《道路工程中的平曲线设计与超高问题》课件.ppt

道路工程中的平曲线设计与超高问题本课件旨在全面解析道路工程中平曲线设计与超高设置的关键技术与实践应用。我们将深入探讨平面线形设计的基本要素，超高设计的核心概念，并通过实际案例分析，帮助您掌握道路设计的精髓。通过本课程的学习，您将能够独立完成道路平曲线与超高的设计，确保道路的安全、舒适与经济。

课程介绍：平曲线与超高的重要性平曲线设计平曲线是道路平面线形的重要组成部分，它连接直线段，使车辆能够平稳地改变行驶方向。合理的平曲线设计能够保证车辆行驶的安全性和舒适性，提高道路的通行能力，并与周围环境相协调。超高设计超高是指在弯道上，将道路横断面外侧抬高，以抵消车辆在弯道行驶时产生的离心力。超高的设置能够提高车辆行驶的稳定性，减小轮胎的磨损，提高行车舒适性，并降低事故发生的风险。

平面线形设计概述1定义平面线形设计是指在水平面上，确定道路中心线的几何形状。它包括直线、圆曲线和缓和曲线的组合，是道路设计的基础。2目标平面线形设计的核心目标是确保道路的安全、舒适、经济与美观。设计需充分考虑地形、地质、水文等自然条件，以及交通量、车辆类型、行驶速度等交通因素。3重要性良好的平面线形设计能够提高道路的通行能力，降低交通事故的发生率，减少车辆的运营成本，并改善道路景观，提升用户体验。

道路平面线形的基本要素直线道路的直线段，设计简单，但过长的直线容易引起驾驶员的视觉疲劳。圆曲线连接直线段的圆弧，是平曲线的主要组成部分，半径的选择至关重要。缓和曲线设置在直线与圆曲线之间，或半径相差较大的圆曲线之间，用于缓和车辆行驶的冲击。

直线、圆曲线和缓和曲线直线直线是道路平面线形中最简单的形式，其优点是测设简便、行车直接。但在长直线段上行驶容易使驾驶员产生单调感和疲劳，因此，在设计中应避免过长的直线。圆曲线圆曲线是道路平面线形中最常用的曲线形式，车辆在圆曲线上行驶会产生离心力，因此，圆曲线的设计需要考虑车辆的行驶速度、超高、横向力系数等因素，以保证行车安全与舒适。缓和曲线缓和曲线是连接直线和圆曲线的过渡曲线，其曲率半径逐渐变化，能够使车辆平稳地进入或驶出圆曲线，避免产生突变和冲击，提高行车舒适性。常用的缓和曲线有回旋线、三次抛物线等。

圆曲线要素计算公式圆曲线的要素包括：半径(R)、切线长(T)、外距(E)、曲线长(L)、切曲差(q)等。这些要素的计算公式是平曲线设计的基础，通过这些公式可以确定圆曲线的几何尺寸。例如，切线长T=R*tan(α/2)，外距E=R*(sec(α/2)-1)，曲线长L=(π/180)*R*α，其中α为转角，表示两直线段的夹角。掌握这些计算公式，能够快速准确地进行圆曲线的设计，并为后续的逐桩坐标计算提供数据支持。

圆曲线长度的确定最小半径圆曲线的长度受到最小半径的限制，半径过小会导致车辆行驶不稳定。视距要求圆曲线的长度应满足视距要求，保证驾驶员能够及时发现前方障碍物。超高缓和圆曲线的长度应满足超高缓和的要求，保证超高能够平顺地过渡。

缓和曲线的作用与特性缓和离心力使车辆在进入或驶出圆曲线时，离心力逐渐变化，避免突变。缓和超高为超高的设置提供过渡段，保证超高能够平顺地变化。美化线形使道路线形更加流畅，提高道路的整体美观性。

缓和曲线的类型回旋线也称Clothoid曲线，其曲率半径与曲线长度成反比，应用最为广泛。三次抛物线其曲率变化较为均匀，计算简单，但缓和效果略逊于回旋线。

缓和曲线参数的确定缓和曲线的参数主要包括：曲线长度(Ls)和参数A。这些参数的确定需要综合考虑车辆的行驶速度、圆曲线半径、超高、横向力系数等因素。参数A的选择直接影响缓和曲线的缓和效果，A值越大，缓和曲线越长，缓和效果越好，但占用土地也越多。因此，需要在缓和效果和经济性之间进行权衡。通常情况下，A值的取值范围为R*Ls的平方根，其中R为圆曲线半径，Ls为缓和曲线长度。具体取值需要根据实际情况进行调整。

回旋线方程与应用回旋线方程是描述回旋线几何形状的数学表达式，它可以用来计算回旋线上任意点的坐标和切线方向角。回旋线方程是平曲线设计和施工放样的重要工具。回旋线方程通常采用参数方程的形式表示，例如，x=L-L^5/(40*R^2*A^2)+...，y=L^3/(6*R*A)-L^7/(336*R^3*A^3)+...，其中L为曲线长度，R为圆曲线半径，A为回旋线参数。这些方程可以用来计算回旋线上任意点的坐标。掌握回旋线方程，能够更加精确地进行平曲线设计和施工放样，提高道路的精度和质量。

平曲线设计步骤详解1选线根据地形、地质等条件，确定道路的走向。2定交点确定直线段的交点位置和转角。3选半径根据设计速度和规范要求，选择合适的圆曲线半径。4算曲线长计算圆曲线和