建筑道路縱斷面設(shè)計模實用教案

1、1 基本概念與術(shù)語一、道路縱斷面概念 由前述可知，路線的空間位置可以分解為平面、縱斷面、橫斷面分別表述，故平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖結(jié)合起來，就可以準(zhǔn)確反映道路的空間位置。 由于自然因素的影響以及經(jīng)濟性考慮，路線縱斷面總是空間上有起伏的。路線縱斷面設(shè)計：在路線縱斷面圖上研究路線線位高度及坡段變化的過程，確定縱斷面線形的幾何構(gòu)成及有關(guān)尺寸。 路線縱斷面圖：沿道路中線所作的豎向剖面圖。它反映沿途地面和路線在豎向的高低起伏情況和有關(guān)數(shù)據(jù)。依據(jù)：汽車的動力(dngl)特性，道路等級，沿線地形、地質(zhì)、水文、土地利用，路基穩(wěn)定、排水，工程經(jīng)濟性等。第1頁/共56頁第一頁，共57頁。二、縱斷面圖及常用(ch

2、n yn)術(shù)語第2頁/共56頁第二頁，共57頁。某新建路K0+000-K0+350縱斷面圖第3頁/共56頁第三頁，共57頁。桂林市新建路縱斷面圖第4頁/共56頁第四頁，共57頁。地面線：根據(jù)各中樁地面高程而點繪成的一條不規(guī)則的折線。它反映了原地面的起伏情況；設(shè)計線：它是根據(jù)設(shè)計計算后確定出來(ch li)的一條形狀規(guī)則的幾何線形。它反映了道路的起伏和高程，由直線和豎曲線構(gòu)成。路線(lxin)縱斷面圖構(gòu)成：第5頁/共56頁第五頁，共57頁。 原地面線用細實線將相鄰點連成，設(shè)計線用粗實線繪制。 原地面線與設(shè)計線離開越多，反映填挖數(shù)值越大，工程量也越大。地面高程：中樁所在地面點的高程；設(shè)計高程：設(shè)計

3、線的高程；填挖高度：同一樁號處設(shè)計高程與地面高程之差，填、挖應(yīng)分開填寫；路基高度：路基邊緣高程與地面高程的高差。坡度及距離：各坡段的坡度及相鄰變坡點之間的距離；直線(zhxin)與平曲線：標(biāo)明平面線形。主要用于平縱協(xié)調(diào)之用；豎曲線圖標(biāo)：標(biāo)注豎曲線的位置及參數(shù)。第6頁/共56頁第六頁，共57頁。一塊板、三塊板： 路面中心線處城市道路、改建公路（二級、三級、四級公路） 路基邊緣新建公路（二級、三級、四級公路）。在平曲線(qxin)段指設(shè)立超高、加寬前的路基邊緣標(biāo)高。三、道路設(shè)計高程(gochng)所指向位置的規(guī)定第7頁/共56頁第七頁，共57頁。二塊板、四塊板： 中央分隔帶外側(cè)邊緣城市道路（少用）

4、，新建或改建高速公路、一級公路（常用(chn yn)） 中央分隔帶中線（綠化帶表面）改建公路高速公路、一級公路（罕用）。 中央分隔帶中線（路面延伸至中線處）城市道路（常用(chn yn)），改建公路高速公路、一級公路（少用）。igig 路緣帶土路肩第8頁/共56頁第八頁，共57頁。2 縱坡的一般規(guī)定一、縱坡（坡度(pd)）定義 道路中線兩點間的高差與水平距離的比值（以 %計）稱為縱坡或坡度(pd)。 從路線起點至止點的方向看，路線升高為上坡，降低為下坡。規(guī)定：縱坡上坡為“+”，下坡為“-”。 例如：5.3%為上坡， - 2.8%為下坡。iHLHiL=第9頁/共56頁第九頁，共57頁。二、最大縱

5、坡 imax 指在縱坡設(shè)計時各級道路允許使用的最大坡度值。它是道路設(shè)計時的一個重要指標(biāo)。它關(guān)乎到汽車行駛速度、運輸效益、行車(hngch)安全、道路工程量與造價等。第10頁/共56頁第十頁，共57頁。第11頁/共56頁第十一頁，共57頁。三、最大縱坡的高原縱坡折減 1、高原為什么最大縱坡要折減？ 在高海拔(hib)地區(qū)，困空氣密度下降而使汽車發(fā)動機的功率、汽車的驅(qū)動力以及空氣阻力降低，導(dǎo)致汽車的爬坡能力下降。另外，汽車水箱中的水易于沸騰而破壞冷卻系統(tǒng)。 2、怎么折減？ 位于海拔(hib)3000m以上的高原地區(qū)，對道路最大縱坡度折減。第12頁/共56頁第十二頁，共57頁。四、最小縱坡 為保證路

6、面、邊溝排水順暢，道路一般應(yīng)考慮(kol)設(shè)置不宜小于0.3%的縱坡 。 第13頁/共56頁第十三頁，共57頁。五、坡長限制 坡段起止點間（即前后變坡點之間）的水平距離稱為坡長。 1、 最大坡長限制限制理由：長距離大坡對行車不利。持續(xù)上坡易使發(fā)動機過熱影響機械效率；持續(xù)下坡剎車(sh ch)頻繁危及安全。公路縱坡最大坡長 第14頁/共56頁第十四頁，共57頁。城市道路縱坡坡長限制(xinzh)第15頁/共56頁第十五頁，共57頁。 非機動車車行道縱坡度宜小于2.5%。大于或等于2.5%時，應(yīng)按表5.2.5規(guī)定(gudng)限制坡長。 第16頁/共56頁第十六頁，共57頁。三、關(guān)于(guny)設(shè)

7、計標(biāo)高的規(guī)定 2、 最小坡長限制理由：坡長過短，行車頻繁顛簸(dinb)；坡差較大時易造成視線中斷；不易設(shè)置豎曲線， 公路縱坡最小長度按下表規(guī)定： 第17頁/共56頁第十七頁，共57頁。 城市道路縱坡最小長度應(yīng)大于或等于表5.2.3-2的數(shù)值，并大于相鄰兩個豎曲線(qxin)切線長度之和。 城市道路最小坡長第18頁/共56頁第十八頁，共57頁。六、緩和坡段 1、城市道路 當(dāng)?shù)缆房v坡度超過5%，應(yīng)在不大于最大坡長的坡段之間設(shè)置緩和坡段。緩和段的坡度為3%，長度應(yīng)符合最小坡長的規(guī)定(gudng)。 2、公路 連續(xù)上坡或下坡時，應(yīng)在不大于最大坡長的坡段之間設(shè)置緩和坡段。 緩和坡段的縱坡應(yīng)不大于3，其

8、長度應(yīng)符合縱坡長度的規(guī)定(gudng)。第19頁/共56頁第十九頁，共57頁。七、平均縱坡 由多個坡段組成的一段路線，其起止點高差與路線總長(zngzhng)的比值。它是衡量縱斷面線形質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。HLi= =式中 平均(pngjn)縱坡； L 各坡段長度(m)； H各坡段高差(m)。LHiAB第20頁/共56頁第二十頁，共57頁。 （1）公路規(guī)范(gufn)規(guī)定： 二、三、四級公路越嶺路線連續(xù)上坡(或下坡)路段，相對高差為200500m時，平均縱坡不應(yīng)大于5.5；相對高差大于500m時，平均縱坡不應(yīng)大于5。 任意連續(xù)3km路段平均縱坡不應(yīng)大于5.5。 （2）城市道路的平均縱坡按公路規(guī)定

9、減少1.0%。第21頁/共56頁第二十一頁，共57頁。八、合成(hchng)坡度1、定義：在平曲線(qxin)路段，最大坡度既不在縱坡方向上，也不在超高方向上，而是在縱坡和超高的合成方向上。這個最大坡度成為合成坡度，又叫做流水線坡度。式中： 合成(hchng)坡度（%）； 超高橫坡度（%）； 路線設(shè)計縱坡坡度（%）。i合合成成i縱縱i橫橫iii22=+=+合合成成縱縱橫橫 i合成過大時，易產(chǎn)生附加阻力（上坡時），或使汽車重心偏移，沿合成坡方向滑移。故應(yīng)加以限制。i合合成成i縱縱i橫橫第22頁/共56頁第二十二頁，共57頁。第23頁/共56頁第二十三頁，共57頁。九、橋梁、隧道縱坡限制 大、中橋

10、：i縱 4%，引道(yn do)i縱5%；小橋隨路線 隧道 L50m時，imax3%，且imin0.3%第24頁/共56頁第二十四頁，共57頁。變坡點坡度(pd)線變坡點3 豎曲線一、豎曲線種類 縱斷面上相鄰(xin ln)兩段不同坡度線的交點稱為變坡點。 變坡點處需設(shè)置豎曲線。豎曲線采用二次拋物線。二次拋物線的計算結(jié)果與圓曲線相差很小。凹型豎曲線(qxin)凸型豎曲線設(shè)計線凸型豎曲線凹型豎曲線第25頁/共56頁第二十五頁，共57頁。轉(zhuǎn)坡角：相鄰(xin ln)兩條坡度線的坡角差，通常用坡度值之差代替，用表示。由于坡角不大，近似得12i1i2i3凹型豎曲線(qxin) 0凸型豎曲線(qxin)

11、 0tgtg212121ii -=第26頁/共56頁第二十六頁，共57頁。二、豎曲線(qxin)幾何要素計算 坡度差21ii 外 距LR 2LT 22TER 22xyR 切線(qixin)長曲線(qxin)長 豎曲線上任意點縱距LTTyExyxi1i2(代數(shù)差)（改正值）豎曲線半徑 (m)R x計算點樁號與豎曲線起點(或豎曲線終點)的樁號差第27頁/共56頁第二十七頁，共57頁。二、豎曲線(qxin)上任意點設(shè)計高程的計算1、計算切線高程1HHy2、 計算(j sun)設(shè)計高程H1計算點切線(qixin)高程H0變坡點高程i 計算點處的縱坡度x 計算點至變坡點的平距當(dāng)為凹形豎曲線時取“+”，當(dāng)

12、為凸形豎曲線時取“”。當(dāng)切線高于變坡點時取“+”，反之取“”。10HHx i第28頁/共56頁第二十八頁，共57頁。例：某道路一變坡點樁號K1+256.387，高程1854.236米，前坡i1=5.4%，后坡i2=3.5%，設(shè)置的豎曲線(qxin)半徑R=5000米。求K1+240、K1+260處的設(shè)計標(biāo)高。 解： 1. 計算切線高程 5000(0.0350.054)22.50022RT 切線(qixin)長豎曲線(qxin)起點樁號 K1+256.387 22.5=K1+233.887豎曲線止點樁號 K1+256.387+22.5=K1+278.887 待求樁號至豎曲線起止點的樁號差：K1+

13、240 x=K1+240 K1+233.887=6.113K1+260 x=K1+278.887 K1+260=18.887第29頁/共56頁第二十九頁，共57頁。待求樁號處的切線(qixin)高程K1+240 H1= 1854.236 (22.5 6.113)0.054=1853.351K1+260 H1= 1854.236 +(22.5 18.887)0.035=1854.3622、計算設(shè)計(shj)高程待求樁號處縱距（改正值(zhn zh)）226.1130.004225000 xyR 2218.8870.036225000 xyR K1+240K1+260待求樁號處的設(shè)計高程： K1+

14、240 H = 1853.351 0.004 = 1853.347 米 K1+260 H = 1854.362 0.036 = 1854.326 米第30頁/共56頁第三十頁，共57頁。 在實際工作中，上述計算過程用表格形式來完成。 表頭如下：樁號 坡度/坡長 豎曲線(qxin)要素 未設(shè)豎曲線(qxin)的設(shè)計高 改正值 改正后的設(shè)計高 樁號依次(yc)向下排列坡度(pd)坡長變坡點樁號高程RTE對應(yīng)各樁號切線高程豎曲線范圍內(nèi)樁號的縱距對應(yīng)各樁號的設(shè)計高第31頁/共56頁第三十一頁，共57頁。三、豎曲線最小半徑 這是對豎曲線半徑作出的限制。 豎曲線最小半徑要滿足： （1）緩和(hunh)行車

15、沖擊（徑向的超重、減重不要劇烈）； （2）行車時間不應(yīng)少于3 s； （3）滿足行車視距。第32頁/共56頁第三十二頁，共57頁。4 平、縱面線形組合設(shè)計一、組合設(shè)計的原則 （1）自然地誘導(dǎo)駕駛員視線，保持視覺連續(xù)性； （2）平縱線形技術(shù)指標(biāo)大小均衡，保持視覺和心理協(xié)調(diào)； （3）合成坡度(pd)組合得當(dāng)，有利行車和排水； （4）注重與道路周圍景觀的配合。第33頁/共56頁第三十三頁，共57頁。二、線形組合(zh)設(shè)計要點（1）平曲線與豎曲線的組合(zh)：平包豎第34頁/共56頁第三十四頁，共57頁。組合原則：1、豎曲線與平曲線重合，且平曲線比豎曲線稍長，即“平包豎”。 豎曲線的起、終點分別放在

16、平曲線的兩個緩和曲線中間最理想。2、豎曲線與平曲線半徑大小保持均衡：根據(jù)經(jīng)驗(jngyn)，當(dāng)平曲線半徑小于1000m時，豎曲線半徑為平曲線半徑的1020倍，即可獲得線形的均衡性。3、不要在凸形豎曲線頂部、凹形豎曲線底部插入小半徑平曲線。4、在一個平曲線范圍內(nèi)應(yīng)避免多個豎曲線，反之亦然。5、避免變坡點設(shè)在反向曲線拐點處。第35頁/共56頁第三十五頁，共57頁。 （2）直線與縱斷面的組合 平面直線段不宜設(shè)置多次變坡，避免出現(xiàn)駝峰、凹陷、跳躍等使視覺中斷的線形。 （3） 線形與景觀的配合應(yīng)遵循以下原則： a）應(yīng)在道路的規(guī)劃、選線、設(shè)計、施工全過程中重視景觀要求，尤其在規(guī)劃和選線階段，比如對風(fēng)景旅游

17、區(qū)、自然保護區(qū)、名勝古跡區(qū)、文物保護區(qū)等景點和其它特殊地區(qū)，一般以繞避為主。 b）盡量少破壞沿線自然景觀，避免深挖高填。 c）應(yīng)能提供視野的多樣性，力求與周圍的風(fēng)景自然地融為一體。 d）不得已時，可采用修整、植草皮、種樹等措施加以補救。 e）條件允許時，以適當(dāng)(shdng)放緩邊坡或?qū)⑵渥兤曼c修整圓滑，以使邊坡接近于自然地面形狀，增進路容美觀。第36頁/共56頁第三十六頁，共57頁。 f）應(yīng)進行綜合綠化處理，避免形式和內(nèi)容上的單一化，將綠化視作引導(dǎo)視線、點綴風(fēng)景以及改造環(huán)境的一種技術(shù)措施進行專門設(shè)計。 g）指導(dǎo)思想是重視沿線(ynxin)自然景觀、自然環(huán)境的保護、利用和再造。第37頁/共56頁

18、第三十七頁，共57頁。5 道路(dol)縱斷面設(shè)計一、縱斷面設(shè)計的原則（1）縱斷面設(shè)計應(yīng)服從上位依據(jù)（總規(guī)、控規(guī)、可研、初設(shè)等業(yè)已批準(zhǔn)的高程），根據(jù)所處的工作階段取得可靠的定線依據(jù)；（2）滿足縱斷面設(shè)計的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，滿足等級要求；（3）縱斷面線形平順，坡段平緩，起伏小、少；（4）填挖少，工程量省，填挖基本平衡；（5）路基穩(wěn)定；（6）基本滿足沿途道路(dol)控制標(biāo)高。道路(dol)控制標(biāo)高是： a）起點、終點、沿途街坊地面、交叉口、出入口、廣場、建筑物地坪、鐵路道口、橋涵； b）由設(shè)計洪水位確定的路面高程、橋面高程；第38頁/共56頁第三十八頁，共57頁。 c）通航河流要滿足橋下凈空高度的要求；

19、 d）舊路改造時的原有路面高程(gochng)； e）埡口。（7）路基最小填土高度；（8）保證市政管線的埋設(shè)、使用。管線覆土最小厚度0.7m。有時排水管控制了道路高程(gochng)。第39頁/共56頁第三十九頁，共57頁。二、縱斷面設(shè)計成果（一）縱斷面設(shè)計圖 1、縱斷面設(shè)計步驟（1）繪制縱、橫斷面圖 在A3圖幅的坐標(biāo)紙上繪制中線地面高程點并連線，形成縱斷面地面線；繪制平面線形(xin xn)示意圖，以利進行平縱組合；寫出樁號及對應(yīng)的地面原始高程。 在A3圖幅的坐標(biāo)紙上繪制各樁號橫斷面地面線，形成橫斷面圖。第40頁/共56頁第四十頁，共57頁。地質(zhì)(dzh)情況坡度(pd)/坡長填 挖地面高程

20、設(shè)計高程里程樁號平 曲 線設(shè)計院三角田猛龍二級公路路線縱斷面設(shè)計圖設(shè)計復(fù)核審核圖號SIII-2-1JD1 R=200JD2 R=150K0+0001632745546.60550 548546 544 542 540 灰?guī)r及亞粘土 葉巖及亞砂土 545.55552 554 K0+000K0+700 第 1 頁 共 56 頁 548.35548.78第41頁/共56頁第四十一頁，共57頁。第42頁/共56頁第四十二頁，共57頁。（2）標(biāo)注(bio zh)控制點 1）高程控制點 指路線必須通過此高程點。根據(jù)調(diào)查資料確定該控制點的樁號和高程及性質(zhì)，將其標(biāo)注(bio zh)在縱斷面圖上。 2）經(jīng)濟點

21、指路線通過此點將使造價最低。逐一分析每個樁號的橫斷面圖，找到經(jīng)濟點，將其標(biāo)注(bio zh)在縱斷面圖上。 找經(jīng)濟點的方法：用透明模板對齊橫斷面中線，沿橫斷面上下移動，找到填挖面積大致相等處，此時模板橫線距橫斷面中樁地面線的距離即是經(jīng)濟點位置。第43頁/共56頁第四十三頁，共57頁。第44頁/共56頁第四十四頁，共57頁。路基橫斷面透明(tumng)模板第45頁/共56頁第四十五頁，共57頁。（3）試坡 用直線（坡度線）通過高程控制點，穿過一系列經(jīng)濟點重心位置。 反復(fù)進行此步驟，對各種可能的坡度線方案作比較，以確定最佳坡度線。這些坡度線延長相交得到(d do)變坡點位置。 變坡點的位置應(yīng)滿足平

22、包豎原則。第46頁/共56頁第四十六頁，共57頁。地質(zhì)(dzh)情況坡度(pd)/坡長填 挖地面高程設(shè)計高程里程樁號平 曲 線云南省公路設(shè)計院三角田猛龍二級公路路線縱斷面設(shè)計圖設(shè)計復(fù)核審核圖號SIII-2-1JD1 R=200JD2 R=150K0+0001632745546.60546.6003.5210-2.0210-1.5280550 548546 544 542 540 灰?guī)r及亞粘土 葉巖及亞砂土 553.95549.75545.55+210+420552 554 K0+000K0+700 第 1 頁 共 56 頁 553.95+210549.75+420R=2000 T=55.0 E

23、=0.756 R=20000 T=50.0 E=0.063第47頁/共56頁第四十七頁，共57頁。（4）調(diào)坡 根據(jù)技術(shù)規(guī)范和選線意圖對初定縱坡進行細微調(diào)整。注意平縱組合。（5）核對 對高程控制點處的橫斷面進行核對，是否達到控制要求。（6）定坡 上述工作完成，認為合理后，即可確定變坡點樁號、高程、坡度值、坡長值。 坡度值宜盡量取整，必要時最多取兩位小數(shù)；為便于計算和放線，變坡點宜調(diào)整到整10m樁位置(wi zhi)。 注意：避免簡單地將各種控制標(biāo)高點直接相連作為設(shè)計線！調(diào)坡時應(yīng)對各個控制標(biāo)高做分析深入后，對最初的試坡線進行優(yōu)化。第48頁/共56頁第四十八頁，共57頁。（7）設(shè)計豎曲線 確定豎曲線半徑，計算豎曲線要素。注意平縱組合。（8）高程(gochng)計算 計算各樁號設(shè)計標(biāo)高及填挖值并填入縱斷面圖。 填挖值=設(shè)計高地面高 填挖值 “+”為填方，“”為挖方。第49頁/共56頁第四十九頁，共57頁。2、縱斷面設(shè)計圖（1）城市道路縱斷面設(shè)計圖 常用比例：橫向1 :1000，豎向1 :100；橫向1 :500，豎向1 :50 縱斷面設(shè)計圖由上、下兩部分組成： 上部為圖形部分，主要用來繪制地面線和縱坡設(shè)計線，包括： 1）高程標(biāo)尺、地面線、設(shè)計線、豎曲線及其要素； 2）沿線橋涵及構(gòu)造物的位置、結(jié)構(gòu)類型(lixng)、孔數(shù)和孔徑；