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为使一条道路上的车辆尽量以匀速行驶,避免出现技术指标上的突变,在设计是应充分注意一下几点:
1.直线与平曲线的组合
直线与平曲线变化应连续、均衡,圆曲线半径和长度应与相邻直线长度想适应,设计时应避免一下组合:
1)长直线尽头接小半径平曲线。
长直线和长大半径平曲线会导致较高的速度,若突然出现小半径平曲线,会因减速不及而发生事故。
特别是在下坡方向的尽头更应该注意线形的连续性,若因地形所限小半径平曲线难免时,中间也应插入中等曲率的过渡性平曲线,并使纵坡不要过大。
2)短直线接大半径的平曲线。
这种组合线形均衡性差,而且线形不美观。
2.平直线与平曲线的组合
相邻平曲线之间的设计指标应连续、均衡,避免突变。
在条件允许时,相邻曲线大半径与小半径之比宜小于2.0,相邻回旋线参数之比宜小于2.0
3.高、低标准之间要有过渡
在有高、低标准变化的线路路段,除了要满足相关设计路段在长度和梯度上的要求外,还应结合地形的变化,是路线的平面线形指标逐渐过渡,避免出现突变。
而且,不同标准路线相互衔接的地点,应选在交通量发生变化处,或是驾驶员能够明显判断前方需改变速度的地方。
(三)注意与纵断面设计相协调
特别是平原微丘区的道路,平曲线指标一般较高,平曲线较长,与铁路、主要道路及河流交叉的地方往往是纵断面线形的控制点,应注意与纵断面线形相协调。
(四)平曲线应有足够的长度
汽车在道路的曲线路段上行驶,如平曲线长度过短,驾驶员继续转方向盘,在高速行驶时事不安全的,也会使乘客感到不舒适,而且当转角很小时,容易产生曲线半径很小的错觉。
因此,最小平曲线长度的选定要考虑以下几点:
1.驾驶员操作从容、乘客感觉舒适要求的平曲线最小长度。
平曲线由前后回旋线和中间圆曲线三部分组成,这些都可以根据经验和联系实际取得相应的值。
2.转角α小于7°
时的平曲线长度。
当路线转角小于7°
时,应设置较长的平曲线。
因为转角过小时,即使半径较大,驾驶员也会将平曲线长度看成比实际的短,给其造成急转弯的错觉。
平面线形组合形式与类型:
1.基本型曲线
平直线按直线——回旋线——圆曲线——回旋线——直线顺序的组合形式为基本型曲线。
其中,当两回旋线的参数值相等时,叫对称基本型;
不相等时,为非对称性;
都等于0时,为简单型。
2.S形曲线
两个反向圆曲线用两段反向回旋线连接的组合形式称为S形曲线。
S形曲线的两个反向回旋线以径相连接为宜,而且两圆曲线半径之比不宜过大。
3.卵形曲线
用一个回旋线连接两个同向园曲线的组合形式为卵形曲线。
卵形曲线大院应能完全包住小圆,若大圆半径无限大,即直线,属于基本型。
4.凸形曲线
两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合形式称为凸形曲线。
凸形曲线尽管在连接点处曲率是连续的,但因中间圆曲线长度为0,对驾驶操作不利,所以只在路线严格受地形、地物限制处方可采用凸形曲线。
5.复合型曲线
将两个以上的同向回旋线在曲率相等处相互连接的组合形式称为复合型曲线。
复合型曲线相邻回旋线参数之比以小于1.5为宜。
复合型曲线的回旋线,其曲率半径和参数是变化的,驾驶员需变更速度和方向,以适应变化的回旋线,对驾驶不利。
除互通式立体交叉匝道线形外,复合型曲线仅在受地形或其他特殊原因限制时使用。
6.C形曲线
两同向回旋线在曲率为0处径相连接的组合形式称为C形曲线。
C形曲线两个回旋参数可以相等,也可以不相等。
C形曲线连接处的曲率为0,即半径趋近于无穷大,对行车和视觉均不利,所以C形曲线仅限于地形条件特殊困难,路线严格受限时方可采用。
7.回头形曲线
山区道路为克服高差,在同一坡面上转角接近或大于180°
,有主曲线和铺设曲线的组合形式称为回头形曲线。
回头形曲线的上线一般应设辅曲线,以免出现长直下坡接小半径平曲线的不安全组合。
⏹纵断面线形设计
纵断面线形设计的原则:
1.应满足纵坡及竖曲线的各项规定(最大坡度、最小坡度、坡长限制、最小坡长、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等),以及相关高程控制点和构造物设计对纵断面的要求。
2.纵断面线形设计应根据设计速度,在适应地形及环境的原则下,对纵坡大小、长短及前后破段协调的情况,竖曲线半径及其与平面线形的组合等进行综合研究,反复调整,设计出平顺、连续的纵断面线形。
3.平面上直线路段不宜在短距离内出现凹凸起伏频繁的纵断面线形,其凸起部分易遮挡视线,凹下部分易形成盲区,使驾驶员产生迷茫感,导致视线中断,是线形失去连续性,影响行车安全。
4.连续上坡(或下坡)路段,应符合平均纵坡的规定,并采用运行速度对通行能力与行车安全进行检查。
5.长下坡的直坡段端部不应设计小半径的凹形竖曲线或平曲线,以保证行车安全。
当相邻坡段的坡差很小时,应设置较大半径的竖曲线,以保证竖曲线的最小长度要求。
避免使用凸形竖曲线半径小、长度短的纵断面线形,汽车在这种线形上行驶时,只有到坡顶时方能看见前方的路面,易使驾驶员产生茫然,不利于行车安全。
6.纵断面设计还应考虑路面排水的要求。
1)纵坡不宜过小或采用平坡,特别在横向排水不畅的路段
2)在设计前坡为下坡(上坡),后坡为上坡(下坡)的竖曲线时[分别称为全凹竖曲线和全凸竖曲线],不宜采用过大半径竖曲线,避免竖曲线的底部(顶部)小于最小纵坡的路段长度过大。
⏹平、纵断面组合设计
一.平纵线形组合设计的总要求:
对设计速度>
=60km/h的道路,必须重视平、纵的合理组合,尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。
二.平、纵线形组合设计的原则:
1.在视觉上能自然地引导驾驶员的视线,并保持视觉的连续性。
任何使驾驶员感到茫然、迷惑和判断失误的线形,必须尽力避免。
2.保持线形技术指标在视觉和心理上的大小均衡。
3.选择组合得当的合理坡度,以利于路面排水和行车安全。
4.注意与道路周围环境的组合。
三.纵线形组合的形式:
●平面为直线,纵断面是直坡线——构成恒等坡度的直线;
●平面为直线,纵断面是凹形竖曲线——构成凹下去的直线;
●平面为直线,纵断面是凸形竖曲线——构成凸起的直线;
●平面为曲线,纵断面是直坡线——构成恒等坡度的平曲线;
●平面为曲线,纵断面是凹形竖曲线——构成凹下去的平曲线。
四.平纵线形组合的基本要求
1.直线与直坡线、直线与凹形竖曲线、直线与凸形竖曲线、平曲线与直坡线是常用的组合形式。
2.平曲线与竖曲线宜互相重合,且平曲线应稍长于竖曲线。
竖曲线的起、终点宜分别设在平曲线的两个缓和曲线内,其中任一点都不要设在缓和曲线以外的直线上或圆曲线内。
3.要保持平曲线与竖曲线大小均衡。
保持平曲线、竖曲线的半径和长度均衡,能在视觉上获得协调、舒适的感觉。
4.要选择适当的合成坡度。
合成坡度过大,对行车安全不利,特别在冬季结冰期更危险。
山区纵坡大的路段插入小半径平曲线时,应控制最大合成坡度,陡峻傍山路段的合成坡度不宜小于8%。
合成坡度过小,不利于路面排水,车辆易打滑、制动距离增加、高速行驶产生溅水影响行车安全。
五.平、纵线形设计中应避免的组合
1)避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。
在凸形竖曲线的顶部设有小半径的平曲线,不能引导视线,且急转弯行车不安全。
在凹形竖曲线的底部设有小半径的平曲线,会出现汽车加速行驶中急转弯,可能发生危险。
2)避免将小半径的平曲线起、讫点设在或接近竖曲线的顶部或底部。
应避免将凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部设在小半径平曲线的起、讫点。
前者失去引导视线的作用,驾驶员须接近坡顶才发现平曲线,导致不必要的减速或交通事故;
后者会出现汽车高速行驶时急转弯,行车不安全。
3)避免时竖曲线顶、底部与方向平曲线的拐点重合。
此类组合都存在不同程度的扭曲外观。
前者不能正确引导视线,会使驾驶员操作失误,引起交通事故;
后者路面排水不畅,积水影响行车安全。
4)避免小半径的竖曲线与缓和曲线重合。
对凸形竖曲线诱导性差,事故率较高;
对凹形竖曲线路面排水不良,影响行车安全。
5)避免在长直线上设置陡坡或长度短、半径小的竖曲线。
长直线与陡坡组合易使驾驶员超速行驶,危及行车安全;
长直线与凸形竖曲线组合,视线引导差,行车茫然;
长直线与凹形竖曲线组合,使驾驶员产生坡底狭窄的视觉,心理紧张,行车不安全。
6)避免出现驼峰、暗凹、跳跃等式驾驶员视线中断的线形。
在一个平曲线或一段长直线内包含几个竖曲线,特别是小半径竖曲线,易出现驼峰、凹暗、跳跃等线形,使前方道路失去连续性。
第二部分
----平、纵曲线要素的计算方法及放线测量
⏹平面线形设计与计算
(一)直—缓—圆—缓—直
(二)S形曲线
(三)卵形曲线
(四)回头形曲线
⏹纵面线形设计与计算
Ø
平原、微丘地形的纵坡应均匀平缓,注意保证最小填土高度和最小纵坡的要求。
丘陵地形应避免过分迁就地形而起伏过大,注意纵坡应顺适不产生突变。
山岭、重丘地形的沿河线应尽量采用平缓纵坡,坡长不应超过限制长度,纵坡不宜大于6%,注意路基控制标高的要求。
越岭线的纵坡应力求均匀,尽量不采用极限或接近极限的坡度,更不宜在连续采用极限长度的陡坡之间夹短的缓和坡段。
一般不应设置反坡。
山脊线和山腰线除结合地形不得已时采用较大纵坡外,在可能条件下纵坡应缓些。
设计放线步骤:
(1)准备工作:
纵坡设计(俗称拉坡)之前在厘米绘图纸上,按比例标注里程桩号和标高,点绘地面线,填写有关内容。
(2)标注控制点及其高程:
控制点:
路线起、终点,越岭垭口,重要桥涵,地质不良地段的最大填土高度,最大挖深,沿溪线的洪水位,隧道进出口,平面交叉和立体交叉点,铁路道口,城镇规划控制标高等。
山区道路还有根据路基填挖平衡关系控制点,称为“经济点”。
(3)试坡与调整:
在已标出“控制点”、“经济点”的纵断面图上,根据技术指标、地面起伏变化,本着以“控制点”为依据,照顾多数“经济点”的原则,在这些、点位间进行穿插与取直,试走出若干直坡线。
然后对照技术标准检查各设计的直坡方案的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定,平、纵组合是否适当,以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理,若有问题应进行调整。
调整方法是对初定坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。
对各种可能坡度线方案反复比较,最后定出既符合技术标准,又满足控制点要求,且土石方较省的设计线作为初定坡度线,并将前后坡度线延长交汇出变坡点的初步位置。
(4)核对:
选择有控制意义的重点横断面,如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙、重要桥涵以及其它重要控制点等,在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度,用“模板”在横断面图上“戴帽子”,检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大、桥梁过高或过低、涵洞过长等情况,若有问题应及时调整纵坡。
在横坡陡峻地段核对更显重要。
(5)定坡:
经调整核对无误后,逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。
(6)设置竖曲线:
拉坡时已考虑了平、纵组合问题,此步根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径,计算竖曲线要素。
第三部分
----选线、定线的原则和基本方法
⏹选线
(一)选线的原则
1)在道路设计的各个阶段,运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究,在多方案论证、比选的基础上,选定最优路线方案。
2)路线设计应在保证行车安全、舒适、快捷的前提下,使工程量小、造价低、营运费用省、效益好,并有利于施工和养护。
路线设计应注意立体线形设计中平、纵、断面的舒顺、合理配合。
3)选线应同农田基本建设相配合,做到尽量少占田地,并应尽量不占高产田、经济作物田和经济林园等。
4)通过名胜、风景、古迹地区的道路,应与周围环境、景观相协调,并适当照顾美观,重视保护原有自然状态和重要历史文物遗址。
5)应对工程地质和水文地质进行深入勘测,查清其对道路工程的影响。
6)选线应重视环境保护,注意因修建道路及汽车运行所产生的影响和污染等。
7)对高速公路和一级公路,因其路幅宽,可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件,利用其上下行车道分离的特点,本着因地制宜的原则,合理采用上下行车道分离的形式设线。
(二)选线的基本方法(三步)
1.路线方案选择
此项工作首先是在比例尺(1:
2.5万到1:
10万)地形图上从较大面积范围内找出各种可能的方案,收集各可能方案的有关资料,进行初步评选,确定数条有进一步比较价值的方案;
然后进行现场勘测,通过多方案的比选得出一个最佳方案。
当没有地形图时,可采用调查或踏勘方法现场收集资料,进行方案评选。
当地形复杂或范围很大时,可通过航空视察,或用遥感与航摄资料进行选线
2.路线带选择
在路线基本走向选定的基础上,按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点,连接这些控制点,即构成路线带。
3.具体定线
定线是根据技术标准和路线方案,结合有关条件在有利的路线带内进行平、纵、横综合设计,具体定出道路中线的工作。
⏹定线
(一)定线的原则
定线工作是依据下达的设计任务书、选线阶段确定的走向和主要控制点、所采用的技术标准进行的,在选线布局阶段选定的“路线带”的范围内,按已定的技术标准,结合细部地形、地质等自然条件,综合考虑平、纵、横三面的合理安排,定出道路中线的确切位置。
不仅如此,还要解决工程和经济问题,充分考虑周围环境的配合,道路与生态平衡的关系,道路自身线形的美观和协调问题。
(二)定线的基本方法
1.纸上定线
在选线布局完成后的路线带(路线走廊)内根据既定的技术标准和路线方案,结合地形、地质条件,从平、纵、横三方面综合考虑,定出具体合理的路线。
公路定线质量在很大程度上取决于采用的定线方法。
定线是公路设计过程中很关键的一步。
它不仅要解决工程、经济方面的问题,而且还要解决如何使公路与周围环境相配合,以及公路本身线形的美观等问题。
纸上定线按操作方法有直线定线法和曲线定线法两种方法。
直线定线法是根据选线布局阶段锁定的路线方案和该路等级相应的几何标准,试穿出一系列与地形相适应的直线作为控制路线走向和位置的基本单元,然后再相邻直线转折处用适当平曲线连接的定线方法;
曲线定线法是先根据地形、地物等条件设置合适的圆曲线,然后再相邻圆曲线间用适当的缓和曲线或直线段连接的定线方法。
2.现场定线
现场定线是设计人员直接在现场定出道路中线的具体位置。
它需要设计人员根据路线所经地区的地形、地物、地质及水文等自然条件,充分掌握资料,考虑路线的平、纵、横三个面,反复试线,多次改进,才能把路线定在比较合适的位置。
3.航测定线
航测定线是利用航测照片、航测影像地形图等航空测量资料,借助航测一起使之建立立体模型进行定线。
航测定线的工作对象是立体模型,可以把大量野外工作搬到室内来做,选线人员在像片或图纸上找出众多比较方案,从而提高选线质量。
第四部分
----平交道口、立交道口的类型和设计原则
⏹道路平面交叉
(一)平面交叉道口的类型
1.加铺转角式
它适当半径的单元曲线或复杂曲线平顺连接各个转角构成的平面交叉。
此类交叉口形式简单,占地少,造价低,设计方便,但行车速度低,通行能力小。
适用于车速低、交通量小、转弯车辆少的次要道路或地方道路。
2.分道转弯式
它是采用设置导流岛、划分车道等措施,使转弯车辆分道行驶的平面交叉。
此类交叉口转弯车辆,尤其是右转弯车辆行驶速度和通行能力较高。
适用于车速较高、转弯车辆较多的主要道路。
3.扩宽路口式
它是指在接近交叉口的道路两侧占款或增辟附加车道的平面交叉。
可单增右转或左转车道,也可同时增设左、右车道。
此类交叉口可减少转弯交通队直行交通的干扰,车速较高,事故率低,通行能力大,但占地多,投资较大。
适用于交通量较大、转弯车辆较多的干线公路和城市主干路。
4.环形交叉
它是指多条道路交汇处设有中心岛的平面交叉。
在交叉口中央设置中心岛,用环道组织渠化交通,使进入环道的所有车辆一律按逆时针方向绕岛单向行驶,直至所要去的路口离岛驶出。
此类交叉口使驶入交叉口的各种车辆可连续不断地单向运行,没有停滞,减少了车辆在交叉口的延误时间,环道上行车只有分流与合流,消灭了冲突点,提高了行车的安全性,但占地面积大,城区改建困难,增加了车辆绕行距离,特别是左转弯车辆。
适用于多条道路相交或转弯交通量较大且地形较平坦的交叉口。
(二)平面交叉道口的设计原则
1.保证车辆与行人在交叉口能以最短的时间顺利通过,使交叉口的通行能力适应各条道路的行车要求。
2.正确设计交叉口立面,保证转弯车辆行车稳定,符合排水要求。
⏹道路立体交叉
(三)立体交叉道口的类型
1.按相交道路的跨越方式分
1)上跨式:
用跨线桥从被交道路或其他线形工程上方跨过的交叉方式。
2)下跨式:
用通道(或隧道)从被交道路或其他线形工程下方穿过的交叉方式。
2.按其交通功能分
1)分离式立体交叉:
仅设一座跨线构造物(跨线桥或通道),上、下各层道路与道路间不连通的叫擦汗方式。
2)互通式立体交叉:
不仅设跨线构造物是相交道路空间分离,且上、下道路之间相互连通的交叉方式。
a)部分互通式立体交叉
●菱形立体交叉:
设有四条单向匝道通向被交道路,在次要道路的连接部存在平面交叉的互通式立体交叉。
●部分苜蓿叶体立体交叉:
部分左转弯方向不设环形左转匝道,而呈不完全苜蓿叶形的立体交叉。
b)完全互通式立体交叉
●喇叭形立体交叉:
用一个环形左转匝道和一个半定向式左转匝道组成的完全互通式立体交叉。
●苜蓿叶形立体交叉:
用四个对称的环形左转匝道实现各方向左转车辆运行的全互通式立体交叉。
●子叶形立体交叉:
用两个环形匝道视线车辆左转的全互通式立体交叉。
●Y形立体交叉:
用定向匝道或半定向匝道实现车辆左转的全互通式立体交叉。
●X形立体交叉:
由四条半定向左转匝道组成的高级互通式立体交叉。
●涡轮形立体交叉:
由四条半定向式左转匝道组成的一种高级互通式立体交叉。
●组合型立体交叉:
根据交通量并结合地形、地物限制条件,在同一座立体交叉中采用两种或两种以上不同形式的左转匝道组合而成的全互通式立体交叉。
3)环形立体交叉:
只主线相通,次线及主线转弯车辆环绕中心岛交织运行的互通式立体交叉。
3.按几何形状分
1)T形立体交叉,如喇叭形、子叶形立体交叉等。
2)Y形立体交叉,如定向Y形、半定向Y形立体交叉等。
3)十字形立体交叉,如菱形、苜蓿叶形、定向型立体交叉等。
4.按汇交道路的条数分
1)三路立体交叉,由三条道路交汇于一处的立体交叉。
2)四路立体交叉,由四条道路交汇于一处的立体交叉。
3)多路立体交叉偶五条及五条以上道路交汇于一处的立体交叉。
5.按层数分
1)双层式立体交叉
2)三层是立体交叉
3)多层式立体交叉
6.按用途分
1)公路立体交叉,指城镇范围以外的立体交叉。
2)城市道路交叉,指城镇范围以为的立体交叉。
3)公铁立体交叉,指道路与铁路的立体交叉。
4)人行立体交叉,公行人(有时含非机动车)横跨道路的人行天桥或人行地道。
(四)立体交叉道口的设计原则
1.确保行车安全畅通和车流的连续。
相交道路等级高时应采用完全互通式立交;
交通量大、行车速度高的行车方向要求线形标准高、路线短捷、纵坡平缓;
在城市道路上,若使机、非交通量都很大的车流分离行驶,可采用三层或四层式立交。
2.立交形式应与环境相协调和周围建筑设施分布相适应,力求合理利用地形,工程营运经济,造型美观,结构新颖合理。
3.近远期结合。
既考虑近期交通要求,减少投资费用,又考虑远期交通需要而改建提高的可能。
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