遂与道路线形的配合
1、隧道洞口路线布设
（1）隧道线形采用直线为宜
（2）隧道洞口线形
（3）隧道洞口纵坡
（4）隧道洞口横断面。