道路工程縱斷面設(shè)計

道路工程主講老師xxxx工業(yè)大學(xué)土水學(xué)院2023/3/23道路工程2第三章道路縱斷面設(shè)計§3-1概述§3-2縱坡設(shè)計§3-3豎曲線設(shè)計§3-4平縱面線性組合設(shè)計§3-5爬坡車道2023/3/23道路工程3

沿道路中線垂直剖切，然后展開即為道路縱斷面，且道路縱斷面總是一條有起伏的空間線。示意圖見下圖

縱斷面圖上主要有兩條線：地面線和設(shè)計線。

縱斷面設(shè)計線由直線和豎曲線組成；

在直線的坡度轉(zhuǎn)折處為平順過渡要設(shè)置豎曲線，按坡度轉(zhuǎn)折形式的不同，豎曲線有凹有凸，其大小用半徑和水平長度表示?！?-1概述2023/3/23道路工程4§3-2縱坡設(shè)計一.縱坡度1.最大縱坡最大縱坡是指縱坡設(shè)計時，各級道路允許采用的最大坡度值。考慮因素:

汽車的動力性能道路等級自然條件2023/3/23道路工程5

縱坡度公路等級汽車專用公路一般公路高速公路一二二三四地形平原微丘重丘山嶺平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘最大縱坡(%)345546575768692023/3/23道路工程6

縱坡度城市道路最大縱坡：公路最大縱坡-1%；高速公路：最大縱坡可上調(diào)1%（特殊情況）；海拔2000m以上，四級公路最大縱坡8%；大中橋上最大縱坡4%；橋頭引道最大縱坡5%橋頭引道最大縱坡5%；隧道內(nèi)最大縱坡3%；非機(jī)動車交通量較大時：平原微丘2~3%，山嶺重丘4~5%

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縱坡度2.最小縱坡

保證排水要求，最小縱坡為0.3%；一般情況下不小于0.5%為宜。2023/3/23道路工程8

縱坡度3.平均縱坡指一定長度范圍內(nèi)，線路兩端點(diǎn)的高差與線路長度的比值。

ip=H/LH:相對高差

L:路線長度

ip:平均縱坡二、三、四級公路越嶺線的平均縱坡5.5%（相對高差為200~500M）和5%(相對高差大于500M)任何連續(xù)3公里產(chǎn)度范圍的平均縱坡不宜大于4.5%2023/3/23道路工程9

縱坡度4.高原縱坡折減高海拔地區(qū)，汽車爬坡能力下降?！兑?guī)范》規(guī)定的高原縱坡折減值見表4-3。折減后小于4%時，采用4%。5.理想最大縱坡和不限長度的最大縱坡理想縱坡i1為設(shè)計車輛在油門全開的情況下,持續(xù)以速度V1等速行駛能克服的坡度.

由計算行車速度V1查動力特性圖得到動力因數(shù)D1。V1取值：低速道路—

計算行車速度高速道路—載重汽車的最高速度理想縱坡為以速度V1均勻行駛的縱坡。若允許速度由V1降至V2速度等速行駛，V2稱為容許速度。則

i2稱為不限長度的最大縱坡。V2=(1/2~1/3)V12023/3/23道路工程10§3-2縱坡設(shè)計二.坡長限制1.最大坡長限制

坡度大于i1，稱為陡坡；在陡坡上行駛，速度將由V1減速,終速不得低于V2。大于i2的縱坡應(yīng)限制坡長；小于i1的縱坡屬于緩坡，汽車在緩坡上加速行駛。

2023/3/16道路工程11坡長限制2.最短坡長的限制：：行駛平順性的要求求，見表3-7、3-8三.組合坡長：合成坡度指路線縱縱坡與超高橫坡（（或路拱橫坡）組組合而成的坡度，，其方向即流水線線方向。計算公式：I—合成坡度（%）；ih—超高橫坡度或路拱拱橫坡度（%）；i—路線設(shè)計縱坡度（（%）?？v坡與橫向超高所所組成的坡度。合成坡度應(yīng)控制在在一定的范圍，見見表4-10。積雪冰凍地區(qū)最大大8%。排水最小坡度0.5%。2023/3/16道路工程12§3-2縱坡設(shè)計四.縱坡設(shè)計一一般要求1.公路縱坡設(shè)設(shè)計一般要要求1)滿足《標(biāo)準(zhǔn)》的要求；2)一定的平順順性，起伏伏不宜過大大；3)對各種條件件的綜合考考慮；4)填挖平衡,經(jīng)濟(jì)性的考考慮;5)最小填土高高度、路基基穩(wěn)定性要要求；6)交叉處前后后應(yīng)平緩；；7)與其他產(chǎn)業(yè)業(yè)的關(guān)系（（通道、農(nóng)農(nóng)田水利等等）2023/3/16道路工程13縱坡設(shè)計一般般要求2.城市道路縱坡坡設(shè)計一般要要求p412023/3/16道路工程14§3-2縱坡設(shè)計五.縱斷面設(shè)計方方法與步驟1.準(zhǔn)備工作2.標(biāo)注控制點(diǎn)3.試坡4.調(diào)坡5.核對6.定坡2023/3/16道路工程15§3-2縱坡設(shè)計六.縱斷面設(shè)計1.公路縱斷面設(shè)設(shè)計圖2.城市道路縱斷斷面圖2023/3/16道路工程16§3-3豎曲線設(shè)計一.豎曲線計算相鄰坡段的坡坡度為i1和i2,代數(shù)差為ω=i2-i1ω為正時，是凹凹曲線；ω為負(fù)，是凸曲曲線。1.用二次拋物線線作為豎曲線線的基本方程程式2023/3/16道路工程17豎曲線計算拋物線上任一一點(diǎn)的曲率半半徑為：式中：代代入上式，，有：或：2023/3/16道路工程18豎曲線計算2..豎曲線諸要素計計算公式豎曲線長度或豎豎曲線半徑R:（前提：ω很小）L=Rω豎曲線切線長：：T=L/2=Rω/23.豎曲線上任一點(diǎn)點(diǎn)豎距h：豎曲線外距：2023/3/16道路工程19豎曲線計算4.豎曲線上任一點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計標(biāo)高的計計算（1）計算切線高程程H1H1=H0-（T-x）iH0---變坡點(diǎn)標(biāo)高i---縱坡度（2）計算設(shè)計標(biāo)高高H=H1+-y凹曲線取+，凸曲線取-2023/3/16道路工程程20§3-3豎曲線設(shè)設(shè)計二.豎曲線設(shè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)（一）豎豎曲線最最小半徑徑1.凹曲線極極限最小小半徑（1）緩和沖沖擊對對離心加加速度加加以控制制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，a=0.5~0.7m/s2比較合適適。我國國取a=0.278,則：Rmin=V2/3.6或Lmin=V2ω/3.62023/3/16道路工程21豎曲線最小半徑（2）夜間行車前燈照射射距離要求1）L<ST2)L≥STL<STLmin=2ST-26.92/ω(4-14)L≥STω/26.92(4-15)

3s時間行程為有效控控制。ST---停車視距2023/3/16道路工程22豎曲線最小半徑2.凸曲線極限最小半半徑（1）失重不致過大考考慮計算同凹曲線（2）視距要求1）當(dāng)L<ST時，Lmin=2ST-4/ω2）當(dāng)L≥ST時，ST為停車視距。以上兩個公式，第第二個公式計算值值大，作為有效控控制。按緩和沖擊、時間間行程和視距要求求（視距為最不利利情況）計算各行行車速度時的最小小半徑和最小長度度，見表4-13。2023/3/16道路工程23豎曲線設(shè)計計標(biāo)準(zhǔn)3.豎曲線一般般最小半徑徑緩和行車沖沖擊和保證證視距（二）豎曲曲線最小長長度與平曲線相相似3s控制2023/3/16道路工程24§3-3豎曲線設(shè)設(shè)計三.豎曲線設(shè)設(shè)計縱斷面設(shè)設(shè)計要點(diǎn)點(diǎn)縱斷面設(shè)設(shè)計的主主要內(nèi)容容是根據(jù)據(jù)道路等等級、沿沿線自然然條件和和構(gòu)造物物控制標(biāo)標(biāo)高等，，確定路路線合適適的標(biāo)高高、各坡坡段的縱縱坡度和和坡長，，并設(shè)計計豎曲線線?；疽笄螅嚎v坡均勻勻平順、、起伏和和緩、坡坡長和豎豎曲線長長短適當(dāng)當(dāng)、平面面與縱面面組合設(shè)設(shè)計協(xié)調(diào)調(diào)，填挖挖經(jīng)濟(jì)、、平衡。。2023/3/16道路工程25豎曲線設(shè)計（一）關(guān)于縱縱坡極限值的的運(yùn)用在設(shè)計時不可可輕易采用。。一般講，縱縱坡緩些為好好，但為了路路面和邊溝排排水，最小縱縱坡不應(yīng)低于于0.3~0.5%。（二）關(guān)于最最短坡長坡長是指縱斷斷面兩變坡點(diǎn)點(diǎn)之間的水平平距離。坡長長不宜過短，，以不小于計計算行車速度度9秒的行程為宜宜。對連續(xù)起起伏的路段，，坡度應(yīng)盡量量小，坡長和和豎曲線應(yīng)爭爭取到極限值值的一倍或兩兩倍以上。2023/3/16道路工程26豎曲線設(shè)計（三）各種地地形下的縱坡坡設(shè)計1.平原、微丘地地形的縱坡應(yīng)應(yīng)均勻平緩，，注意保證最最小填土高度度和最小縱坡坡的要求。2.山嶺、重丘地地形的沿河線線應(yīng)盡量采用用平緩縱坡，，坡長不應(yīng)超超過限制長度度，縱坡不宜宜大于6%，注意路基控控制標(biāo)高的要要求。3.越嶺線的縱坡坡應(yīng)力求均勻勻，盡量不采采用極限或接接近極限的坡坡度，不宜在在連續(xù)采用極極限長度的陡陡坡之間夾短短的緩和坡段段，一般不應(yīng)應(yīng)設(shè)置反坡。。4.山脊線和山腰腰線在可能條條件先，縱坡坡應(yīng)緩些。2023/3/16道路工程27豎曲線設(shè)計四）關(guān)于豎曲線半半徑的選用豎曲線應(yīng)選用較大大半徑為宜，當(dāng)有有條件時，應(yīng)按表表4-20的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計。。（五）關(guān)于相鄰豎豎曲線的銜接相鄰兩個同向曲線線，特別是同向凹凹形豎曲線之間，，如直坡段不長應(yīng)應(yīng)合并為單曲線或或復(fù)曲線，避免出出現(xiàn)斷背曲線，如如圖4-15a。相鄰反向豎曲線之之間，為使增重、、減重間和緩過渡渡，中間最好插入入一段直坡段，如如圖4-15b。2023/3/16道路工程28豎曲線設(shè)計2023/3/16道路工程29§3-4平縱面線性組合合設(shè)計視覺分析1.視覺分析的意義義道路設(shè)計除應(yīng)考考慮自然條件、、汽車行駛力學(xué)學(xué)的要求外，還還要考慮駕駛?cè)巳藛T的心理和視視覺上的反應(yīng)。。視覺是連接道道路與汽車的重重要媒介。從視覺心理出發(fā)發(fā)，對道路的空空間線形及其與與周圍自然景觀觀和沿線建筑的的協(xié)調(diào)等進(jìn)行研研究分析，以保保持視覺的連續(xù)續(xù)性，使行車具具有足夠的舒適適感和安全感的的綜合設(shè)計稱為為視覺分析。2023/3/16道路工程程30§3-4平縱面線線性組合合設(shè)計2.視覺與車車速的動動態(tài)規(guī)律律駕駛員的的視覺判判斷能力力與車速速密切相相關(guān)，車車速越高高，其關(guān)關(guān)注前方方越遠(yuǎn)，，視野越越窄。3.視覺評價價方法所謂線形形狀況是是指道路路平面和和縱面線線形所組組成的立立體形狀狀，在汽汽車快速速行駛中中給駕駛駛員提供供的連續(xù)續(xù)不斷的的視覺印印象。評評價方法法主要有有三位動動態(tài)模擬擬技術(shù)和和透視圖圖法。透視圖是是按照汽汽車在道道路上的的行駛位位置，根根據(jù)線形形的幾何何狀況確確定視軸軸方向以以及由車車速確定定的視軸軸長度，，利用坐坐標(biāo)透視視的原理理繪制的的。通過過透視圖圖，可以以看出立立體線形形是否順順適，是是否有易易產(chǎn)生判判斷錯誤誤或茫然然的地方方，路旁旁障礙是是否妨礙礙視線等等。2023/3/16道路工程程31§3-4平縱面線線性組合合設(shè)計一.組合設(shè)計計原則1.視覺上自自然引導(dǎo)導(dǎo)駕駛員員視線，，保持連連續(xù)性；；2.平、縱線線形技術(shù)術(shù)指標(biāo)大、小均均衡；3.得當(dāng)?shù)暮虾铣善露榷龋?.與環(huán)境的的配合、、協(xié)調(diào)。。2023/3/16道路工程32§3-4平縱面線性性組合設(shè)計計二.線性組合設(shè)設(shè)計要點(diǎn)1.平曲線與豎豎曲線組合合（1）平曲線與與豎曲應(yīng)相互重合合，且平曲線應(yīng)稍長長于豎曲線（“平包豎”）2023/3/16道路工程33§3-4平縱面線性組合合設(shè)計2023/3/16道路工程34線性組合設(shè)計要要點(diǎn)（2）平曲線與豎曲曲線大小應(yīng)保持持均衡；平曲線和豎曲線線其中一方大而而平緩，另一方方就不要形成多多而小。一個平平曲線內(nèi)有兩個個以上豎曲線，，或一個大的豎豎曲線含有兩個個以上的平曲線線，看上去非常常別扭，如左圖圖所示。2023/3/16道路工程35線性組合設(shè)計計要點(diǎn)（3）暗、明彎與與凸、凹豎曲曲線暗彎與凸形豎豎曲線及明彎彎與凹形豎曲曲線的組合是是合理的，悅悅目的。（4）平、豎曲線線應(yīng)避免的組組合平、豎曲線重重合是一種理理想的組合，，但由于地形形等條件的限限制，這種組組合往往不是是總能爭取到到的。如果平平曲線的中點(diǎn)點(diǎn)與豎曲線的的頂（底）點(diǎn)點(diǎn)位置錯開不不超過平曲線線長度的四分分之一，仍然然可以獲得比比較滿意的外外觀。設(shè)計時時應(yīng)注意以下下幾點(diǎn)：2023/3/16道路工程36線性組合設(shè)計要點(diǎn)點(diǎn)（1）要避免凸形豎曲曲線的頂部或凹形形豎曲線的底部與與反向平曲線的拐拐點(diǎn)重合。（2）小半徑豎曲線不不宜與緩和曲線相相重疊。（3）計算行車速度≥≥40km/h的道路，應(yīng)避免在在凸形豎曲線頂部部或凹形豎曲線底底部插入小半徑的的平曲線。2023/3/16道路工程37線性組合設(shè)計要點(diǎn)點(diǎn)2.直線與縱斷面的組組合直線上一次變坡時時很好的平、縱組組合，從美學(xué)觀點(diǎn)點(diǎn)講以包括一個凸凸形豎曲線為好，，而包括一個凹形形豎曲線次之；直直線中短距離內(nèi)二二次以上變坡會形形成反復(fù)凸凹的“駝峰”和“凹陷”，看上去線形既不不美觀也不連貫，，使駕駛員的視線線中斷。2023/3/16道路工程程38線性組合合設(shè)計要要點(diǎn)3.平、縱線線形組合合與景觀觀的協(xié)調(diào)調(diào)配合1.在道路的的規(guī)劃、、選線、、設(shè)計、、施工全全過程中中重視景景觀要求求。2.盡量少破破壞沿線線自然景景觀，避避免深挖挖高填。。3.應(yīng)能提供供視野的的多樣性性，力求求與周圍圍的風(fēng)景景自然的的融為一一體。4.不得已時時，可采采用修整整、植草草皮、種種樹等措措施加以以補(bǔ)救。。5.條件允許許時，以以適當(dāng)放放緩邊坡坡或?qū)⑵淦渥兤曼c(diǎn)點(diǎn)修整圓圓滑，以以使邊坡坡接近于于自然地地面形狀狀，增加加路容美美觀。6.應(yīng)進(jìn)行綜綜合綠化化處理，，避免形形式和內(nèi)內(nèi)容上的的單一化化。2023/3/16道路工程程39§3-5爬坡車道道一.設(shè)置爬坡坡車道的的條件1.公路設(shè)置條件件1.沿上坡方方向載重重汽車速速度降低低到允許許最低速速度（表表4-15）以下時時，可設(shè)設(shè)置爬坡坡車道；；2.上坡路段段的設(shè)計計通行能能力小于于設(shè)計小小時交通通量時，，應(yīng)設(shè)置置爬坡車車道。爬坡車道道通行能能力的計計算方