道路勘测纵断面设计.ppt

纵向稳定性： 表现：倾覆 滑移（倒溜）,,,,一、汽车行驶的纵向稳定性,临界状态：汽车前轮法向反作用力Z1为零 Z1L - Gl2cosα0 + Ghgsinα0=0 Z1L = Gl2cosα0 - Ghgsinα0=0,,1．纵向倾覆 ：,2．纵向滑移（驱动轮滑转）,临界状态：下滑力等于驱动轮与路面的附着力 Gsinα＝Gk 因为sinα  tgα= i，则纵向滑移临界状态条件：,,,,结论：当坡道倾角α≥α或道路纵坡度i≥i时，汽车可能产生纵向滑移3．纵向稳定性的保证,,,,,一般 接近于1，而 远远小于1，,所以， i i0 即汽车在坡道上行驶时，在发生纵向倾覆之前，首先发生纵向滑移现象 道路设计只要满足不产生纵向滑移，就可避免汽车的纵向倾覆现象出现 汽车行驶时纵向稳定性的条件为：,第四章 纵断面设计,,第一节 概 述 定义：沿着道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵断面 纵断面设计：在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡度变化情况的过程 任务：研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度 依据：汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等。

地面线：根据中线上各桩号点的高程而点绘的一条不规则的折线； 设计线：路线上各点路基设计高程的连续路线纵断面图构成：,,,,,路线纵断面图构成：,,,地面高程：中线上地面点高程 设计高程：一般公路，路基未设加宽超高前的路肩边缘的高程 设分隔带公路，一般为分隔带外边缘 路基高度：横断面上设计高程与地面高程之高差 路 堤：设计高程大于地面高程 路 堑：设计高程小于地面高程 纵断面设计内容：坡度及坡长 竖曲线,,,第二节 纵坡及坡长设计,,,一、纵坡设计的一般要求 1．纵坡设计必须满足《标准》规定 2．保证车辆以一定速度安全顺适行驶，纵坡平顺，起伏不宜过大和过于频繁 尽量避免采用极限纵坡值 合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡 越岭线哑口附近的纵坡应尽量缓一些 3．纵坡设计应综合考虑沿线地面、地下管线、地质、水文、气候和排水等，视具体情况加以处理，保证道路的稳定与通畅,4．山岭重丘区纵坡设计应考虑填挖平衡，减少借方和废方——即纵向填挖平衡设计5．平原微丘区地下水埋深较浅，池塘、湖泊分布较广，纵坡满足最小纵坡要求，最小填上高度要求，保证路基稳定 6．连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。

7．充分考虑通道、农田水利等方面的要求二、最大纵坡,最大纵坡：指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值 影响因素： 汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力 道路等级：等级高，行驶速度大，要求坡度阻力尽量小 自然条件：海拔高程、气候（积雪寒冷等） 纵坡度大小的优劣： 坡度大：行车困难，上坡速度低，下坡较危险 山区公路可缩短里程，降低造价1. 设计速度为120km／h、l00km／h、80km／h的高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1％ 2. 公路改建中，设计速度为40km／h、30km／h、20km／h的利用原有公路的路段，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1.,,,,,,,,各级公路最大纵坡的规定（表4-3）,3 4 5 6 7 8 9,1．高原为什么纵坡要折减？ 在高海拔地区，困空气密度下降而使汽车发动机的功率、汽车的驱动力以及空气阻力降低，导致汽车的爬坡能力下降另外，汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统 2．《规范》规定：位于海拔3000m以上的高原地区，各级公路的最大纵坡值应按规定予以折减。

折减后若小于4%，则仍采用4%三、高原纵坡折减,,,,,,,四、理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡,1. 理想的最大纵坡i1：是指设计车型即载重车在油门全开的情况下，持续以V1等速行驶所能克服的坡度V1取值，对低速路为设计速度，高速路为上述载重车的最高速度i1=λD1-f 2. 不限长度的最大纵坡i2： 地形条件制约，不能取理想的最大坡度，将允许速度由V1变为V2， V2一般不小于设计速度的1/2～2/3（高速路取低限，低速路取高限） i2=λD2-f,,,,最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值 最小纵坡值：0.3%，一般情况下0.5%为宜 当必须设计平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时，边沟应作纵向排水设计 干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制五、最小纵坡,,内容：最小坡长限制：任何路段 最大坡长：陡坡路段 1．最短坡长限制 《标准》规定，各级公路最短坡长不应小于2.5Vm 城市道路最小坡长按表4.2.4选用六、坡长限制,,,,《标准》规定各级公路最大坡长限制2．最大坡长限制,,,,城市道路最大坡长按表4.2.6选用2．最大坡长限制,,,,,七、缓和坡段,,,《标准》规定，连续上坡(或下坡)时，应在不大于表3.0.17-2所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。

缓和坡段的纵坡应不大于3％，其长度应符合纵坡长度的规定 缓和坡段：纵坡值：不应大于3% 长 度：不小于最小坡长要求 线 形：宜采用直线在地形困难路段可采用曲线； 注意：曲线半径较小时，缓和坡段长度应增加 回头曲线段不能作为缓和坡段八、平均纵坡,,,,平均纵坡：指一定长度的路段纵向所克服的高差H与路线长度L之比（连续升坡或降坡路段）《标准》规定：越岭路线连续上坡(或下坡)路段，相对高差为200～500m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路段平均纵坡不应大于5.5％ 城市道路的平均纵坡按上述规定减少1.0%对于海拔3000m以上的高原地区，平均纵坡应较规定值减少0.5%～1.0%1.定义：合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向 合成坡度的计算公式为：,,,,,,,九、合成坡度,,式中：I——合成坡度（%）； ih——超高横坡度或路拱横坡度（%）； iz——路线设计纵坡坡度（%）2. 最大允许合成坡度值：,,,,,,,,（1）最大允许合成坡度值：,2．合成坡度指标,（2）最小合成坡度： 最小合成坡度不宜小于0.5%。

当合成坡度小于0.5时，应采取综合排水措施，以保证路面排水畅通当陡坡与小半径平曲线重合时，在条件许可的情况下，以采用较小的合成坡度为宜 特别是下述情况，其合成坡度必须小于8% ①在冬季路面有积雪结冰的地区； ②自然横坡较陡峻的傍山路段； ③非汽车交通比率高的路段 例如：某二级公路（80Km/h），有一平曲线半径为250m，超高横坡为8%，该路段纵坡度为4.8%，则合成坡度为,3. 合成坡度指标控制作用 ： 控制陡坡与急弯的重合； 平坡与设超高平曲线的配合问题第三节 竖曲线,1．定义： 纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，称为竖曲线变坡点：相邻两条坡度线的交点 变坡角：相邻两条坡度线的坡角差，通常用坡度值之差代替，用ω表示，即 ω=α2-α1≈tgα2- tgα1=i2-i1,,,凹型竖曲线 ω0,凸型竖曲线 ω0,2．竖曲线的作用：,（1）起缓冲作用：以平缓曲线取代折线可消除汽车在变坡点的突变 （2）保证公路纵向的行车视距： 凸形：纵坡变化大时，盲区较大 凹形：下穿式立体交叉的下线一）竖曲线设计限制因素 1．缓和冲击 汽车在竖曲线上行驶时其离心加速度为:,二、竖曲线的最小半径,,根据试验，认为离心加速度应限制在0.5～0.7m/s2比较合适。

我国《标准》规定的竖曲线最小半径值，相当于a=0.278 m/s22．时间行程不过短 最短应满足3s行程3．满足视距的要求： 凸形竖曲线：坡顶视线受阻 凹形竖曲线：下穿立交 4. 凸形竖曲线主要控制因素：行车视距 凹形竖曲线主要控制因素：缓和冲击力凸形竖曲线最小半径和最小长度 :,竖曲线最小长度相当于各级道路计算行车速度的3秒行程 三）凹形竖曲线最小半径和最小长度,凹形竖曲线最小长度相当于各级道路计算行车速度的3秒行程 三、逐桩设计高程计算,变坡点桩号BPD 变坡点设计高程H 竖曲线半径R,1．纵断面设计成果：,H,R,2．竖曲线要素的计算公式： 变坡角ω= i2- i1 曲线长：L=Rω 切线长：T=L/2= Rω/2 外 距：,竖曲线起点桩号: QD=BPD - T 竖曲线终点桩号: ZD=BPD + T,纵 距：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,HT,HS,y,Hn BPDn,BPDn-1 Hn-1,in,in-1,in+1,,,,Lcz1,Lcz-BPDn-1,3. 逐桩设计高程计算,切线高程：,直坡段上，y=0 x——竖曲线上任一点离开起（终）点距离；,其中： y——竖曲线上任一点竖距；,设计高程： HS = HT y （凸竖曲线取“-”，凹竖曲线取“+”）,3. 逐桩设计高程计算,以变坡点为分界计算： 上半支曲线 x = Lcz - QD 下半支曲线 x = ZD - Lcz,,,,,,,[例4-3]：某山岭区一般二级公路，变坡点桩号k5+030.00，高程H1=427.68m，i1=+5%，i2=-4%，竖曲线半径R=2000m。

试计算竖曲线诸要素以及桩号为k5+000.00和k5+100.00处的设计高程解：1．计算竖曲线要素 ω=i2- i1= - 0.04-0.05= - 0.090，为凸形 曲线长 L = Rω=20000.09=180m,,,切线长,,外 距,,竖曲线起点QD＝（K5+030.00）- 90 = K4+940.00 竖曲线终点ZD＝（K5+030.00）+ 90 = K5+120.00,2．计算设计高程,K5+000.00：位于上半支 横距：x1= Lcz – QD = 5000.00 – 4940.00＝60m 竖距：,切线高程： HT = H1 + i1（ Lcz - BPD） = 427.68 + 0.05(5000.00 - 5030.00) = 426.18m 设计高程： HS = HT - y1 = 426.18 - 0.90=425.18m （凸竖曲线应减去改正值）,K5+100.00：位于下半支,①按竖曲线终点分界计算： 横距x2= Lcz – QD = 5100.00 – 4940.00＝160m 竖距,,切线高程 HT = H1 + i1（ Lcz - BPD） = 427.68 + 0.05(5100.00 - 5030.00) = 431.18m 设计高程 HS = HT – y2 = 431.18 – 6.40 = 424.78m,K5+100.00：位于下半支,②按变坡点分界计算： 横距x2= ZD – Lcz = 5120.00 – 5100.00 ＝20m 竖距,,切线高程 HT = H1 + i2（ Lcz - BPD） = 427.68 - 0.04(5100.00 - 5030.00) = 424.88m 设计高程 HS = HT – y2 = 424.88 – 0.10 = 424.78m,作业： 某二级公路一路段有三个变坡点，详细资料如下： 变坡点桩号 设计高程 竖曲线半径 K12+450 172.513 5000 +950 190.013 4000 K13+550 173.513 3000 试计算K12+700～K13+300段50m间隔的整桩号的设计高程值。

1．视觉分析的意义 视觉分析：从视觉心理出发，对道路的空间线形及其与周围自然景观和沿线建筑的协调等进行研究分析，以保持视觉的连续性，使行车具有足够的舒适感。