二级公路初步设计毕业论文(4)

2019-04-23 13:48

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。

4.4.1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。

4.4.2有缓和曲线的平曲线的曲线要素的计算

道路平面线形三要素的基本组成是:直线――回旋线――圆曲线――回旋线――直线。图3.2所示的组合形式是最常见的在直线与圆曲线之间假设缓和曲线后的形式。

图3.2 \

(1)曲线要素计算公式

切线长:T?(R?p)tan曲线长:Lh?(??2?0)外距:Eh?(R?p)sec?2?qR?2LS??R?180?180?LS (4-4)

?2?R切曲差:Jh?2Th?Lh

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4.4.3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,本次设计为二级公路,设计速度为60km/h,取缓和曲线最小长度50m。

4.5 平面线形设计

4.5.1平面线形设计的一般原则

(1)平面线形应直接、连续、均衡,并与地形、地物相适应,与周围环境相协调。 (2)各级公路不论转角大小均应敷设直线,并尽量地选用较大地圆曲线半径。当公路转角过小时,应设法调整平面线形,当不得已而设置了小于7°的转角时,必须设置足够长的平曲线。

(3)两同向曲线间应设有足够长度的直线,不得已短直线相连。否则,应调整线形,使之成为一条单曲线或复曲线,也可以运用回旋线组合成卵形、C型、复合型等曲线。

(4)两反向曲线间夹有直线段时,以设置不小于最小直线长度的直线段为宜。否则,应调整线形或运用回旋线而组合成S型平曲线。

(5)曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性。 (6)应避免连续急转弯的线形。

4.5.2平曲线的最小长度

(1)平曲线的极限最小长度

现行的《规范》规定了平曲线(包括圆曲线及其两端的缓和曲线)最小长度,本次设计的二级公路最小长度取100m。

(2)平曲线的一般最小长度

公路弯道在一般情况下是由两段缓和曲线和一段圆曲线组合而成的,中间圆曲线的长度也不宜小于3s行程。

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5. 纵断面设计

沿着道路中线竖直剖切然后展开得到的断面即为路线纵断面。纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等,确定起伏空间线的位置,以便达到行车安全迅速、运输经济合理以及乘客感觉舒适的目的。

5.1 纵坡及坡长设计

5.1.1概述

沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。由于自然因素的影响以及经济性的要求,路线纵断面总是一条有起伏的空间线。 纵断面设计根据地形、地质、水文、地物,综合考虑平面、横断面而设。设计纵坡连续、协调、充分利用旧路。

纵断面是道路纵断面设计的主要成果,也是道路设计的重要技术文件之一,见《纵断面设计图》。

在纵断面图上有两条主要的线:一条是地面线,它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线,反映了沿着中线地面的起伏变化情况;另一条是设计线,它是经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线,反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全,它们的一些临界值的确定和必要的限制,是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的。

在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线,按坡度转折形式的不同,竖曲线有凹有凸,其大小用半径和水平长度表示。

5.1.2最大纵坡

最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。它是道路纵断面设计的重要控制指标。本次设计二级公路设计速度为60km/h,最大纵坡取6%。

5.1.3最小纵坡

挖方路段以及其他横向排水不良的路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。在长路堑以及其他横向排水不利地段,为了防止积水渗入路基而影响其稳定性,各级公路

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均应设置不小于0.3%的最小纵坡,一般情况不小于0.5%。当必须设计平坡或纵坡小于0.3%的路段时,边沟应作纵向排水设计。

5.1.4坡长限制

(1)最小坡长限制

最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。本次设计取150m。

(2)最长坡长限制

所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶时,当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。《规定》规定的最大坡长如表5.1所示。

表5.1 各级公路最长坡长

设计速度/(km/h) 坡 度 / % 3 4 5 6 7 8 9 10 900 700 - - - - - - 1000 800 600 - - - - - 1100 900 700 500 - - - - 1200 1000 800 600 - - - - - 1100 900 700 500 300 - - - 1100 900 700 500 300 200 - - 1200 1000 800 600 400 300 200 120 100 80 60 40 30 20 本次设计中的最大坡长为630.583m,最小坡长为151.385m,均符合设计要求。

5.1.5缓和坡段

当连续纵坡大于坡长限制时,应在不大于表5.3所规定长度处设缓和坡段,用以恢复在陡坡上降低的速度和保证安全。《标准》规定缓和坡段的纵坡度应不大于3%,其长度应不小于该级公路相应的最短坡长。在必须设置缓和坡段而地形又困难的地段,可将缓和坡段设置于半径较小的平曲线上,但应适当增加缓和坡段的长度。此时缓和坡段的长度应予增加,所增加的长度为该平曲线的半径值。

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5.1.6平均纵坡

平均纵坡是指由若干坡段组成的路段所克服的高差与路现长度之比,是衡量线形质量的重要指标,目的是为了合理运用最大纵坡、坡长及缓和坡长的规定,以保证车辆安全顺利地行驶的限制性指标。本公路的相对高差小于200m,顾可以不考虑平均纵坡。

5.1.7合成坡度

合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度,其方向即为流水线方向。合成坡度的计算公式为:

22 I?ih?i (5-1)

式中 I――合成坡度,%;

ih――超高横坡或路拱横坡,%;

i――路线设计纵坡坡度,%。

各级公路最大允许合成坡度值的规定如表5.4所示。

2222本次设计中最大合成坡度为:Imax?ih?i?0.08?0.04636?9.25%,

9.25%<9.5%,符合设计要求。

各级公路最小合成纵坡不宜小于0.5%。当合成纵坡小于0.5%时,应采用综合排水措施,以保证路面排水畅通。

5.2 竖曲线

纵断面上两个坡段的转折处,为了便于行车的方便用一段曲线来缓和,称为竖曲线。竖曲线的形式可采用抛物线型或圆曲线型。由于在纵断面上只计水平距离和垂直高度,斜线不计角度而计坡度,因此,竖曲线的切线长与曲线长是其在水平面上的投影,切线支距是竖直的高程差,相邻两坡度线的交角用坡度差表示。

5.2.1竖曲线要素的计算公式

在xoy坐标系中,如图4-1所示,设变坡点相邻两纵坡坡度分别为i1和i2,他们的代数差用?表示,即?= i1-i2,当?为“+”时,表示为凹形竖曲线,?为“-”时,为凸形竖曲线。竖曲线诸要素计算公式为:

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