一、道路設(shè)計(jì)的基本步驟

1、道路是三維空間的實(shí)體，路線是道路中線的空間位置

路線平面：路線在水平方向的投影

路線的縱斷面：沿道路中線豎直剖切再行展開

中線上任意一點(diǎn)法向切面是道路在該點(diǎn)的橫斷面

2、道路設(shè)計(jì)過程中，先確定平面的線形，再進(jìn)行縱斷面和橫斷面設(shè)計(jì)

平面線形由直線、圓曲線、緩和曲線三個(gè)要素組成

3、線性設(shè)計(jì)

公路平面線形設(shè)計(jì)

直線—緩和曲線—圓曲線—緩和曲線—直線

城市道路平面線形設(shè)計(jì)

直線—圓曲線—直線   

4、道路平面線形要素

行駛中汽車的導(dǎo)向輪與車身縱軸之間的關(guān)系→汽車行駛軌跡

角度為零→曲率為零→直線

角度為常數(shù)→曲率為常數(shù)→圓曲線

角度為變數(shù)→曲率為變數(shù)→緩和曲線

現(xiàn)代道路平面線形正是由上述三種基本線形構(gòu)成的，稱為平面線形三要素。

二、直線

1、優(yōu)點(diǎn)

線形直捷，布設(shè)方便，行車視距良好，行車平穩(wěn)

2、缺點(diǎn)

不能適應(yīng)地形變化，不便于避讓障礙，直線過長(zhǎng)容易使駕駛員產(chǎn)生麻痹而放松警惕，發(fā)生行車事故，夜間行車時(shí)，對(duì)向行車燈光眩目不利安全

（一）直線運(yùn)用

1、直線的最大長(zhǎng)度

在城鎮(zhèn)及附近或其它景色有變化的地點(diǎn)，大于20V是可以接受的，在景色單調(diào)的地點(diǎn)最好控在在20V以內(nèi)

2、直線的最小長(zhǎng)度

當(dāng)V≥60km/h時(shí)，同向曲線的直線最小長(zhǎng)度為6V，反向曲線的最小長(zhǎng)度不小于2V

3、注意的問題

長(zhǎng)直線或長(zhǎng)下坡盡頭的平曲線 ，必須采取設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能力等安全措施

長(zhǎng)直線上坡不宜過長(zhǎng) ，直線上的縱坡一般應(yīng)小于3%

長(zhǎng)直線應(yīng)與大半徑凹曲線配合為宜

（二）采用長(zhǎng)直線線形應(yīng)注意的問題

1、長(zhǎng)直線宜與大半徑凹豎曲線組合使用

2、避免“斷背曲線”

三、圓曲線

1、優(yōu)點(diǎn)

布設(shè)方便，能很好地適應(yīng)地形，避讓障礙，與地形配合得當(dāng)可獲得圓滑、舒順、美觀的路線，又能降低工程造價(jià)

使行車景觀不斷變化，使駕駛員保持適度的警惕，增加行車安全性，也可起到誘導(dǎo)行車視線的作用

2、注意的問題

半徑不可過小而影響行車安全

（一）圓曲線的平面布設(shè)

1、圓曲線上技術(shù)代號(hào)

JD—交點(diǎn)（轉(zhuǎn)角點(diǎn)）

ZY—直圓（圓曲線起點(diǎn)）

QZ—曲中（圓曲線中點(diǎn)）

YZ—圓直（圓曲線終點(diǎn)）

（二）圓曲線的幾何要素及主點(diǎn)樁號(hào)里程計(jì)算

1、幾何要素

2、曲線主點(diǎn)樁號(hào)里程計(jì)算

3、曲線主點(diǎn)樁計(jì)算校核

（三）圓曲線半徑

1、汽車在圓曲線路段行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力F

2、曲線半徑指標(biāo)

（四）橫向力系數(shù)μ的取值

1、意義

橫向力系數(shù)表示單位車重所受到的橫向力（離心力）

其值越大對(duì)行車越不利

2、取值大小的決定因素

行車安全：確保行車不產(chǎn)生橫向滑移

操作方便、行車經(jīng)濟(jì)

行車平穩(wěn)、舒適

3、取值

一般取

為控制值

（五）公路圓曲線最小半徑

1、三種平曲線最小半徑

一般最小半徑：通常情況下推薦采用的最小半徑值

極限最小半徑：能保證按設(shè)計(jì)速度行駛的車輛安全行駛的最小半徑

不設(shè)超高最小半徑：當(dāng)路線的半徑大到一定值時(shí)，即使汽車在曲線的外側(cè)時(shí)，也能獲得足夠的安全性和很好的舒適性

四、緩和曲線

1、定義

在直線與圓曲線、圓曲線與圓曲線之間設(shè)置的曲率連續(xù)變化的曲線

2、特點(diǎn)

易于適應(yīng)地形，能很好地與汽車行駛軌跡相適應(yīng)，使線形連續(xù)、美觀，但緩和曲線計(jì)算、布設(shè)較繁瑣

（一）緩和曲線的性質(zhì)

路線設(shè)計(jì)符合汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的行駛軌跡，插入緩和曲線，使整條曲線的曲率形成一個(gè)連續(xù)變化的過程。

汽車以等速轉(zhuǎn)彎時(shí)，行駛軌跡曲線上任意一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲率半徑與行駛的距離（弧長(zhǎng)）成反比，這一行駛軌跡特性正好與數(shù)學(xué)上回旋線方程性質(zhì)相同。

回旋線作為緩和曲線 

（二）帶緩和曲線的平曲線平面布設(shè)

緩和曲線中心角

曲線內(nèi)移值

曲線切線增長(zhǎng)值

（三）設(shè)有緩和曲線的平曲線主點(diǎn)樁技術(shù)代號(hào)

JD—交點(diǎn)（轉(zhuǎn)角點(diǎn)）

ZH—直緩（第一緩和曲線起點(diǎn)）

HY—緩圓（第一緩和曲線終點(diǎn)）

QZ—曲中（曲線中點(diǎn)）

YH—圓緩（第二緩和曲線起點(diǎn)）

HZ—緩直（第二緩和曲線終點(diǎn)）

（四）平曲線幾何要素計(jì)算

（五）平曲線主點(diǎn)樁里程計(jì)算

曲線主點(diǎn)樁里程計(jì)算

曲線主點(diǎn)樁里程校核

五、曲線超高

1、定義

為抵消車輛在平曲線路段上行駛時(shí)所產(chǎn)生的離心力，而在該路段橫斷面上設(shè)置的外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡

2、作用

用車重產(chǎn)生的向內(nèi)水平分力來抵消部分離心力，以利于行車安全與穩(wěn)定

3、設(shè)置要求

當(dāng)曲線半徑小于表2-20或表2-23中規(guī)定的不設(shè)超高最小半徑時(shí)，均應(yīng)設(shè)置超高

（一）平面曲線實(shí)例

1、超高橫坡度計(jì)算

2、車速的調(diào)整

設(shè)計(jì)車速與實(shí)際車速之間的調(diào)整

3、超高值計(jì)算式

4、超高計(jì)算值取值要求

任意半徑超高橫坡度不得大于極限超高橫坡度

，又不得小于路拱橫坡度

（二）全超高橫坡度

公路最大超高橫坡度

城市道路最大超高橫坡度

（三）超高的過渡

平曲線路段超高緩和段的布置

當(dāng)圓曲線上超高值和緩和段長(zhǎng)度一定后，超高緩和應(yīng)在全長(zhǎng)上布設(shè)

在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)超高變化情況，計(jì)算出任意斷面上路肩兩側(cè)邊緣及路中點(diǎn)對(duì)原設(shè)計(jì)標(biāo)高（未加寬前路肩邊緣標(biāo)高）的相對(duì)高差，為施工放樣提供依據(jù)

（四）公路超高設(shè)置方式

無中間帶的公路

1、超高橫坡等于路拱橫坡

外側(cè)車道繞路中線旋轉(zhuǎn)，直至超高橫坡

2、超高橫坡大于路拱橫坡

第一種：繞車道內(nèi)側(cè)邊軸旋轉(zhuǎn)

第二種：繞中軸旋轉(zhuǎn)

第三種：繞車道外側(cè)邊軸旋轉(zhuǎn)

有中間帶的公路超高設(shè)置方式

1、繞中間帶的中心線旋轉(zhuǎn)

2、繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)

3、繞各自行車道中線旋轉(zhuǎn)

（五）城市道路超高布置方式

城市道路超高方式應(yīng)根據(jù)地形狀況、車道數(shù)、超高橫坡值、橫斷面形式、便于排水、路容美觀等因素決定

單幅路及三幅路機(jī)動(dòng)車道宜繞中軸旋轉(zhuǎn)；雙輻路及四幅路機(jī)動(dòng)車道宜繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)，使兩側(cè)車行道各自成為獨(dú)立的超高橫斷面

六、曲線加寬

1、加寬值確定

汽車輪跡需要

汽車行駛擺動(dòng)需要

2、加寬值計(jì)算

3、加寬值選用規(guī)定

當(dāng)圓曲線半徑大于250m時(shí)，可不設(shè)加寬

曲線路段加寬宜布置在彎道內(nèi)側(cè)

各級(jí)公路的路面加寬后，路基也應(yīng)相應(yīng)加寬 

（一）公路規(guī)范對(duì)加寬類別選用

高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路及設(shè)計(jì)速度為40km/h的三級(jí)公路應(yīng)采用第三類加寬值。

對(duì)不經(jīng)常通行集裝箱、半掛車的公路，可采用第二類加寬值。

四級(jí)公路和設(shè)計(jì)速度30km/h的三級(jí)公路可采用第一類加寬值。

（二）城市道路加寬值

（三）加寬緩和段

1、加寬緩和段的長(zhǎng)度

加寬所需要的最小長(zhǎng)度

在不設(shè)緩和曲線或超高緩和段時(shí)，加寬緩和段長(zhǎng)度應(yīng)按漸變率1：15且不小于20米的要求設(shè)置

設(shè)置緩和曲線或超高緩和段時(shí)，加寬緩和段長(zhǎng)度采用與緩和曲線或超高緩和段長(zhǎng)度相同的數(shù)值

不設(shè)緩和曲線，加寬緩和段長(zhǎng)度取超高緩和段長(zhǎng)度，漸變率不小于1：15，且長(zhǎng)度不小于10米

2、加寬過度方式

按直線比列加寬

高次拋物線加寬

七、緩和段設(shè)置

1、緩和段

為了使行車能夠安全、平穩(wěn)、順利地由直線向曲線、由大半徑曲線向小半徑曲線行駛所設(shè)置的過渡段

2、設(shè)置目的

為消除行車轉(zhuǎn)彎時(shí)曲率突變，使行車能從容、順適地進(jìn)行曲率變化而設(shè)置的曲線緩和過渡段為緩和曲線

為使行車平穩(wěn)、順適地進(jìn)行橫坡變化而設(shè)置的超高變化過渡段為超高緩和曲線

為適應(yīng)行車軌跡，順適地進(jìn)行寬度變化而設(shè)置的加寬過渡段為加寬緩和段

3、類型

緩和曲線、超高緩和段、加寬緩和段

（一）緩和段長(zhǎng)度

1、離心加速度變化的緩和長(zhǎng)度

2、操縱時(shí)間要求緩和段長(zhǎng)度

3、超高變化要求緩和段長(zhǎng)度

一般根據(jù)三方面緩和段長(zhǎng)度的計(jì)算結(jié)果，取其中最長(zhǎng)的并按5倍數(shù)取整后作為緩和段長(zhǎng)度

八、平曲線長(zhǎng)度

1、平曲線最小長(zhǎng)度計(jì)算

取一般駕駛員能從容操作方向的（左右轉(zhuǎn)動(dòng)方向）時(shí)間為6S

2、相關(guān)規(guī)定

小偏角時(shí)的平曲線長(zhǎng)度

當(dāng)?shù)缆忿D(zhuǎn)角小于7°時(shí)，為防止駕駛員在視覺上產(chǎn)生急彎錯(cuò)覺，而導(dǎo)致操縱失誤，應(yīng)設(shè)較長(zhǎng)的平曲線 

相關(guān)規(guī)定

九、平曲線形的連接

平面線形設(shè)計(jì)整體上盡可能順直，選擇曲線半徑盡可能大些，應(yīng)與自然地形等高線相適應(yīng)為宜。

在橋梁、隧道內(nèi)部與進(jìn)出口路段和平面交叉口前后路段 ,應(yīng)采用直線為宜。

長(zhǎng)直線盡頭不得設(shè)置小半徑曲線

直線長(zhǎng)度L<500m時(shí)，最小半徑R=L

直線長(zhǎng)度L≥500m時(shí)，最小半徑R=500

一般平面線型設(shè)置的轉(zhuǎn)角不宜小于 10°

十、平面視距

1、定義

為了行車安全，保證駕駛員能隨時(shí)看到前方一定距離的道路路段，發(fā)現(xiàn)道路上的障礙、迎面來車，及時(shí)采取制動(dòng)或避讓措施，所必須的是最短路段距離

2、運(yùn)用

在平面線形和縱斷面線形設(shè)計(jì)中，都應(yīng)有足夠的行車視距

3、平面視距分類

停車視距、會(huì)車視距、超車視距

4、行車視距不足主要發(fā)生在下述幾種場(chǎng)合 

（1）道路平面上的暗彎，即處于挖方路段的彎道和內(nèi)側(cè)有障礙物的彎道，見圖a

（2）縱斷面上的凸型豎曲線，見圖b

（3）下穿式立體交叉的凹型豎曲線，見圖c

5、視距相關(guān)規(guī)定

6、公路視距的運(yùn)用

高速公路和一級(jí)公路滿足停車視距的要求

二、三、四級(jí)公路，應(yīng)滿足會(huì)車視距的要求，在工程特別困難或受其他限制地段，可采用停車視距，但必須采取分道行駛措施

對(duì)向行駛的雙車道公路，應(yīng)根據(jù)需要并結(jié)合地形，在適當(dāng)?shù)木嚯x內(nèi)設(shè)置具有超車視距的路段

積雪冰凍地區(qū)的道路，停車視距應(yīng)適當(dāng)增長(zhǎng)

以大型車為主的公路，應(yīng)按貨車停車視距進(jìn)行檢驗(yàn)

7、彎道內(nèi)側(cè)視距的保證

清除彎道內(nèi)側(cè)一定范圍的障礙物

最大橫凈距的確定

解析法

幾何法

視距包絡(luò)圖

8、開挖視距臺(tái)

計(jì)算出凈橫距以后，按比例在各樁號(hào)的橫斷面圖上畫出視距臺(tái)，以供施工放樣。

十一、路線平面圖繪制步驟

1、確定比例。

公路工程一般山嶺地區(qū)采用1：2000，丘陵平原地區(qū)采用1：5000。

2、城市道路一般采用1：1000或1：500。

3、根據(jù)直線、曲線、轉(zhuǎn)角一覽表，按比例繪制道路中線圖。

4、在道路中線圖上標(biāo)注出起點(diǎn)、里程表樁、百米樁、曲線主點(diǎn)樁、橋涵與人工構(gòu)造物樁號(hào)位置。

5、按比例勾繪道路中線左右各100～200m范圍內(nèi)的地形等高線，標(biāo)注地物、地貌、建筑物與構(gòu)造物位置和名稱。

6、對(duì)于城市道路平面圖，應(yīng)在現(xiàn)狀地形圖上，繪出道路設(shè)計(jì)紅線、中線、行車道與人行道的分界線，并繪出分隔帶、綠化帶、交通島、沿街建筑及出入口位置與外形。

7、整理、修正（等高線、地物、建筑物、構(gòu)筑物等）圖紙