城市道路平面線形規(guī)劃設(shè)計(jì).ppt

第四章 城市道路平面線形規(guī)劃設(shè)計(jì),交通流的基本概念 行人交通流特征,第一節(jié) 平面線形規(guī)劃設(shè)計(jì)的內(nèi)容,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。在城市道路規(guī)劃設(shè)計(jì)中，由于經(jīng)常會(huì)碰到山體、丘陵、河流和需要保留的建筑，有時(shí)還因地質(zhì)條件差而需要避開(kāi)不宜建設(shè)的地方，所以無(wú)論城市道路還是公路不可避免要發(fā)生轉(zhuǎn)折，因此就需要在平面上設(shè)置曲線，所以平面線形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(dāng)圓曲線半徑足夠大時(shí)可以使直線與圓曲線直接銜接（相切）；當(dāng)設(shè)計(jì)車(chē)速較高、圓曲線半徑較小時(shí)，直線與圓曲線之間以及圓曲線之間要插設(shè)緩和曲線。,第一節(jié) 平面線形規(guī)劃設(shè)計(jì)的內(nèi)容,如果城市道路轉(zhuǎn)折角度不大，可把轉(zhuǎn)折點(diǎn)設(shè)在交叉口，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(shè)，也有利于道路兩側(cè)建筑的布置。如果轉(zhuǎn)折點(diǎn)必須設(shè)置在路段上，則需要根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行要求設(shè)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。,第一節(jié) 平面線形規(guī)劃設(shè)計(jì)的內(nèi)容,城市道路平面線形規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要任務(wù)為：根據(jù)道路網(wǎng)規(guī)劃確定的道路走向、道路之間的方位關(guān)系，以道路中線為準(zhǔn)，考慮地形、地物、城市建設(shè)用地的影響，根據(jù)行車(chē)技術(shù)要求確定道路用地范圍內(nèi)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(guān)系；對(duì)于小半徑曲線，還應(yīng)當(dāng)考慮行車(chē)視距、路段的加寬和道路超高設(shè)置等要求。,第一節(jié) 平面線形規(guī)劃設(shè)計(jì)的內(nèi)容,城市道路平面線形規(guī)劃可劃分為總體規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃兩個(gè)階段。總體規(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的走向,并進(jìn)一步確定城市路網(wǎng)。詳細(xì)規(guī)劃階段的城市道路平面線形規(guī)劃設(shè)計(jì)，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(chǔ)上進(jìn)行的，需要進(jìn)一步詳細(xì)確定用地范圍內(nèi)各級(jí)道路主要特征點(diǎn)的坐標(biāo)、曲線要素等內(nèi)容，便于進(jìn)一步的道路方案設(shè)計(jì)。,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),在城市道路規(guī)劃設(shè)計(jì)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(diǎn)相連。 1、圓曲線的半徑與長(zhǎng)度 汽車(chē)在彎道上行駛時(shí)，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，使汽車(chē)作圓周運(yùn)動(dòng)。由于離心力的作用，車(chē)上的乘客與貨物同樣受到離心力的作用，同時(shí)汽車(chē)也可能產(chǎn)生橫向滑移。汽車(chē)在彎道上行駛時(shí)，作用在汽車(chē)橫截面上的力，有垂直向下的汽車(chē)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：,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),（a）彎道內(nèi)側(cè),（b）彎道外側(cè),汽車(chē)行駛受力分析,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),作用在汽車(chē)上的離心力為： 式中 汽車(chē)的質(zhì)量（kg）； 汽車(chē)的重量（N）； 重力加速度（9.8m/s2）； 計(jì)算行車(chē)速度（m/s）； 計(jì)算行車(chē)速度（km/h）； 平曲線半徑（m）。,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),把作用在汽車(chē)上（通過(guò)重心）的汽車(chē)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(jìn)行分解，可以把離心力所提供的、指向運(yùn)動(dòng)軌跡外側(cè)的水平力稱為橫向力。則橫向力為： 由于 很小，故 , 。 于是有：,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),式中 道路橫坡，“”表示車(chē)輛在彎道內(nèi)側(cè)車(chē)道上行駛；“+”表示車(chē)輛在未設(shè)超高的曲線外側(cè)車(chē)道上行駛。 單位車(chē)重的橫向力稱為橫向力系數(shù)，表示汽車(chē)在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，每單位車(chē)輛總重所受的橫向力即汽車(chē)、乘客、車(chē)上裝載物所受到的橫向力與其自身重量的比值。,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),如果橫向力系數(shù)為0.1，那么就相當(dāng)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(huì)感覺(jué)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(shè)計(jì)轉(zhuǎn)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(duì)汽車(chē)不產(chǎn)生橫向滑移或傾覆，說(shuō)明道路轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計(jì)符合基本要求。,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),圓曲線半徑的計(jì)算公式： 式中 計(jì)算行車(chē)速度（km/h）； 橫向力系數(shù)； 道路橫坡，“”表示車(chē)輛在未設(shè)超高的曲線外側(cè)車(chē)道上行駛；“+”表示車(chē)輛在曲線外內(nèi)車(chē)道上行駛。,（m）,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),汽車(chē)所受的橫向力使汽車(chē)向彎道外側(cè)滑動(dòng)，而輪胎和路面之間的摩阻力阻止汽車(chē)滑移，因此，汽車(chē)不產(chǎn)生橫向滑移的必要條件是： 式中 橫向摩阻系數(shù)，與車(chē)速、路面種類及狀態(tài)、輪胎狀況等有關(guān)。 由于，上式可寫(xiě)成：,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),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(guān)系：,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),圓曲線半徑分為不設(shè)超高的最小半徑，極限最小半徑和一般最小半徑。,（m）,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),不設(shè)超高的最小半徑：指道路半徑較大，離心力較小時(shí)，汽車(chē)若沿雙向路拱外側(cè)行駛時(shí)，路面的摩擦力足以保證汽車(chē)安全行駛所采用的最小半徑。在計(jì)算過(guò)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(cè)建筑物已經(jīng)形成，故盡可能不設(shè)超高，以免與建筑物標(biāo)高不協(xié)調(diào)，影響街景美觀。 極限最小半徑：指圓曲線半徑采用的極限最小值，當(dāng)?shù)匦卫щy或條件受限制時(shí)方可使用。采用極限最小半徑時(shí)，設(shè)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(shè)計(jì),一般最小半徑：指設(shè)超高時(shí)的推薦半徑，其數(shù)值介于不設(shè)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。 由式 算出的R值，稱為圓曲線不設(shè)超高容許的最小半徑。 選用圓曲線的半徑值，應(yīng)與當(dāng)?shù)氐匦巍⒔?jīng)濟(jì)等條件相適應(yīng)，并應(yīng)盡量采用大半徑曲線以提高道路使用質(zhì)量。一般只有在設(shè)計(jì)條件比較苛刻的情況下才通過(guò)計(jì)算確定彎道半徑。但最大半徑不宜超過(guò)10000m。,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),2、小半徑彎道路面的超高與加寬 超高設(shè)置 如果因?yàn)榈匦巍⒌匚锏脑?，道路?shí)際允許的最大轉(zhuǎn)彎半徑小于上述不設(shè)超高的圓曲線的最小半徑時(shí)，車(chē)輛在彎道外側(cè)行駛就要減速，否則就會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的橫向力。為了減少橫向力，就需要把彎道外側(cè)橫坡做成與內(nèi)側(cè)同向的單向橫坡，這就稱為超高橫坡度 （%）。 超高橫坡度 計(jì)算公式如下：,（%）,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),式中 計(jì)算行車(chē)速度（km/h）； 圓曲線半徑（m）； 橫向力系數(shù)。 當(dāng)計(jì)算所得到的超高橫坡度小于路拱橫坡時(shí)，宜選用等于路拱橫坡的超高，以利于測(cè)設(shè)。 設(shè)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(wú)限增大，因?yàn)槿绻龅接暄┑忍鞖猓?chē)的行駛速度降低，重力作用可能造成汽車(chē)向道路彎道內(nèi)側(cè)滑移。所以超高的最大值存在合理的范圍，我國(guó)的城市道路的超高坡度一般取2%6%。,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),城市道路一般較寬，設(shè)置超高可能會(huì)導(dǎo)致道路兩側(cè)用地高差變化較大，不利于道路兩側(cè)用地車(chē)輛的進(jìn)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(guò)增大道路轉(zhuǎn)彎半徑的辦法，解決車(chē)輛行駛要求，很少設(shè)置超高，超高往往是設(shè)置在立交的匝道上和山地風(fēng)景區(qū)道路上。為了使道路從直線段的雙坡面順利轉(zhuǎn)換到具有超高的單坡面，需要一個(gè)漸變的過(guò)渡段，稱為超高緩和段。,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),超高緩和段長(zhǎng)度的計(jì)算隨超高橫坡過(guò)渡方式之不同而異，通常超高橫坡有下述兩種過(guò)渡方法： 一、繞內(nèi)邊緣旋轉(zhuǎn) 先將外側(cè)車(chē)道繞路中線旋轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到與內(nèi)側(cè)車(chē)道同樣的單向橫坡后，整個(gè)斷面繞未加寬前的內(nèi)側(cè)車(chē)道邊緣旋轉(zhuǎn)，直至超高橫坡值。在縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意中心線標(biāo)高設(shè)計(jì)應(yīng)符合超高橫坡過(guò)渡的要求。此時(shí)，超高緩和段長(zhǎng)度可按下列公式計(jì)算：,超高緩和段的設(shè)置,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),式中 超高緩和段長(zhǎng)度（m）； 路面寬度（m）； 與 的代數(shù)差； 超高漸變率，即旋轉(zhuǎn)軸與車(chē)行道（設(shè)置路緣帶時(shí)，則為路緣帶）外側(cè)邊緣之間相對(duì)升降的比率。,（m）,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),二、繞中線旋轉(zhuǎn) 先將外側(cè)車(chē)道繞中線旋轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到與內(nèi)側(cè)車(chē)道構(gòu)成單向橫坡時(shí)，整個(gè)斷面一同繞路中線旋轉(zhuǎn)，直至達(dá)到超高橫坡值。一般多用于舊路改建工程。 超高緩和段 計(jì)算公式如下:,（m）,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),式中 B路面寬度； 道路橫坡度（%）。 有超高緩和段長(zhǎng)度計(jì)算公式可知，繞中線旋轉(zhuǎn)的方式，在同樣超高值下，緩和段長(zhǎng)度較短，但內(nèi)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(zhuǎn)的方式，對(duì)縱斷面線形設(shè)計(jì)標(biāo)高無(wú)影響。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮邊溝排水、構(gòu)造物控制標(biāo)高等因素，合理選擇旋轉(zhuǎn)方式。,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),（a）繞路邊旋轉(zhuǎn),（b）繞中線旋轉(zhuǎn),超高方式,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),加寬設(shè)置 汽車(chē)在彎道上行駛時(shí)，各個(gè)車(chē)輪的行駛軌跡不同，在彎道內(nèi)側(cè)的后輪行駛軌跡半徑最小，而靠近彎道外側(cè)的前輪行駛軌跡半徑最大。當(dāng)彎道半徑較小時(shí)，這一現(xiàn)象表現(xiàn)得更為突出。為了保證汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)不侵占相鄰車(chē)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(duì)于雙車(chē)道路面總加寬值可按對(duì)于雙車(chē)道,第二節(jié) 平曲線規(guī)劃設(shè)計(jì),（m）,式中 e雙車(chē)道加寬值（m）； V計(jì)算行車(chē)速度（km/h）； L小型汽車(chē)、普通汽車(chē)前保險(xiǎn)杠至后軸軸心線的距離，鉸接車(chē)前保險(xiǎn)杠到中軸軸心線的距離（m）； R設(shè)加寬的圓曲線半徑（m）。 當(dāng)?shù)缆酚腥?、四條車(chē)道時(shí)，可按e的一倍半，兩倍來(lái)計(jì)算車(chē)道總加寬值，更多車(chē)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(shè)計(jì),在城市道路中，當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)混和行駛時(shí)，一般不考慮加寬。車(chē)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(shè)計(jì),為了適應(yīng)車(chē)輛在彎道上行駛時(shí)后輪軌跡偏向彎道內(nèi)側(cè)的需要，通常公路的加寬設(shè)在彎道內(nèi)側(cè)。城市道路為了便于拆遷和實(shí)施，有時(shí)兩側(cè)同時(shí)加寬。在圓曲線內(nèi)加寬為不變的全加寬值，兩端設(shè)