2-3道路纵断面设计

市政道路工程 第二版,第一篇 道路线形,第三节 道路纵断面设计,第二章 路线平、纵断面设计,市政道路工程 第二版,2,复习,道路平面线形要素 缓和曲线的概念 带缓平曲线要素计算 超高 平曲线相关规定 曲线半径、圆曲线长、缓和曲线长 曲线加宽 道路视距 平面图的绘制,市政道路工程 第二版,3,第三节 道路纵断面设计,一、概述 道路纵断面定义 沿道路中心线纵向垂直剖切的立面，反映道路沿线起伏变化情况 纵断图上的两条线 原地面线 ：根据平面图中道路中桩原地表标高而点绘成的一条无规则折线 设计线 ：道路设计标高的连线 纵断面设计线的组成 纵坡 竖曲线,市政道路工程 第二版,4,第三节 道路纵断面设计,填挖高度 地面线上各点高程为原地面标高，设计线上各点高程为设计标高，相应桩号的两标高之差即为填挖高度 路基设计标高 新建公路：有中央分隔带的道路指中央分隔带外侧边缘标高；无中央分隔带的指未超高加宽前路基边缘处标高 改建公路：路中心线处标高 城市道路：建成后的路中心线处路面标高 计算路基填挖高度时需扣除路面结构层厚度 控制点 影响纵断面设计线高低位置的点 桥梁标高、跨线桥标高，相交道路的交叉口标高、铁道道口标高，最高地下水位沿街永久性建筑物的地坪标高等,纵断面设计相关概念,市政道路工程 第二版,5,第三节 道路纵断面设计,纵断面的坡度和坡长对汽车行驶的速度、运输效益、行车安全等方面有很大影响 道路设计中，对于同一设计路段，应使车辆以同一设计车速连续、安全行驶 纵坡设计应使坡度平缓，起伏均匀，使各类车辆应在保证行车安全情况下都能接近设计车速匀速行驶 纵坡设计应使纵断设计线尽可能接近自然地形，降低工程费用，提高道路使用质量,二、纵坡与坡长设计,市政道路工程 第二版,6,第三节 道路纵断面设计,7,第三节 道路纵断面设计,定义 纵坡的大小用坡度值来表示，纵坡是两点间高差h与两点水平距离L之比的百分数 规定 沿道路前进方向，上坡为正，下坡为负,纵坡,市政道路工程 第二版,8,第三节 道路纵断面设计,道路在坡长限制条件下，汽车能保持一定车速安全通过的坡度 相关规定,最大纵坡,公路的最大纵坡 表2-50,城市道路机动车最大纵坡 表2-51,市政道路工程 第二版,9,第三节 道路纵断面设计,应考虑到各种车辆的行驶要求，保证行驶安全 对于上坡车辆能保持一定车速，且爬坡不感到困难 对下坡车辆应考虑到行驶安全问题 道路等级越高，最大纵坡应越小 坡度选取范围 机动车行驶纵坡不宜大于8% 非机动车较多的道路，最大纵坡不得超过3% 道路纵坡设计也受到地形的制约 纵坡度的大小对道路工程费用大小、道路里程长短都有很大影响,坡度设计需注意的问题,市政道路工程 第二版,10,第三节 道路纵断面设计,折减原因 在高海拔地区，因空气密度下降而使汽车发动机的功率、汽车的驱动力和空气阻力降低，导致汽车的爬坡能力下降 高原纵坡折减值 折减后道路纵坡若小于4%，则仍采用4%,高原纵坡折减,市政道路工程 第二版,11,第三节 道路纵断面设计,在设有超高的平曲线路段，超高横坡与纵坡组成的合成坡度往往比两者更大，应严格控制合成坡度 一般情况下或积雪严寒地区合成坡度不应大于8%。为保证路面排水，各级公路的最小合成坡度不宜小于0.5%,合成坡度,公路最大合成坡度值 表2-53,城市道路合成坡度值 表2-54,市政道路工程 第二版,12,第三节 道路纵断面设计,设置的主要目的 满足路面排水需要 公路最小纵坡 各级公路规定最小纵坡不得小于0.3% 城市道路最小纵坡 城市道路规定最小纵坡不得小于0.3%，困难时不小于0.3% 特别情况下如果必须小于0.3%时，应设置锯齿形街沟或采取其它综合排水措施,最小纵坡,市政道路工程 第二版,13,第三节 道路纵断面设计,为了使汽车在大坡度路段上坡行驶速度不过分降低，行驶时间缩短，也为下坡行车安全考虑,坡长限制最大坡长,公路不同纵坡最大坡长（m） 表2-55,市政道路工程 第二版,14,第三节 道路纵断面设计,城市道路最大坡长限制,城市道路机动车道最大坡长限制 表2-56,城市道路非机动车道纵坡最大坡长(m) 表2-57,市政道路工程 第二版,15,第三节 道路纵断面设计,某一城市道路计算行车速度为40km/h，第一坡段纵坡度为8%，长度为60m；第二坡段纵坡度为7%，长度为50m；第三坡段纵坡度为6.5%，求其最大长度。 【解】 查城市道路设计规范得，纵坡为8%的最大坡长是200m，纵坡为7%的最大坡长是250m，纵坡为6.5%的最大坡长是150m，则： 第一坡段占限制坡长的60/200=0.3 第二坡段占限制坡长的50/250=0.2 则第三坡段占坡长限制值为1-0.3-0.2=0.5 则第三坡段的最大长度为300×0.5=150m。,【例2-5】,市政道路工程 第二版,16,第三节 道路纵断面设计,主要目的 防止纵断面设计出现频繁起伏、崎岖不平的现象 计算 考虑到地形情况及竖曲线布设要求，一般纵坡长度最少不应该小于9s行程 相关规定,坡长限制最小坡长,各级公路最小坡长 表2-58,城市道路纵坡坡段最小坡长 表2-59,市政道路工程 第二版,17,第三节 道路纵断面设计,变坡点（转折点） 纵坡设计线上相邻两坡度变化点（相交点） 竖曲线 在纵断变坡点处设置用以过渡的曲线 形式 圆弧、二次抛物线和三次抛物线几种线形 为了计算布设方便一般采用二次抛物线作为竖曲线 分类 凸竖曲线、凹竖曲线,三、竖曲线,市政道路工程 第二版,18,第三节 道路纵断面设计,三个限制因素 按行程时间要求竖曲线的最小长度和半径 竖曲线最短应满足3s的行程时间 或 离心力要求竖曲线的最小长度和最小半径 或 停车视距要求竖曲线的最小长度和最小半径,竖曲线半径,市政道路工程 第二版,19,第三节 道路纵断面设计,凹形竖曲线的径向离心力和行程时间的计算公式与凸形竖曲线完全相同 竖曲线极限半径的主要控制因素 凸形竖曲线 满足视距要求： 凹形竖曲线 径向离心力产生的冲击大小： 在条件相同处，凸形竖曲线的最小半径较凹形竖曲线最小半径大，这是因为凸形竖曲线的视距要求较高所致 凹形竖曲线的视距是以保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距离来确定最小长度和半径的,凹形竖曲线和凸形竖曲线半径比较,市政道路工程 第二版,20,第三节 道路纵断面设计,选择原则 一般应选大于或等于一般最小半径值 在不增加工程量的情况下，尽可能取大些的指标 相关规定,竖曲线一般最小半径,公路竖曲线半径及其最小长度 表2-60,市政道路工程 第二版,21,第三节 道路纵断面设计,城市道路竖曲线最小半径和最小长度,城市道路竖曲线最小半径和最小长度 表2-61,市政道路工程 第二版,22,第三节 道路纵断面设计,转坡角 纵断面上相邻两坡度线相交时的交角，用表示 的大小近似等于相邻两纵坡的代数差 凸曲线与凹曲线的判断 为正时，是凸曲线 为负时，是凹曲线 竖曲线几何要素计算,竖曲线布设,市政道路工程 第二版,23,第三节 道路纵断面设计,竖曲线标高 起点桩号=变坡号桩号T 终点桩号=变坡号桩号T 竖曲线标高修正值方程 竖曲线上设计标高计算 凸曲线设计标高=切线标高 凹曲线设计标高=切线标高+,竖曲线的标高及方程,市政道路工程 第二版,24,第三节 道路纵断面设计,某山岭区二级公路，变坡点桩号为K5+030，高程为427.68，i1=+5%，i2=-4%，竖曲线半径R=2000m，试计算竖曲线半径各要素及桩号K5+000和K5+100处的设计标高。 【解】 （1）计算竖曲线要素 （“+”为凸形竖曲线）。 曲线长： 切线长： 外距：,【例题2-6】,市政道路工程 第二版,25,第三节 道路纵断面设计,（2）计算设计标高 竖曲线起点桩号：（K5+030）-90=K4+940 竖曲线起点高程：427.68-90×0.05=423.18m 竖曲线终点桩号：（K5+030）+90=K5+120 竖曲线终点高程： 427.68-90×0.04=424.08m a、桩号K5+000处 横距 x1=（K5+000）-（K4+940）=60m 竖距 该处切线高程：423.18+60×0.05=426.18m 设计高程： 426.18-0.9=425.28m,【例题2-6】,市政道路工程 第二版,26,第三节 道路纵断面设计,b、桩号K5+100处 横距 x2=（K5+120）-（K5+100）=20m 竖距 该处切线高程：424.08+20×0.04=424.88m 设计高程： 424.88-0.1=424.78m,【例题2-6】,市政道路工程 第二版,27,第三节 道路纵断面设计,纵坡设计注意事项 纵坡设计时缓坡宜长，陡坡宜短 纵坡长度不应过短 ，避免短距离内起伏过频 沿河布线的路线纵断面设计线应高出表2-62列频率水位标高0.5m以上 桥上纵坡不宜超过4%，桥头引道纵坡不宜超过5%，位于市、镇或交通繁忙路段桥上与桥头引道纵坡均不得超过3% 纵坡设计除满足汽车行驶要求，尚应考虑各种车辆及运输工具爬坡能力，下坡安全方面的要求 尽可能适应自然地形争取填挖平衡，节省土石方工程量与其他工程量，降低造价,三、纵断面线形,市政道路工程 第二版,28,第三节 道路纵断面设计,满足道路与两侧街坊排水，道路与侧石顶面标高低于两侧街坊或建筑物地平标高 设计线必须满足城市地下管线的最小覆土深度要求 防止损坏地下管线最小覆土深度不小于0.7m 道路纵断面设计，协调城市立面布置，应与相交广场、道路、出入口等平顺衔接,城市道路纵段设计需注意的问题,路基设计洪水频率 表2-62,市政道路工程 第二版,29,第三节 道路纵断面设计,应同时使曲线半径和曲线长度两方面均符合规定 对于同向竖曲线，若竖曲线间直线坡段不长时，应尽可能取消直坡段合并为单竖曲线或复曲线，避免出现断臂竖曲线 对于反向竖曲线之间必须设有直坡段，直坡段长度一般不小于按设计车速3s行程长度，即不短于,竖曲线设计,从视觉观点所需的最小竖曲线半径值 表2-63,市政道路工程 第二版,30,第三节 道路纵断面设计,平曲线（包括圆曲线和缓和曲线）竖曲线两方面重合，是平、纵线形最好的组合 使平曲线长于竖曲线（将竖曲线包括在内）更好,平、纵线形组合,市政道路工程 第二版,31,第三节 道路纵断面设计,平、竖曲线重合时，其曲线半径大小应保持均衡，一般平、竖曲线半径之比为1：101：20,平曲线和竖曲线的均衡,市政道路工程 第二版,32,第三节 道路纵断面设计,不得在凸曲线的底部，设置平曲线的起（终）点 避免在一个平面曲线内设置两个竖曲线或平面的直线段上包括两个以上的竖曲线 在一个竖曲线内也不得包括两个或两个以上平曲线 长陡坡下避免设置小半径平曲线，也不得将陡坡与小半径平曲线重合 线形设计同时应根据地形、地物、地貌等条件选用各线形要素，合理组合,平、纵线形组合注意事项,市政道路工程 第二版,33,第三节 道路纵断面设计,五、纵断面设计成果纵断面设计图,市政道路工程 第二版,34,第三节 道路纵断面设计,准备工作 纵断面采用直角坐标。横坐标表示水平距离，纵坐标表示高程。 水平比例尺用1：2000或1：5000，垂直比例尺相应地用1：200或1：500 标注控制点 标高控制点、经济参考点 初定设计线 调整设计线 确定设计线 布设竖曲线，计算设计标高 绘图,纵断面设计图绘制步骤,市政道路工程 第二版,35,第三节 道路纵断面设计,标高控制点 起点、终点、垭口、洪水位、桥涵标高、隧道进出口标高、交叉点标高、路基最小填土高度等作为控制设计坡度的依据 经济参考点 路基横向填挖平衡、多挖少填（保证路基稳定）、全挖方路基（减