道路勘测设计-纵断面设计.ppt

道路勘测设计,交通工程教研室,第四章 纵断面设计,纵断面及设计高程 纵坡及坡长设计 竖曲线 爬坡车道 合成坡度 平纵线形组合设计 纵断面设计成果,内容提要,1. 纵断面及设计高程,（1） 纵断面,规定：填挖高（施工高度）=设计高程-地面高程,,“+”值为填 “-”值为挖,1. 纵断面及设计高程,（2）设计高程,新建公路： 有中央分隔带的公路（高速、一级）：采用分隔带外侧边缘高程； 无中央分隔带公路（二、三、四级，部分一级）：路基边缘高程；设置超高、加宽地段为设超高、加宽前路基边缘标高改建公路： 一般情况下按新建公路处理，特殊情况可采用道路中心线高程2. 纵坡及坡长设计,（1）最大纵坡,为保证车辆纵向行驶的稳定性，避免出现纵向滑移 与道路设计速度、所在地区自然条件有关公路,城市道路,（2）最小纵坡,公路：从排水角度考虑，路堑以及其它横向排水不畅路段，纵坡应不小于0.3％否则，边沟应作纵向排水设计 城市道路：最小纵坡度应不小于0.5%，困难时可大于或等于0.3%；否则，应设置锯齿形偏沟或采取其他排水措施2. 纵坡及坡长设计,（3）桥上及桥头纵坡,小桥、涵洞处纵坡与路线一致； 大、中桥上的纵坡不宜大于4％；桥头引道纵坡不宜大于5%。

一般情况下，桥上与桥头纵坡应一致） 位于市镇附近非汽车交通较多的路段，桥上及桥头引道纵坡均不得大于3％4）隧道纵坡,一般应为0.3％～3％； 一般采用单向坡；地下水较高的隧道及特长隧道可用人字坡； 紧接隧道洞口的路线纵坡应与隧道内纵坡相同2. 纵坡及坡长设计,（5）平均纵坡,平均坡度，是指在一定长度范围内，路线上两点间的高差值与相应水平距离之比，用 i平均（%）表示，其计算公式为： i平均=h/L （相对高差/路线长度） 越岭路段，相对高差为200m~500m时，平均纵坡不应大于5.5%； 相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5%； 任意连续3km路段的平均纵坡不应大于5.5%6）缓和坡段,山岭、重丘区的公路，由于汽车连续行驶在较大陡坡上，将影响汽车发动机的正常使用，并危及行车安全，故当连续纵坡大于5％时，应在其间设置纵坡不大于3％的缓和路段，其长度不应小于100m2. 纵坡及坡长设计,（7）最小坡长限制,要求：按设计速度行驶9～15s行程；设计速度越高，取的时间越短公路,城市道路,标准中规定坡长限制指的是变坡点间的直线距离2. 纵坡及坡长设计,（8）最大坡长限制,限制原因：动力上坡能力限制；连续长时间上坡时水箱易开锅；长下坡刹车片易失灵。

公路,城市道路,2. 纵坡及坡长设计,（9）组合坡长,假设：一连续陡坡，200m6%+100m8%，若后面接7%的纵坡，最多可接多少米就必须要设置缓坡段？,（1-2/7-1/3）×500m=190m,3. 竖曲线,变坡点 坡度：上坡为正，下坡为负 变坡角：ω=i1－i2 ω＞0，凸形竖曲线 ω＜0，凹形竖曲线,（1）竖曲线,3. 竖曲线,（2）竖曲线要素计算,ω值较小，竖曲线的切线长T及曲线长L均采用水平投影长度设图上O点为所选抛物线的原点，二次抛物线的基本方程式为,,切线上任意一点P与竖曲线上的点Q之间的竖距y,,,,,即,竖曲线长L L=xB－xA=R i2－R i1= R（i2－i1）= Rω,外矢距E,,TA=TB，又根据L=TA+TB，故得切线长T,,,,,,,,,3. 竖曲线,（3）竖曲线最小半径的确定,离心力不过大 满足视距要求,① 离心力不过大,1）凹形竖曲线最小半径的确定,,离心力,极限最小半径计算公式,,,F/G为单位车重所受到的离心力，参考有关资料取F/G=0.028，代入得,Rmin=V2/3.6,② 考虑夜间行车前灯照射角的影响,在竖曲线上，设竖曲线长大于视距长，知竖距Y=S2/2R且Y= h0+ S·tanα,,取h0=0.75m，α=1°，则Rmin=S2/（1.5+0.0349S）,3. 竖曲线,（3）竖曲线最小半径的确定,③ 保证跨线桥下行车视距,1）凹形竖曲线最小半径的确定,,,,视线长度St竖曲线长度L时,,取净高C=4.5m，视线高h1=1.5m，得,,3. 竖曲线,（3）竖曲线最小半径的确定,2）不需设凸形竖曲线的最大变坡角,,,,,A、B 点之间距离 S=d1/sinφ+d2/sin（ω－φ） ≈ S=d1/φ+ d2/（ω－φ） dS/dφ=0,得到φ值及相应S最小值,,,,d1—司机视线高度，=1.2m d2—B点处司机的视线高（ =1.2m ） 或障碍物高度 （=0m）,3. 竖曲线,（3）竖曲线最小半径的确定,①凸形竖曲线长度L大于视距长度S时 即 （ L＞S ）,3）凸形竖曲线最小半径的确定,,,,,L是竖曲线长度，S是沿竖曲线的切线方向丈量的视距长度S=S1+S2 在△AOM中，有（R+d1）2= S12 + R2 整理得 S12=（2R+ d1）·d1,,d1与R相比很小，可略去，得到,,同理,,,,,,上式是在L＞S（即ω＞β= S/R）的条件下计算得到的，即当,,成立，凸形竖曲线最小半径按上式计算。

3. 竖曲线,（3）竖曲线最小半径的确定,②凸形竖曲线长度L小于视距长度S时 即 （ L＜S ）,3）凸形竖曲线最小半径的确定,,,,,因变坡角很小，近似认为折线CP1P2D的总长度等于竖曲线长度L，则P1P2=L/2，而L= R·ω，则,,,,,,,,,3. 竖曲线,设计速度为80km/h的某公路一变坡点桩号为K20+100，变坡点高程为100.28m，两相邻纵坡分别为i1= +4%和i2= -2%，试设计该竖曲线4）竖曲线设计示例,3. 竖曲线,（4）竖曲线设计示例,解：ω= i1－i2=0.04－（－0.02）=0.06＞0，应设凸形竖曲线 《标准》规定，设计速度为80km/h的公路凸形竖曲线一般最小半径为4500m，竖曲线最小长度为70m采用R=5000m 1. 竖曲线要素计算 曲线长度 m 切线长度 m 外矢距 m 2. 竖曲线起、终点桩号计算 起点桩号=变坡点桩号－切线长 ；终点桩号=变坡点桩号+切线长 凸（凹）形竖曲线上的设计高程 = 该桩号在切线上的设计高程－（+）y,,,,4. 爬坡车道,爬坡车道是陡坡路段主线行车道外侧增设的供载重车行驶的专用车道。

载重汽车行驶在陡坡路段，由于车速降低，影响小客车的正常运行，整个道路的通行能力将受到影响此，宜在陡坡路段增设爬坡车道，把载重汽车、慢速车从主线车流中分流出去，从而提高主线车辆的行驶自由度，确保行车安全，提高该路段的通行能力5. 合成坡度,直角三角形△BCD中,因△BDE∽△BDC，故,,,,,,即,,,指路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡的矢量和，其坡度方向即流水线方向公路最大允许合成坡度,城市道路最大允许合成坡度,积雪地区各级道路的合成坡度应小于或等于6%在平面和纵断面设计基本确定的基础上，研究其是否满足视觉连续，心理感觉舒适等要求，研究道路与周围环境景观的协调，研究排水要求等，对平纵线形进行调整，形成连续、圆滑、顺适、美观的空间曲线需满足的要求：司机视觉要求；道路排水要求1）平面直线与竖曲线组合,6. 平纵线形组合设计,在两个凹形竖曲线之间不宜插入短坡段； 平面长直线的末端不宜插入小半径凹形竖曲线； 平面直线上不宜设小半径的凹形竖曲线； 尽量避免“驼峰”、“暗凹”、“波浪”等现象6. 平纵线形组合设计,（2）平面曲线与竖曲线的组合,竖曲线长度要短于平曲线；平曲线有缓和曲线时，竖曲线起、终点落在缓和曲线上；平面线形的拐点位置，不能有竖曲线。

7. 纵断面设计成果,（1）纵断面设计方法,点绘地面线 标注控制位置及标高 标注经济点 初定坡度线 检查各种指标的使用情况，对初定坡度进行调整 确定变坡点的里程、高程，里程应是10m的整数倍；坡度值最好取整（对于新建公路，坡度为小数点后一位） 竖曲线及设计高程计算,7. 纵断面设计成果,（2）纵断面图的绘制,教材图4-30,。