道路勘测设计第三章.ppt

上一讲主要内容复习 第二节 道路设计控制要素 一、设计车辆：分为四类 汽车外廓尺寸限界即对汽车的总高、总宽、总长的限制规定 二、设计车速（计算行车速度） 计算行车速度的最大值？最低值？ 计算行车速度定义？高速公路哪四档？平原、微丘区的各级公路计算行车速度和平均行车速度？ 三、交通量 第三章 道路平面设计 教学目标与要求： 了解平面线形基本要素及平面线性几何； 了解道路直线设计的设计要点，掌握直线线形应用； 了解圆曲线、缓和曲线的线性特征，圆曲线、缓和曲线设计标准及设计要点； 了解平面设计的基本原则，掌握平面线形组合类型及要求 了解行车视距基本概念，掌握平面视距标准及运用； 了解平面设计成果内容，掌握逐桩坐标计算方法。 第三章 道路平面设计 重?? 点： 1. 直线线形应用要求与注意问题，直线长度规定； 2. 圆曲线半径计算方法，最小半径指标确定方法，缓和曲线长度确定方法； 3.平面线形组合类型及计算方法； 4.行车视距概念、标准及要求，逐桩坐标计算方法。 第一节 平面线性设计原理 一、平面线形要素 1.平面线形 道路是一条三维空间的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。中线在水平面上的投影称作路线的平面，路线平面上的形状及特征称为公路的平面线形。平面线形由直线和曲线所构成。 2.汽车行驶轨距的特征及平面线形基本要素 1）汽车行驶轨迹 ??? 现代道路是供汽车行驶的，所以研究汽车行驶规律是道路设计的基本课题，而在路线的平面设计中，主要考察汽车行驶轨迹。只有当平面线型与这个轨迹相符合或相接近时，才能保证行车的顺适与安全，特别是在高速行驶的情况下，对行驶轨迹的研究更显其重要。 ?? 第一节 平面线性设计原理 ?汽车行驶轨迹在几何性质上有以下特征： ??? （1）轨迹连续。这个轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点上不出现错头和破折； ??? （2）曲率连续。其曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。 ??? （3）曲率变化连续。其曲率的变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。 ??? 公路平面线形应与汽车轨迹相拟合。 2）平面线形要素 ??? 行驶中的汽车其导向轮旋转面与车身纵轴之间有下列三种关系： ??? 1．角度为零：?? 汽车行驶轨迹线为直线 ??? 2．角度为常数： 圆曲线??????????????? ??? 3．角度为变数： 缓和曲线。 ??? 现代道路平面线形正是由上述三种基本线形构成的，称为平面线形三要素。 第一节 平面线性设计原理 二.平面线性几何： 1.直线 直线的方向用直线的夹角或转角表示,也可用方位角表示. 第一节 平面线性设计原理 2.园曲线 坐标原点在圆心时,园曲线的直角坐标方程; x2+y2=R2 坐标原点在圆周上任意一点且以通过该点的切线和该点的垂线分别作为x轴和y轴时,园曲线的直角坐标方程; X=Rsinδ Y=R(1-COSδ) 3.缓和曲线 汽车行驶的轨迹方程及回旋曲线方程 由汽车行驶轨迹导出的缓和曲线的一般表达式: C=rl(教材p65) l 由缓和曲线起点到任意点的弧长; r 汽车重心轨迹的曲率半径 C 参数 1/C=dk/dl; k=1/r 三? 汽车的行驶稳定性 概念： 汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，在外部因素作用下，汽车尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。 ???影响因素： 影响汽车行驶稳定性的因素主要有汽车本身的结构参数、驾驶员的操作技术以及道路与环境等外部因素的作用。 1．汽车在平曲线上行驶时力的平衡 1)离心力 汽车在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车的重心，方向水平背离圆心。一定质量的汽车其离心力大小与行驶速度平方成正比，而与平曲线半径成反比，计算公式为: 式中：F——离心力（N）； R——平曲线半径（m）； v——汽车行驶速度（m/s）。 2）法向反力 离心力对汽车在平曲线上行驶的稳定性影响很大，它可能使汽车向外侧滑移或倾覆。为了减小离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲线上路面做成外侧高、内侧低呈单向横坡的形式，称为横向超高。汽车行驶在具有超高的平曲线上时，其车重的水平分力可以抵消一部分离心力的作用，其余部分由汽车轮胎与路面之间的横向摩阻力与之平衡。 将离心力F与汽车重力G分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面的竖向力Y，即教材P68式3-35 由于路面横向倾角β一般很小，则sin β ≈tg β=ig，cosα≈1，其中ig称为横向超高坡度（简称超高率），所以 横向力X是汽车行驶的不稳定因素，竖向力是稳定因