线形设计

第一章 线形设计
1.1 平面线形设计
平面线形（即平曲线）包括直线、圆曲线和缓和曲线。

直线设计要求：直线的运用应注意同地形与环境相协调，《规范》规定:当设计速度≥60 ㎞/ h 时,同向曲线间的直线最小长度以不小于设计速度(以㎞/h 计)的6倍为宜,反向曲线间直线最小长度以不小于设计速度的两倍为宜，圆曲线的最小长度一般要有3s 行程。

圆曲线设计要求：在选用圆曲线半径时，最大半径值一般不应超过10000米，在地形条件许可时，就力求使半径尽可能接近不设超高最小半径，在一般情况下或地形有所限制时，应尽量采用大于一般最小半径，只有在地形特别困难不得已时，方可采用极限最小半径。

设计速度为100km/h 时，一般最小半径为700m ，极限最小半径为400m 。

缓和曲线设计要求：缓和曲线是设置在直线与圆同线之间或半径相差较大的两个转向相同的园曲线之间的一种曲率连续变化的曲线，其作用是使曲率连续变化，离心加速度、超高横坡度及加宽逐渐变化，便于行车平稳。

设计速度为100km/h 时，缓和曲线长度一般值为120m ，最小值85m 。

1.1.1 曲线要素的计算
JD 1桩号：K70+824.2
圆曲线半径R 1 = 1550m,
转角1α = 33.145(左)；
缓和曲线m L s 2201=；
计算： 外距m R R E 966.682sec 1=-⨯=α
；
切线长m R T 141.5732tan 1==α
；
切曲差m L T J 858.2621=-=总。

JD 2桩号：K71+877.36
圆曲线半径R 2 = 2900m,
转角2α = 15.1733(右)；
缓和曲线m L s 35.8252=；
计算： 外距m R R E 966.682sec
2=-⨯=α； 切线长m R T 141.5732
tan 2==α
； 切曲差m L T J 858.2622=-=总。

1.1.2 交点主点桩号的计算
JD 1主点桩号计算：
直缓点ZH 1= JD 1 – T 1 = K70 + 251.06；
缓圆点HY 1=ZH 1+=s L 1 K70 + 471.06；
圆缓点YH 1=ZH 1+=y L 1 K71 + 150.483；
缓直点HZ 1=JD 1+ T 1= K71 + 370.48
曲中点QZ 1= HZ 1–21总
L = K70 + 810.771；
JD 2主点桩号计算：
直缓点ZH 2= JD 2 – T 2= K71 + 370.48；
缓圆点HY 2=ZH 2+=s L 2 K71 + 605.38；
圆缓点YH 2=ZH 2+=y L 2 K72 + 144.507；
缓直点HZ 2=JD 2 + T 2= K72 + 379.41；
曲中点QZ 2= HZ 2–22总
L = K71 + 874.946；
1.2纵断面线性设计
纵断面设计首先要注意坡度的选择符合各级道路规定的最大坡度。

本次设计公路为100Km/h ，根据规定允许最大坡度为6%,合成坡度不能大于10.5%。

其次为了保证排水，防止水渗入路基影响稳定性，应设置不小于0.3%的纵坡，最小合成坡度不宜小于0.5%。

相邻竖曲线衔接时应注意：
（1）同向竖曲线：特别是两同向凹曲线间如果直线坡段不长，应合并为单曲线或复曲线形式的竖曲线，避免出现断背曲线。

（2）反向竖曲线：反向竖曲线间应设置一段直线坡段，直线坡段的长度一般不小于设计速度的3秒行程。

以使汽车从失重渡到增重有一个缓和段。

1.2.1 竖曲线要素的计算
第1变坡点：K70 + 860，高程：242.6m, 竖曲线半径R 1= 25000m ，i 1= -0.8%, i 2= 1.6%；
第2变坡点：K71 + 670，高程：255.56m,竖曲线半径R 2= 11000m ，i 1=1.6% i 2=-3.4 %；
第3变坡点：K72 + 100，高程：240.96m,竖曲线半径R 2= 10724m ，i 1=-3.4% i 2=-0.5 %；
计算得：
竖曲线一：%.62-1212=-=i i w ,为凹形曲线，曲线长m w R L 6001211=⨯=； 切线长m L T 300211==；外距m R T E 8.121
211==。

竖曲线二： 同理求得：曲线长切线长L 2=550m ；T 2= 275m,外距E 2=
3.43m 。

竖曲线三：同理求得：曲线长切线长L3=311m；T3= 155m,外距E
2
= 1.12m。

1.2.2 竖曲线要点桩号及高程的计算
竖曲线一：
起点桩号= K70+ 840－T1= K70 + 540；
终点桩号= K70 + 840 + T1= K71 + 140；
变坡点对应桩号设计高程=242 + E1 = 244.4；
竖曲线一起点设计高程=244.4- T1× i
1
= 296m；
竖曲线一终点设计高程=244.4 + T1× i
2
=275.6m。

竖曲线二：
起点桩号= K71 + 670 – T2 = K71 + 395；
终点桩号= K71 + 670 + T
2
= K71+ 945；
变坡点二对应桩号设计高程= 255.56 – E2= 252.13m；
竖曲线二起点设计高程= 252.13 - T
2× i
1
=251.16m；
竖曲线二终点设计高程= 252.13 + T
2× i
2
= 246.21m。

竖曲线三：
起点桩号= K72 +100 – T3 = K71 + 945；
终点桩号= K72 + 100 + T3= K71+ 255；
变坡点二对应桩号设计高程= 240.96 – E3= 242.08m；
竖曲线二起点设计高程= 242.08 - T
2× i
1
=246.23m；
竖曲线二终点设计高程=242.08 + T
2× i
2
= 269.69m。

1.3 平纵线形组合设计
尽管平纵线形设计均是按照标准进行设计，但若平纵线形组合不好，不仅有限于其优点的发挥，而且会加剧两方面的缺点，造成行车上的危险，也就不能获得最优的立体线形、平纵线形的合理设计。

因此平纵组合设计要注意以下几点要求：（1）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，切平曲线应稍长与竖曲线。

这种布置的优点是：当车辆驶入凹行曲线的顶点之前，即能清楚的看到平曲线的始端，辩明转弯的走向，不致因判断错误而发生交通事故。

（2）要保持平曲线和竖曲线大小的均衡，这样有利于驾驶员视觉上的均衡。

（3）要选择适当的合成坡度。

本段设计中竖曲线变坡点的起点和终点基本落在平面曲线的缓和曲线内，平纵组合符合设计要求。