河南城建学院道路勘测课程设计(3)

河南城建学院《道路勘测设计》课程设计说明书

高速公路、一级公路应采用纸上定线并现场核定的方法。

二级公路、三级公路、四级公路可采用现场定线，有条件或地形条件受限制时，可采用纸上定线或纸上移线并现场核定的方法。

（2）选线应在广泛搜集与路线方案有关的规划、计划、统计资料，相关部门的各种地形图、地质、气象等资料的基础上，深入调查、勘察，并运用遥感、航测、GPS、数字技术等新技术，确保其勘察工作的广度、深度和质量，以免遗漏有价值的比较方案。 3.2定线原则

根据交通部《公路路线设计规范》（JTGD30—2004）的有关规定，公路布线遵循经济合理的原则。尽可能少拆迁，少占用农田，利用有利地形布线，使公路路线与自然景观协调统一，并以充分利用旧路改建减少工程投资为目的进行选线。 3.3定线方法

公路定线质量还在很大程度上取决于采用的定线方法，常用有直接定线和纸上定线两种方法。在道路的勘测设计中，一般是先在地形图上进行纸上定线，然后进行实际定线，技术标准高的、地形、地物复杂的路线必须使用“纸上定线”，然后把纸上路线敷设在地面上。“直接定线”省去了纸上定线这一步，所以只适用于标准较低的路线。在本设计中，道路等级为一级，且地形、地物较为复杂，故线路采用“纸上定线”的方法。

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4、平面线设计

道路是带状的三维空间结构实体，一般由线形、路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施等组成。不论是公路还是城市道路，其路线位置的选定都会受到社会经济，自然地理和技术条件等多重因素的制约。需要设计者再进行充分调查，掌握大量可靠资料的基础上，利用现行的技术标准和设计规范，结合当地的地形，地质和地物等条件，设计出一条经济，合理而又与自然景观协调的路线来。道路平面设计就是在平面图上研究确定路中线几何形状的原理和方法的工作。

直线是最简单的平面线形，然而从道路的起点到终点之间往往不能用一条直线将其连接起来，由于受地形、地物等因素的制约，路线在平面上往往出现很多转折，，为了保证行车的安全性和平稳性，在转折处需要用圆曲线加以连接。如果圆曲线半径较小，还要进行曲率过渡，即加设缓和曲线。因此，道路的平面线形要素是由直线，圆曲线和缓和曲线构成的，通常称之为“平面线形三要素”。直线是曲率为零的线形；圆曲线是曲率为常数的线形；缓和曲线是曲率逐渐变化的线形。三要素是道路平面线形最基本的组成，在道路上各要素所占比例难以量化规定，但只要各组成要素使用合理，组合得当，均可以得到较为理想的平面线形。 4.1直线

1直线的特点

作为平面线形要素之一的直线，在公路和城市道路中的使用最为广泛，当地势平坦，地物障碍较小时，定线人员往往首先考虑使用直线线形通过。这因为两点之间的连接长度以直线最短；汽车在直线上行驶时受力简单，方向明确，驾驶操作容易；同时，路线测设简单、方便。基于直线的上述优点，在个种线形工程中都有着其独特的地位。

当然直线线形也有其缺点:直线线形灵活性差，难以与地形，地物等周围的环境相协调；过长的直线易使驾驶员感到单调、疲倦，注意力难以集中；直线路段上难以准确目测车辆之间的距离；长直线上容易导致高速行车，引发交通事故等。因此，在运用直线线形和确定其长度时，需要持谨慎态度，尽量不采用过多和过长的直线线形。

2直线长度的限制 (1)直线的最大长度：

我国地域辽阔，各地区的地形条件差异非常大，很难统一规定直线的最大长度。我国在道路辽阔设计中参考使用外国的经验值，根据德国和日本的规定:直线的最大长度(单位m)为20v(v——设计速度，km/h)。虽然地域不同，环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长地直线指标。本设计最大直线长度为696.615m。

(2)直线的最小长度：

为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定地直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点(缓直HZ或圆直YZ)到后一曲线起点(直缓ZH或直圆ZY)之间的长度。

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对于反向曲线间的最小直线长度:《规范》规定反向曲线间最小直线长度(单位为m)以不小于2V(单位为km/h)为宜，即200m，本设计最小长度为246.098m，符合要求。 4.2圆曲线

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重要组成部分。路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、双交点或多交点曲线、虚交点曲线、回头曲线等中一般均包含了圆曲线。圆曲线具有易与地形相适应、可循环好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。本次公路为一级公路，故应该合理的设置缓和曲线。

(1)圆曲线最小半径的计算

圆曲线最小半径包括极限最小半径、一般最小半径和不设超高的的最小半径。 极限最小半径是指各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其行车的安全的最小允许半径。它是圆曲线半径允许采用的极限最小值，只有当地形条件特殊困难或受其他条件严格限制时，方可采用。根据我国《规范》规定的极限最小半径值本次设计的一级公路极限最小半径为125m。

一般最小半径是指通常情况下各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其安全性和舒适性行车的推荐采用的最小半径。对此，我国的《规范》也做了相应的规定，本次设计中在第一个交点处R取1000m，第二个交点处R取800m。

当平曲线半径大于4000m时，根据情况可以不设超高。本次设计所选半径均小于4000m，故应根据计算设计超高。

(4)圆曲线最大半径

选用圆曲线半径时，在地形、地物等条件允许时，应尽量采用较大曲线半径。但是，当半径大到一定程度时，其几何性质与直线区别不大，而且容易给驾驶员造成判断上的失误，因此，《规范》规定了圆曲线的最大半径不宜超过10000m。

表4.1 各级公路圆曲线最小半径

设计速度（Km/h） 极限最小半径（m） 一般最小半径（m） 不设超高的最小半径（m）

4.3缓和曲线

缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间的或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。《标准》规定，除四级公路可以不设缓和曲线外，其

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120 650 1000 5500 7500

100 400 700 4000 5250

80 250 400 2500 3350

60 125 200 1500 1900

40 60 100 600 800

30 30 65 350 450

20 15 30 150 200

路拱≤2% 路拱＞2%

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余各级公路在其半径不小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。

1缓和曲线的作用

（1）曲率逐渐变化，便于驾驶操作；

（2）离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变； （2）为设置超高和加宽提供过渡段； （4）与圆曲线配合得当，美化线形。 2缓和曲线的最小长度

为了车辆在缓和曲线上平稳的完成曲率的过渡与变化，保证线形顺适美观，同时为在圆曲线上设置的超高和加宽提供过渡段，应规定缓和曲线的最小长度。通过考虑了离心加速度的变化率、驾驶员的操作反应时间、超高渐变率和视觉条件，我国《规范》规定了各级公路缓和曲线最小长度值，本次设计为一级公路，设计速度为100km/h，取缓和曲线长120m。 4.4平曲线要素计算

（1） 圆曲线几何要素及公式如下：

T?Rtg?2 L??180?R?2?1)E?R(secJ?2T?L

式中，T—－切线长（m）；

L――曲线长（m）； E――外距（m）； R――圆曲线半径（m）；

α――转角（度）。 设计的线形大致如下图所示：

图4.1路线设计图

坐标计算：

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设起点坐标为JD0（X0，Y0），第i个交点坐标为（Xi，Yi），i=1，2，…，n，则坐标增量：

DX?XJi?XJi?1 DY?YJi?YJi?1

交点间距 S?(DX)2?(DY)2 象限角 ??arctanDY DX 计算方位

DX＞0，DY＞Y，A?? DX＜0,DY＞0, A=180?? DX＜0,DY＜0, A=180+? DX＞0,DY＜0, A=360?? ?i?Ai?A?i1 若?i为“+”表示路线右转；?i为“—”表示路线左转。 （2）缓和曲线圆曲线要素计算公式

在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其示意图如下：

图4.2按回旋曲线敷设缓和曲线

（3）交点JD6处要素计算

综合考虑JD6、JD7处偏角，半径取R=1000m，插入圆曲线 取对称基本型设置缓和曲线计算缓和曲线长度：

1)按离心加速度变化率计算:Lsmin2）按驾驶员放映时间计算=Lsmin?v3?0.036??36.0m

Rv?83.33m 1.211

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