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道路设计指南(道路线型、路面结构、挡墙)道路设计指南是确保道路交通安全、舒适和高效的重要依据,涵盖了道路线型设计、路面结构设计以及挡墙设计等多个方面。以下是对这三个关键部分的简要介绍:
道路线型设计道路线型设计主要涉及平面线型(直线、圆曲线和缓和曲线)和纵断面线型(坡度和竖曲线)。合理的线型设计能够提高行车安全性,减少交通事故的发生。例如,直线段过长可能导致驾驶员疲劳,因此需要适当设置弯道以提醒驾驶员保持注意力;而曲线半径过小则可能增加离心力,影响行车舒适性。此外,纵坡设计需考虑排水需求和车辆爬坡能力,避免陡坡或急变坡对交通流产生不利影响。
挡墙设计挡墙设计主要用于支撑填方或挖方边坡,防止土壤滑移,保护道路稳定性。常见的挡墙类型包括重力式挡墙、悬臂式挡墙和加筋土挡墙等。设计时需充分评估地质条件、水文状况及地震作用等因素,确保结构安全可靠。同时,还需注重外观美观和生态协调,例如通过种植绿化植物来美化挡墙表面,减少对周边环境的影响。
综上所述,道路设计指南从线型、路面结构到挡墙设计左则沟煤矿二期工程井底车场施工组织设计,均体现了科学性与实用性相结合的原则,为现代道路建设提供了重要的技术支持。
回旋线是线路设计中最常用的一种缓和曲线。我国《标准》规
定缓和曲线尽可能采用回旋线,其基本公式为
式中:r―――回旋线上某点的曲率半径 (m) ;
l―――回旋线上某点到原点的曲线长 (m) ;
A―――回旋线的参数。
由于rl乘积的单位是长度的二次方(m2),为使量纲一致,故令式(3-10)中的C=A2。A表征回旋线曲率变化的缓急程度,A值愈大,回旋线的弯曲程度愈缓。这种性质和园曲线类似,园曲线半径愈大,圆弧弯曲度愈平缓,整个园也就变得愈大。所以,在回旋线中,A值与园曲线中的半径具有相同的作用和意义。
在回旋线的任意点上,r是随l的变化而变化的,但任意点处的r l乘积始终为常数。在缓和曲线的终点处,l=LS,r=R,则上式变为:
式中:R―――回旋线所连接的园曲线半径;
LS―――回旋线型的缓和曲线长度;
A―――回旋线参数。
利用上式可以解决两个问题:
(1)已知园曲线半径R和缓和曲线长度LS,从而确定回旋线参数A,则回旋线的形态便基本确定;
先按各种条件选择园曲线半径R和回旋线参数A,从而确定所需的缓和曲线长度LS 。
(二)回旋线的几何要素
如图,在回旋线上任意点P取微分单元,则有:
任意P点的回旋线长
则:任意P点的曲率半径
代入(3-14)和(3-15),得
将上式积分,并将sinβ、cosβ用级数展开,则得回旋线直角坐标方程为
在回旋线终点处,,于是,回旋线终点的直角坐标为
在定线时,常采用下面的近似计算公式
缓和曲线角是指回旋线上任意点P的切线方向与X轴的夹角,按下式计算
式中:l―――任意点的弧长 (m) ;
C―――常数, (m2) ;
R―――园曲线半径 (m) ;
LS―――缓和曲线(回旋线)长度 (m) 。
β―――是指回旋线上任意点P的切线方向与X轴的夹角。
缓和曲线的道路平曲线几何要素
如图所示,道路平面线形三要素的基本组成是:直线――回旋线――园曲线――回旋线――直线。其中:
JD―――道路中线的交点;
ZH―――第一缓和曲线的起点(直缓);
HY―――第一缓和曲线的终点(缓直);
QZ―――园曲线中点(曲中);
YH―――第二缓和曲线终点(园缓);
HZ―――第二缓和曲线起点(缓直)。
其几何要素的计算公式如下:
单圆曲线(不设缓和曲线)起点(终点)至缓和曲线起点的距离
(3)缓和曲线终点旋转角
式中:——缓和曲线起点到圆曲线原起点的距离,也称为切线增值(m); ——设缓和曲线后圆曲线内移值(m); ——缓和曲线终点缓和曲线角(rad); ——缓和曲线长(m); R——圆曲线半径(m); ——偏角(°); ——切线长(m); ——曲线长(m); ——外距(m); ——超距(m)。
(三)主点桩里程推算 设有缓和曲线的平曲线有五个主点桩位,分别是ZH、HY、QZ、YH、HZ,里程推算如下:
(四)带有缓和曲线的平曲线现场敷设 曲线的现场敷设有多种方法,尤其现代测设设备及手段都有了较大的进步,但其基本原理无太大变化,常用的敷设方法有: 1.切线支距法 测放缓和曲线 (rad) 测放圆曲线时 (rad) 2.偏角法 偏角法有支镜于曲线的起终点法及支镜于JD法,原理大同小异,以支镜于JD法为例,测放公式如下: 偏角 ,弦长 ,x、y的计算公式如前。 3.坐标法 坐标法放桩利用先进的测量仪器如GPS仪及全站仪进行,详见第一篇第五章及《测量学》教材。
缓和曲线一般都采用回旋线,但在个别情况下,也可以采用其
式中:x―――弧长l在横坐标上的投影 (m) ;
r―――在弧长l处的曲率半径 (m) ;
C――常数,C=RLS;
R―――回旋线所连接的园曲线半径 (m);
LS―――回旋线型的缓和曲线长度 (m) 。
三次抛物线的曲率半径与回旋线一样,也是随长度的增大而逐渐减小的,但当缓和曲线角β>24°后,又开始增加。所以三次抛物线作为缓和曲线只能用在β≤24°的条件下。
式中:a―――弧长l所对应的弦长。
回旋线、三次抛物线和双纽线在极角较小(5~6°)时,几乎没有差别。随之极角的增加,三次抛物线的长度比双纽线的长度增加得快些,而双纽线的长度又比回旋线的长度增加得快些。回旋线的曲率半径减小得最快,而三次抛物线减少得最慢。从保证汽车平顺过渡的角度来看,三种曲线都可以作为缓和曲线。除此之外,也有使用N次抛物线、正弦型曲线、多圆弧曲线等各种曲线作为缓和曲线。但世界各国使用回旋线的最多,我国《标准》推荐的缓和曲线也是回旋线。
由于汽车要在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶,所以要求
缓和曲线要有足够的长度,以使司机有足够的时间从容地打方向盘,使乘客感到舒适,使线形美观流畅。同时,园曲线上的超高和加宽也要在缓和曲线段内完成。所以,应规定缓和曲线的最小长度。主要从以下几个方面来考虑:
汽车行驶在缓和曲线上,其离心加速度将随缓和曲线曲率的变
化而变化,若离心加速度变化太快,旅客就会有不舒适的感觉。
缓和系数(离心加速度的变化率)为
式中:v―――汽车行驶速度 (m/s) ;
R―――园曲线半径 (m) ;
a―――离心加速度 (m/s2) ;
t―――汽车在缓和曲线上的行驶时间 (s) 。
在等速行驶的情况下,有
式中:V―――汽车行驶速度(km/h)。
按上式可得缓和曲线最小长度计算公式为
式中:――-最大缓和系数 (m/s3)。
关于最大缓和系数,其取值世界各国都不一样。我国铁路比公路早,铁路上采用:=0.3 (m/s3) , 公路上参考这一规定建议采用=0.6 (m/s3),则缓和曲线最小长度为
超高渐变率(附加坡度)适中
一般情况下,园曲线段内必须设置超高。这样,直线段上是正
常的双向横坡断面,而园曲线上为单向的超高断面。在直线与园曲线相接处的横断面就出现了突变。这种突变必然影响行车的舒适性,且如果超高坡度较大,曲线外侧无法通车。因此,要求在直线与园曲线之间设置过渡段,且有足够的长度,使路面从正常路拱逐渐过渡到单向横坡,以利于汽车舒适地从直线驶入园曲线。
在超高过渡段上,路面外侧逐渐抬高,从而形成一个“附加坡度”,当园曲线上的超高值一定时,这个附加坡度就取决于缓和段长。附加坡度(即超高渐变率)太大、太小都不好,太大对行车不利,太小对排水不利。《规范》规定了适中的超高渐变率,由此可导出计算缓和段最小长度的计算公式为
式中:B―――旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘的宽度 (m) ;
―――超高坡度与路拱坡度代数差(%);
p―――超高渐变率,即旋转轴线与行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘线之间的相对坡度。见表3-9。
如果缓和曲线长度过短,汽车在缓和段的行驶时间就短,司机
驾驶操作将过于匆忙,有可能造成安全事故。因此规定汽车在缓和曲线上的行驶时间一般不得小于3S,则
在考虑了上述各种影响因素以后,《标准》制定了各级公路缓和曲线最小长度,见表3-10。
jc∕t 2272-2014 水泥窑用白云石砖注:括号内为城市道路标准
上面讨论的缓和曲线长度,是在地形等条件受到限制时的最小
极限长度。在一般情况下,特别是当园曲线半径较大或车速较高时,只要条件允许,应该使用更长的缓和曲线。
现代道路的缓和曲线广泛使用的是回旋线,其基本参数是A,只要选定了参数A,便可按下式计算缓和曲线长度,即
参数A应根据下述几个方面来计算,最后综合加以确定。
按离心加速度变化率确定
式中:V―――车速 (km/h) ;
αS ―――离心加速度变化率db11∕t 849-2021 房屋结构检测与鉴定操作规程,可参照下述规定:高速公路及