课程设计题目
2.7．缓和曲线的应用
缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。《标准》规定，除四级公路可不设缓和曲线外，其余各级公路在其半径小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。在高速公路和城市道路上，缓和曲线均得以广泛的应用。
缓和曲线的作用
1）曲率逐渐变化，便于驾驶操作
当汽车从直线进入圆曲线时，司机应逐渐的改变前轮转向角，使其适应圆曲线的需要，前轮的转向是在进入圆曲线前的路段范围内逐渐完成的。直线上的曲率半径为无穷大，曲率为零，而圆曲线上的半径为一定值R，曲率为1／R。若两种线形径向衔接，则在连接处构成了曲率的突变点，尤其是当半径较小时，这种变化就更加突然和明显。若汽车高速驶过该点附近，汽车很可能超越原来的车道驶出一条很长的过渡性的轨迹线。从安全和易于驾驶的角度出发，非常有必要设置一条曲率逐渐变化的曲线，以符合汽车的行驶轨迹。
2）离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变
汽车行驶在直线段上没有离心力影响，而在圆曲线上需要受到离心力的作用，并且离心力的大小与曲线的曲率成正比。汽车由直线驶人圆曲或由圆曲线驶入直线，离心力是突然产生或消失的，这对行车的安全性和舒适性非常不利。离心力从无到有、从小到大的变化应该是逐渐的，所以应在直线与圆曲线之间或半径不同的两圆曲线之间设置一条过渡性的曲线以缓和离心加速度的变化。为设置超高和加宽提供过渡段为了保证线形的顺畅、避免或减少转折的出现，当弯道上需要设置超高或加宽时，应在缓和曲线内完成超高或加宽的渐变过程，为此缓和曲线的长度应满足设置超高或加宽缓和段长度的需要。
3) 与圆曲线配合得当，美化线形圆曲线与直线径相连接，在连接处曲率突变，视觉效果差，产生折点和扭曲现象。加设缓和曲线以后，曲率渐变，线形连续圆滑，增加线形的美观程度。同时，能产生良好的视觉效果和心理感受。直线同半径小于不设超高最小半径的圆曲线径相连接处，应设置缓和曲线，缓和曲线采用回旋值。
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河南理工大学《道路勘测设计》课程设计说明书
2.8缓和曲线技术要求
缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面： ? 离心加速度变化率不过大; ? 控制超高附加纵坡不过陡; ? 控制行驶时间不过短; ? 符合视觉要求;
因此，《规范》规定：微丘区三级公路缓和曲线最小长度为40m.。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。
平面设计计算有关内容及计算公式
曲线要素计算：
q?LsLs? (m) 22240R4L2Lsp?s? (m) 324R2688RT?(R?p) tg ?2Ly?? R?Ls L?Ly?2Ls E?(R?p) sec ?q (m) ?2J?2 T?L ?R 2.9初步设计的平曲线加桩
在路线选定和曲线计算完成之后，要将路线加桩，直线段为20米加桩，曲线段为10米加桩。
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3、纵断面设计
沿着路中线竖向剖切、再行展开即得到了路线的纵断面。路线纵断面一般情况下是一条在竖向上有起伏的空间线形。
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、当地的自然条件以及工程经济性等，确定纵面线形的竖向位置与形状， 以便达到行车安全、迅速、经济与舒适的目的。
3.1、纵坡设计的一般要求
(1)纵坡设计必须满足《标准》中的各项规定与要求。
(2)为保证车辆能以一定速度安全、顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用《规范》中的极限纵坡值，并留有一定的余地。
(3)设计应对沿线地形、地质、水文、地下管线、气候和排水等进行综合考虑，并根据需要采取适当的技术措施，以保证道路的稳定与通畅。
(4)一般情况下纵坡设计应尽量减少土石方及其它工程数量，以降低工程造价和节省用地。
(5)山岭重丘区的纵断面设计应考虑纵向填、挖平衡，尽量使挖方作为就近路段的填方，以减少借方和废方；平原微丘区的纵断面设计应满足最小填土高度的要求，以保证路基的稳定性。
(6)高速公路和一级公路，应考虑通道、农田水利等方面的要求；低等级公路，应注意考虑民间运输、农业机械等方面的要求。
3.2、最大纵坡
(1)概念
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。在山岭重丘区，它直接影响着路线的长短、线形的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。
(2)最大纵坡的影响因素
各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶的安全性、以及工程经济与运营经济等因素，通过全面考虑，综合分析而确定的。
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各级公路最大纵坡的规定见表所3.2.1示：
表 3.2.1 各级公路最大纵坡 设计速度（km/h） 120 100 80 60 40 最大纵坡（%） 3 4 5 6 7 30 8 20 9 3.3、最小纵坡
挖方路段以及其它横向排水不良路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。各级公路均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。
当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟应作纵向排水设计。 注：干旱少雨地区的最小纵坡可不受此限制。
3.4、坡长限制
根据希望速度V1和容许速度V2，可以得出对应于V1的“理想的最大纵坡”i1和对应于V2的“不限长度的最大纵坡”i2。
（1）小于i1 的纵坡称为缓坡，汽车在缓坡上可以加速行驶； （2）大于i1的纵坡称之为陡坡。
1)当 i＜i2的纵坡，汽车在其上行驶时，设初速为V1，则终速不会低于V2； 2)当 i＞i2的纵坡，应对其长度进行限制。 a.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。《标准》,《城规》规定，各级道路最小坡长应按表 3.2.2 和表中3.2.3选用。
注：在平面交叉口、立体交叉的匝道以及过水路面地段，最小坡长可不受此限。
表3.4.2 各级公路最小坡长
设计速度（km/h） 120 100 80 60 40 30 最短坡长（m） 300 250 200 150 120 100 b.最大坡长限制
道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶的影响很大。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也将越大。
所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。
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《标准》规定的最大坡长见下表3.4.3
设计速度（km/h） 3 4 5 坡 6 度 7 % 8 9 10 表 3.4.3 各级公路纵坡长度限制 （m）
120 100 80 60 40 30 900 700 ― ― ― ― ― ― 1000 800 600 ― ― ― ― ― 1100 900 700 500 ― ― ― ― 1200 1000 800 600 ― ― ― ― ― 1100 900 700 500 300 ― ― ― 1100 900 700 500 300 200 ― 20 ― 1200 1000 800 600 400 300 200 3.5、平、纵组合的设计原则
(1)．应保持线形在视觉上连续性，能自然地引导驾驶员的视线，使之在高速行驶的情况下，能安全舒适的行车。道路线形不应使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误。为此，要避免在视线所及的路段内，出现转折、错位、突变、遮断等不好的线形。
(2)．保持平、纵线形的技术指标大小均衡，使线形在视觉和心理方面保持协调。 在保证有足够视距的前提下，对于高速公路、一级公路、平原区二级公路，驾驶员在任意点上所能看到前方平面线形弯曲一般不应超过两个、纵面起伏不应超过三个。
(3)．选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。设计时要注意纵坡不要接近水平状态；同时，应避免形成合成坡度过大的线形。
(4)．注意与道路周围自然环境和景观的配合。
良好的组合可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度；适宜的景观设计还能起到诱导视线的作用。
3.6、平、纵组合的基本要求
(1)平包竖
(2)平曲线与竖曲线对应关系曲中点与变坡点相重合最好；错开不超过平曲线的1/4 时较好，超过其 1/4时很差；竖曲线起终点分别置于两条缓和曲线上。
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