第二節(jié)道路線形設計

第二節(jié)道路線形設計第1頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月一、平面線形設計道路的平面線形是指道路中心線在水平面上的投影形狀。道路的平面線形由直線與曲線組合形成。（一）直線（二）圓曲線（三）緩和曲線（四）曲線上的超高與加寬（五）平面線形的組合與銜接第2頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）直線導向輪旋轉面與車身縱軸角度為0時，道路路線為直線線形。1、直線線形的特點2、直線線形的運用3、直線線形的最值第3頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月1、直線線形的特點優(yōu)點：測設簡單。方向明確、路線短捷。視距與視野好。超車條件好。缺點：過長易使駕駛員感到單調、疲倦。難以目測距離、速度過快、易使駕駛員缺乏警覺等。地形變化復雜的路段，工程費用高。

第4頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月2、直線線形的運用不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的開闊谷地。市鎮(zhèn)及其近郊，或規(guī)劃方正的農耕區(qū)等以直線條為主的地區(qū)。長大橋梁、隧道等構造物路段。路線交叉點及其前后。雙車道公路提供超車的路段。

第5頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月運用時應注意的問題縱坡不宜過大；長直線與大半徑凹形豎曲線相結合；兩側的景觀設計；采取安全措施。

第6頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月3、直線線形的最值最長“長直線”的長度：

德國、日本：20V(m)(V為km/h)；美國：180s(3英里)；中國：規(guī)范中無規(guī)定，在國外的標準上稍微放大，京津唐采用3.2km，沈大采用5~8~13km.同向曲線之間的最小長度：《規(guī)范》規(guī)定，不小于6V（V為km/h）反向曲線之間的最小長度：《規(guī)范》規(guī)定，無緩和曲線時，不小于2V（V為km/h）；若二反向曲線都設緩和曲線，可首尾相連成S形線形。第7頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）圓曲線導向輪旋轉面與車身縱軸角度為常數時，為圓曲線。1、圓曲線的特點2、圓曲線的幾何要素3、圓曲線半徑4、最小半徑5、最大半徑6、圓曲線的最小長度第8頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月1、圓曲線的特點優(yōu)點：易于與地形適應，可循環(huán)性好，線形美觀，易于測設。缺點：占地多、安全性差，與汽車行駛軌跡不符。第9頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月2、圓曲線的幾何要素J=2T-L校正數或稱超距第10頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月圓曲線的幾何要素第11頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月3、圓曲線半徑計算公式向內超高為+ih，向外超高為-ih

。μ為橫向力系數。

第12頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月橫向力系數μ表示汽車單位重力所受到的橫向力，反映汽車在曲線上行駛的橫向穩(wěn)定程度。μ值越大越不穩(wěn)定，汽車越可能產生側向滑移。μ過大的負效應：行車安全性變差。μ≤Φ0。操縱更困難。燃料與輪耗加劇。見表1-4-3。行車舒適性變差。見表1-4-2。應在考慮各種因素后確定μ值，舒適界限可取0.10~0.16，車速越高取值越低。第13頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月4、最小半徑極限最小半徑：取μ=0.10~0.16，ihmax=0.06~0.10，計算得到的R為極限最小半徑。特殊困難條件下使用，一般不輕易采用。山嶺重丘區(qū)：二級公路最小50m，三級公路最小25m，應增加超高橫坡。一般最小半徑：考慮乘客的舒適性，μ值取低(0.05-0.06)；不過大增加工程量，ihmax取值(0.06-0.08)。不設超高的最小半徑：曲線上不設超高，外側車道為反超高，超高值為路面的橫坡度，即ihmax=0.015

，μ=0.035

（與直線道路感覺相同）最小半徑的取值見表1-4-4和1-4-5。第14頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月5、最大半徑僅駕駛者有“曲線”的感覺，不致造成判斷的失誤，Rmax=10000m。第15頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月6、圓曲線半徑的選用通常盡量選用≥不設超高的最小半徑，只有受地形限制及其他特殊困難時，才可采用極限最小半徑；橋的兩端設置圓曲線時，應﹥一般最小半徑；隧道內必須設置圓曲線時．應﹥不設超高的最小半徑；長直線或陡坡盡頭，不得采用小半徑圓曲線；不論偏角大小，均應設置圓曲線；半徑一般宜小于10000m。極限最小半徑一般最小半徑不設超高最小半徑第16頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月7、圓曲線的最小長度汽車在任何線段上的行使時間不少于3秒。汽車在圓曲線上的行使時間也不少于3秒。第17頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）緩和曲線導向輪旋轉面與車身縱軸角度為變數時，為緩和曲線。連接直線和圓曲線或圓曲線與圓曲線，使曲率連續(xù)變化；四級公路不設緩和曲線，其他公路應設緩和曲線。1、緩和曲線的特性2、回旋線緩和曲線3、緩和曲線的省略第18頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月1、緩和曲線的特性（1）緩和曲線的優(yōu)缺點（2）緩和曲線上汽車行駛的軌跡方程（3）回旋線參數的選定（4）緩和曲線長度的計算第19頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）緩和曲線的優(yōu)缺點優(yōu)點：曲率連續(xù)變化，適應汽車轉向操作的行駛軌跡及路線的順暢；離心加速度逐漸變化，不致產生側向沖擊力，乘客感覺舒適；超高橫坡度和加寬值逐漸變化，減少行車振蕩，使行車更加平穩(wěn)；與圓曲線配合得當，線形連續(xù)光滑，構成美觀與視覺協(xié)調的最佳線形。缺點：測設困難

第20頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月假設方向盤轉角φ，前輪轉角Φ，方向盤轉角與前輪轉角系數k，方向盤轉動角速度ω，行駛時間t，軸距L0，半徑ρ，汽車行駛距離l；速度v，則Φ=kφ，φ=ωt，Φ=kωtρ=L0/sinΦ，sinΦ≈Φ，ρ≈L0/Φ=L0/kωtt=L0/(kωρ)，（2）緩和曲線上汽車行駛的軌跡方程第21頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）緩和曲線上汽車行駛的軌跡方程假設汽車行駛速度、方向盤轉動角速度不變則汽車行駛軌跡方程：l=vt=vL0/(kωρ)，令c`=vL0/(kω)=A2，則l=c`/ρ

lρ=A2因此，汽車在緩和曲線上的行駛軌跡與回旋線相似，道路上的緩和曲線多選用回旋線。在緩和曲線的終點處，RL=A2A為回旋線參數，依據地形條件及線形要求而確定。第22頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）回旋線參數的選定當R小于100m時A≥R。當R大于100m小于3000m時，A宜在R/3~R范圍內選定，R接近100m時A=R；當R較大或接近于3000m時A=R/3。當R大于3000m時A<R/3。第23頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）緩和曲線長度的計算緩和曲線長度的計算目前主要以三種標準（按離心加速度變化率、按駕駛操作反應時間、按視覺條件）來計算，取其中的大值作為道路工程設計中的緩和曲線的長度，一般取5m的整數倍。第24頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月標準一：按離心加速度變化率計算設置緩和曲線的P通常采用0.6m/s3，代入上式并換算單位第25頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月標準二：按駕駛操作反應時間算駕駛員在直線路段迅速搬動方向盤到實現汽車預定轉向一般需要3s時間。第26頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月標準三：按視覺條件算從回旋線特性知，RL=C`，經驗認為C`=R2/9~R2當A=R/3時，L=R/9；當A=R時，L=R。第27頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月2、回旋線緩和曲線（1）回旋線方程（2）回旋線要素計算第28頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月回旋線直角坐標方程第29頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）回旋線要素計算已知圓曲線半徑R，偏角a，圓曲線起點B及終點F的位置。緩和曲線起點的位置（q)、緩和曲線與圓曲線銜接點E的位置（xh，yh），圓曲線向內移動的距離ΔR。設置緩和曲線后，圓曲線的中心角減小為α-2β。設置緩和曲線的條件是α≥2βα=2β時兩條緩和曲線將在彎道中央連接，形成一條連續(xù)的緩和曲線。當α<2β不能設置緩和曲線，可減少緩和曲線的長度或增大圓曲線的半徑。第32頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月有緩和曲線的圓曲線的全部樁位第34頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月3、緩和曲線的省略下列情況可不設緩和曲線：圓曲線半徑大于或等于“不設超高的最小半徑”；同向圓曲線之間，小圓半徑大于或等于“不設超高最小半徑”；同向圓曲線之間，小圓半徑小于“不設超高最小半徑”且滿足一下條件之一：大、小圓緩和曲線內移值之差小于0.1米；V≥80km/h時，R1/R2≤1.5;V<80km/h時，R1/R2≤2.0第35頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月例題分析平原區(qū)二級公路某路段設計指標如下：V=80km/h，R=250m，交點JD的樁號為K17+568.38m，轉角a=38°30′00″，試計算該路段設置緩和曲線的五個基本樁號。第36頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月解題過程1、計算緩和曲線的長度L按離心加速度變化率計算：73.73m；按司機操作反應時間計算：66.67m；按視覺條件計算：27.78-250m（用插入法計算按視覺條件的取值：112.07m）。按上述方法取大者并取5的整數倍，因此緩和曲線長為L=115m。第37頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月2、圓曲線的內移值⊿R3、總切線長Th第38頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月4、曲線總長Lh檢驗：圓曲線的長度為52.94m＜3s行程(66.67m)平曲線總長度過282.94m＞9s行程(200m)設計的圓曲線無法滿足標準要求第39頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月解決問題的方法采用插入法控制的緩和曲線較長，易導致曲圓線長度過短，甚至小于允許的圓曲線長度。因此，通常應主要采用離心加速度的變化率來控制緩和曲線的長度。出現本題的結果有兩種解決方法：一是因圓曲線太短，可以設計為兩緩和曲線直接相連，需將緩和曲線設置曲中點。二是利用離心加速度變化率與3秒行程中的大者作為緩和曲線的長度，作為計算依據。第40頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月5、樁號計算略：最后應該用QZ樁點的樁號加上超距D的結果與JD樁號比較，相同說明其他樁號的計算結果是正確的，否則，計算結果是錯誤的。第41頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）曲線上的超高與加寬1、超高設置與超高值2、超高緩和段3、加寬4、加寬緩和段第42頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月1、超高設置與超高值目的:

抵消離心力，提高穩(wěn)定性與舒適性。直線:無超高，i=0或等于路拱橫坡;緩和曲線:超高過渡段，i由0或路拱橫坡逐漸變化到圓曲線的全超高；圓曲線：全超高。四級公路雖不設緩和曲線，但當圓曲線上設置超高時，也應有超高緩和段。第43頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月超高橫坡度的確定超高橫坡度的大小與公路等級、平曲線半徑及公路所處的環(huán)境、自然條件、路面類型、車輛組成等因素相關。的取值：極限最小半徑：0.15；不設超高的最小半徑：公路取0.035；城市道路取0.067，介于中間的半徑值按比例變化取用。第44頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月2、超高緩和段從直線段的路拱雙向橫坡斷面，到小半徑曲線上具有超高橫坡的單向坡橫斷面的逐漸變化的路段稱為超高緩和段。第45頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月繞路面未加寬時的內邊軸無中央分隔帶繞中心線繞路面外邊軸繞中央分隔帶兩側邊緣分別旋轉有中央分隔帶繞中央分隔帶中心旋轉

繞中央分隔帶兩側路面中心旋轉

第46頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月三種超高方式的特點高差影響大(道路抬高)邊軸繞內線形美觀適用條件:新建道路高差影響小中軸繞線形較美觀適用條件:改建道路高差影響大(道路壓底)邊軸繞外線形不美觀適用條件:下穿式道路第47頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月超高值等于路拱時的過渡第48頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月無中間帶道路超高的過渡第49頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月有中間帶道路超高的過渡第50頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月繞內邊緣旋轉的緩和段過渡第51頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月繞中軸旋轉的超高緩和段過渡第52頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月無中間帶繞外邊緣旋轉的超高過渡第53頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月超高緩和段長度第54頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月3、加寬加寬的目的：保證汽車在轉彎中不侵占相鄰車道。凡小于250m半徑的曲線路段均需要相應加寬。第55頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月當R≤250m時，應設置加寬，雙車道路面的全加寬值見表1-4-16。單車道路面的全加寬值按表1-4-16值的1／2取用，三車道以上的路面其加寬值應另行計算。四級公路和山嶺重丘區(qū)的三級公路，若交通組成以軸距加前懸為5m的車輛為主時，采用表1-4-16中的第1類加寬；其余各級公路采用第3類加寬值。對不經常通行集裝箱運輸半掛車的公路，可采用第2類加寬值。圓曲線的加寬應設置在圓曲線的內側，當路面加寬時路基一般也同時加寬。分道行駛的公路．當圓曲線半徑較小時，其內側的加寬值應大于外側車道的加寬值。設計時應按內外車道不同半徑通過計算分別確定其加寬值。第56頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月加寬緩和段在圓曲線范圍內加寬，為不變的全加寬值，兩端設置加寬緩和段，其加寬值由直線段加寬為零逐漸按比例增加到圓曲線起點處的全加寬值。設置回旋線或超高緩和段時，加寬緩和段長度采用與回旋線或超高緩和段長度相同的數值。不設回旋線或超高緩和段時，加寬緩和段長度應按漸變率為1:15，且長度不小于10m的要求設置。第57頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）平面線形的組合與銜接直線與曲線：曲直變化應緩和平順；平曲線的半徑、長度與相鄰的直線長度應相適應；過長的直線段會使司機感到疲倦。應避免長直線頂端接小半徑曲線。同向曲線間的短直線可用大半徑曲線代替。反向曲線間應有適當長度的直線或緩和曲線。第58頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月曲線與曲線應使線型連續(xù)均勻，沒有急劇的突變。同向曲線：同向曲線之間應避免短直線相連（斷臂曲線），直線的最小長度應大于等于6倍車速。反向曲線：最小直線長度宜大于等于2倍車速。三、四級公路兩相鄰反相曲線無超高加寬時，可徑相銜接；無超高而有加寬時，中間應有長度不小于10m的加寬緩和段。工程特殊困難的山區(qū)，四級公路設置超高時，中間直線長度不得小于15m。復曲線：指兩同向曲線間直接相連組合而成的曲線。小圓半徑大于一定值時才設置復曲線。當復曲線的兩圓曲線超高不同時，應按超高坡差從公切點向較大半徑曲線內插入超高加寬過渡段，其長度為兩超高緩和段長度之差或與超高坡差相應的超高緩和長度?；仡^曲線：圓心角接近或大于180度的回頭形狀。兩相鄰回頭曲線之間應保持的距離，二、三、四級公路分別為200m、150m、100m?；仡^曲線兩端應設置過渡曲線與限速標志，并采取保證良好通視的技術措施。第59頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月直線、圓曲線與回旋線的組合基本型：直線-回旋線-圓曲線-回旋線-直線。

回旋線：圓曲線：回旋線=1：1：1。S形：兩個反向圓曲線用回旋線連接的組合。卵形：一個回旋線連接兩個同向圓曲線的組合。凸形：兩個同向回旋線逕相連接的組合。復合型：兩個心上同向回旋線間在曲率相等處相互連接的組合。C型：同向曲線的兩回旋線在曲率為零的地方逕相銜接的形式。第60頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月平面線形設計的一般原則應連續(xù)順適，并與地形地物相適應，與周圍環(huán)境相協(xié)調。滿足行駛力學上的基本要求和視覺、心理上的要求。保證平面線形的均衡與連貫。避免連續(xù)急彎的線形。平面線形應有足夠的長度。第61頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月二、行車視距為保證行車安全，當司機看到一定距離處的障礙物或迎面來車時，進行汽車剎車或繞過它們而在路上行駛所必需的安全距離，稱為行車視距。（一）視距計算停車視距會車視距超車視距（二）視距的保證第62頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月停車視距S停S2S0S1第63頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月會車視距S會S0S12S11S12S11第64頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月超車視距全超車視距S2S3S4最小必要超車視距S12/3S2第65頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月道路設計中視距種類的確定高速公路、一級公路，中間設置分隔帶或雙黃線的城市道路應滿足停車視距的要求。其他各級公路應滿足會車視距的要求，會車視距的長度不應小于停車視距的2倍。對于工程特殊或條件受限制的路段，也可采用停車視距，但必須采取設置分隔帶、分道線或降低車速行駛等措施。停車視距的計算中眼高1.2m，物高0.1m。第66頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月視距的保證處于隱蔽地段的彎道被稱之為“暗彎”。凡屬“暗彎”都必須進行視距檢查，如不能滿足最短視距的要求，應將阻礙視線的障礙物清除。如果是因為曲線內側及中間帶設置護欄或其它人工構造物等而不能保證視距時，可采取加寬路肩或中間帶，或將構造物后移等措施予以處理；如果是因挖方邊坡妨礙了視線，則應開挖視距臺。橫凈距：道路曲線最內側的車道中心線行車軌跡與安全視距兩端點連線所構成的曲線內側空間的界限線的距離。第67頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月視距包絡線按比例繪制彎道平面圖及各樁號斷面圖；確定轉彎半徑并計算行車視距s值；丈量(或量取)行車軌跡線至障礙物線之間的距離Z0值；判斷視距是否保證，若視距不能保證，則需進行下列工作；在平面圖上距曲線起點(或終點)處分別向直線方向沿軌跡線兩端量取s長度得A點及B點；在A~B長度范圍內將軌跡線平分n等分，得o、1、2、3、4…n各點；由1點開始，沿軌跡線方向每隔等距離量取s得l‘、2‘、3‘、4‘…n‘各點，并連接1-l‘、2-2‘、3-3‘…用一光滑曲線外切各連線，該光滑曲線即為視距包絡線；第68頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月視距包絡線第69頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月橫凈距的計算曲線長度L＞視距S：Z=(S^2)/(8RS)曲線長度L＜視距S:Z=L(2S-L)/(8RS)第70頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月三、道路縱斷線形設計縱斷面：通過道路中線的豎向剖面。

地面標高：地面上各點的高程。

縱斷面設計線：沿道路中心線所做的立面設計線?？v斷面設計線是由直線和豎曲線組成的。地面線：縱斷面圖上表示原地面高程起伏變化的標高線。反映了地面的起伏與變化情況。第71頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月沿著道路中線豎直剖開，然后再展開即為路線縱斷面。第72頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

直線：直線有上坡和下坡之分，是用高差和水平長度表示的。

豎曲線：在直線的坡度轉折處為平順過渡要設置豎曲線，按坡度轉折形式不同，豎曲線有凹有凸，其大小用半徑和水平長度表示。第73頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月縱坡設計的一般要求應具有一定的平順性，起伏不宜過大和過于頻繁?？v坡設計應對沿線的地形、地下管線、地質、水文、氣候、排水等方面綜合考慮，視具體情況妥善處理?？v坡設計應考慮填挖平衡，減少借方和廢方，以降低工程造價和節(jié)省用地。平原微丘地區(qū)地下水埋藏較淺，池塘、湖泊分布較廣，縱坡除應滿足最小坡度要求外，還應滿足最小填土高度的要求，以保證路基穩(wěn)定。對連接段縱坡，如大、中橋引道及隧道兩端引線等，縱坡應小些，避免產生突變。路線交叉處前后的縱坡也平緩一些。在實地調查的基礎上，充分考慮通道、農田水利等方面的要求。第74頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）最大縱坡（二）最小縱坡（三）陡坡長度限制與坡段最小長度（四）緩和坡段（五）合成坡度（六）豎曲線（七）爬坡車道第75頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）最大縱坡

最大縱坡是指在縱斷面設計中，各級道路容許采用的最大坡度值。它是路線設計中一項重要的控制指標。在地形起伏較大的地區(qū)，它直接影響路線的長短、使用質量的好壞、行車的安全、運輸的成本和工程造價。各級道路允許的最大縱坡是根據汽車的動力特性、道路等級、自然條件以及工程、運營、經濟等因素，通過綜合分析，全面考慮，合理確定的。第76頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月城市道路最大縱坡

計算車速(km/h)806050403020最大縱坡（％）推薦值455.5678限制值677899

備注：海拔3000～4000m高原城市按表值減小1％，積雪寒冷地區(qū)應控制在6％以內

第77頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月公路的最大縱坡設計速度（km/h)1201008060403020最大縱坡(%)3456789注：1、高速公路受地形條件或其他特殊情況限制時，經技術經濟論證，最大縱坡可增加1%。2、越嶺路線的平均縱坡以接近5.5%（相對高差為200~500m時）和5%（相對高差大于500m時）為宜，且任意連續(xù)3km的路段的平均縱坡不宜大于5.5%。第78頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月橋上及橋頭路線的最大坡度小橋與涵洞處縱坡應按路線規(guī)定采用。大、中橋上縱坡不宜大于4％。橋頭引線的縱坡不宜大于5％，且緊接橋頭不短于10m（山嶺、重丘區(qū)可減至5m）范圍內的引道縱坡應與橋上縱坡相同。第79頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月隧道部分路線的縱坡隧道內縱坡不應大于3％，且不小于0.3％；緊接隧道洞口30m范圍內的縱坡應與隧道內的縱坡相同（明洞和長度小于50m的隧道，可不受上述規(guī)定的限制）。在非機動車交通比例較大的路段，可將縱坡適當放緩：平原、微丘區(qū)一般不大于2％～3％；山嶺、重丘區(qū)一般不大于4％～5％。第80頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月高原縱坡折減《規(guī)范》規(guī)定：位于海拔3000ｍ以上的高原地區(qū)，各級公路的最大縱坡值應按下表的規(guī)定予以折減。折減后若小于4%，則仍采用4%。海拔高度(m)3000~40004000~5000>5000折減值(%)123第81頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）最小縱坡在挖方路段、低填方路段和橫向排水不暢通的路段，為保證排水要求，防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性，均應設置不小于0.3%的最小縱坡，一般情況下以不小于0.5%為宜。當必須設計縱坡小于0.3%時，公路邊溝縱坡應單獨作縱向排水設計；城市道路應設置鋸齒形街溝。在彎道路段，為使行車道外側邊緣不出現反坡，設計最小縱坡不宜小于超高允許漸變率。

干旱少雨地區(qū)最小縱坡不受限制。第82頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）陡坡長度限制與坡段最小長度

最小坡長是指縱斷面上兩個變坡點之間的最小長度。限制最短坡長的原因：坡長過短，使變坡點增多，汽車行駛在連續(xù)起伏的路段會產生增重與減重的頻繁變化，導致乘客感到極不舒適，車速越高越突出。坡長太短，變坡點之間不能設置相鄰兩豎曲線的切線長。對兩凸型變坡點間的距離還應滿足行車視距的要求。第83頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月公路的最小坡長設計速度1201008060403020最小坡長30025020015012010060城市道路縱坡最小長度計算行車速度100806050403020縱坡最小長度—2901701401108560第84頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月最大坡長限制道路縱坡的大小及其坡長對汽車正常行駛影響很大。主要表現在：上坡時使汽車行駛速度顯著下降，需換較低排擋以克服坡度阻力，同時，坡長太長，易使水箱“開鍋”，導致汽車爬坡無力，甚至熄火；下坡時制動次數頻繁，易使制動器發(fā)熱而失效，甚至造成車禍。因此，應對坡長加以限制。具體標準見教材表24（P100）。第85頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）緩和坡段

當陡坡的長度超過最大坡長的限制時，應在中間適當位置設置緩坡路段，用以恢復汽車上陡坡時已降低的車速。同時，從下坡安全考慮，緩坡也是需要的。根據實際觀測，《標準》規(guī)定緩和坡段的縱坡應不大于3％，其長度應不小于最短坡長。第86頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

緩和坡段的具體位置應結合縱向地形的起伏情況，盡量減少填挖方工程數量來確定。一般情況下，緩和坡段宜設置在平面的直線或較大半徑的平曲線上，以便充分發(fā)揮緩和坡段的功用，提高道路的使用質量。在極特殊的情況下，可以將緩和坡段設于半徑比較小的平曲線上，但應適當增加緩和坡段的長度。第87頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月緩和縱坡的設置情形1、山嶺重區(qū)公路縱坡超過5%，坡長超過限制坡長時應設置緩和縱坡，緩和縱坡應不大于3%，長度不小于最小坡長。2、城市道路最大縱坡超過5%，坡長超過表26的限制坡長時應設置。第88頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）合成坡度合成坡度是指在有超高的平曲線上，路線縱向坡度與超高橫向坡度所組成的矢量和。合成坡度的最大值見表29與表30；合成坡度的最小值：各級道路最小合成坡度不宜小于0.5%。當合成坡度小于0.5%時，應采取綜合排水措施，以保證路面排水暢通。應盡可能避免陡坡與急彎組合第89頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（六）豎曲線

如圖所示，建立XOY坐標系統(tǒng)，設變坡點相鄰兩縱坡坡度分別為i1和i2，即 ω＝i2－i1 式中：ω―――坡度差（％）；i1，i2―――分別為相鄰縱坡線的坡度值，上坡為正，下坡為負。

當ω為“＋”時，表示凹型豎曲線，變坡點在曲線下方；當ω為“－”時，表示凸型豎曲線，變坡點在曲線上方。第90頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月豎曲線要素示意圖第91頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月二次拋物線的基本方程式 在圖示坐標系下，二次拋物線一般方程為

(1)

對豎曲線上任意一點P，其斜率為當X＝0時，；當X＝L時， 則 (2)第92頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月拋物線上任意一點P的曲率半徑為

式中： , ，代入上式，得

因為iP介于i1

、i2之間，且i1

、i2均很小，故iP可忽略不計，則

(3)第93頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月由此可見，拋物線各點的曲率半徑近乎為常數。將式（2）代入式（1），得二次拋物線豎曲線的基本方程式為

或

式中：ω―――坡度差（％）；

L―――豎曲線長度(m)；

R―――豎曲線半徑(m)。

第94頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月豎曲線諸要素計算公式（1）豎曲線長度L＝Rω（2）豎曲線半徑R＝L/ω（3）豎曲線切線長（4）豎曲線上任意一點P的豎距（5）豎曲線外距第95頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月豎曲線的最小半徑豎曲線設計限制因素（1）緩和沖擊汽車在豎曲線上行駛時，其離心加速度為

(m/s2)

離心加速度a=0.5~0.7m/s2較為合適。但考慮到視覺平順等的要求，我國《標準》規(guī)定豎曲線最小半徑和最小長度可按下式計算，相當于a=0.278m/s2，即或第96頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）時間行程不過短限制汽車在豎曲線上的行駛時間不過短。最短應滿足3S的行程，即

或第97頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）滿足視距的要求為了行車安全，對凸形豎曲線的最小半徑或最小長度應加以限制。當汽車行駛在凹形豎曲線上時，若豎曲線半徑過小，在夜間行車時前燈照射距離近，同樣影響行車速度和安全?？偠灾瑹o論是凸形豎曲線還是凹形豎曲線都要受到上述三種因素的控制。需要指出的是：哪一種限制因素為最不利的情況，則該種因素為有效控制因素。第98頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月凹形豎曲線最小長度和最小半徑凹形豎曲線的最小長度，應滿足兩種視距要求：一是保證夜間行車安全，前燈照明應有足夠的距離；二是保證跨線橋下行車有足夠的視距。半徑主要受離心加速度的限制。具體標準見4-31與4-32。第99頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（七）爬坡車道

所謂爬坡車道，是在陡坡路段正線行車道外側增設的供載重汽車或慢速車行駛的專用車道。為了在長陡的路段上將大型車、慢速車從主線車流中分離出去，宜在陡坡路段增加輔加的爬坡車道，這樣可提高小汽車行駛的自由度，確保行車安全，增加道路的通行能力。第100頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月一般來講，最理想的縱斷面設計應是坡度較緩，不設置爬坡車道。但這樣設計有時會造成路線迂回或路基高填深挖，從而增加工程費用。所以，在特殊情況下，采用較大的縱坡值而增設爬坡車道會產生既經濟又安全的效果。但應特別指出的是，設置爬坡車道并非是最好的措施，解決問題的根本途徑還在于精選路線，定出縱坡值較小又經濟適用的路線。第101頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月爬坡車道橫斷面組成第102頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月1、設置爬坡車道的條件我國《規(guī)范》規(guī)定：高速公路、一級公路縱坡長度受限制的路段，應對載重汽車上坡行駛速度和設計通行能力進行驗算，符合下列情況之一者，可在上坡方向行車道右側設置爬坡車道。沿上坡方向載重汽車的行駛速度降低到允許最低速度以下時，可設置爬坡車道。上坡路段的通行能力小于設計小時交通量時，應設置爬坡車道。對于是否需要設置爬坡車道，應進行多方案的技術經濟比較；對隧道、大橋、高架橋及深挖路段，當因設置爬坡車道而使工程費用增加很大時，經充分論證爬坡車道可以縮短或不設；對雙向六車道高速公路可不另設爬坡車道，將外側車道作為爬坡車道使用。第103頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月2、爬坡車道的設計爬坡車道的寬度一般為3.5m，包括設于其左側的路緣帶寬度0.5m。爬坡車道的路肩和正線一樣，仍然由硬路肩和土路肩組成。但由于爬坡車道上車輛行駛速度較低，其硬路肩寬度可以比正線小一些，一般為1.0m；而土路肩寬度以按正線要求設計為宜。窄路肩不能供停車使用，在長而連續(xù)的爬坡車道上，其右側應按規(guī)定設置緊急停車帶。第104頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月橫向超高坡度高速公路正線超高坡度與爬坡車道的超高坡度之間的對應關系見下表正線的超高坡度（％）1098765432爬坡車道的超高坡度（％）5432第105頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月平面布置與長度第106頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（八）縱斷面設計方法及縱斷面圖縱斷面設計的主要內容是確定路線合適的標高、各坡段的縱坡度和坡長，并設計豎曲線?；疽螅嚎v坡均勻平順、起伏和緩、坡長和豎曲線長短適當、平面與縱面組合設計協(xié)調、以及填挖平衡。主要應注意以下幾點：第107頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月關于縱坡極限值的運用

縱坡坡度應控制在最大縱坡與最小縱坡之間。最大縱坡在設計時不可輕易采用，并應留有余地。在特殊情況下，如越嶺線為爭取高度、縮短路線長度或避開艱巨工程等，才可以有條件地采用。一般來講，縱坡緩些為好，但為了路面和邊溝排水，最小縱坡應不低于0.3%~0.5%。第108頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月關于坡長

坡長是指縱斷面兩變坡點之間的上坡距離，坡長應在最短坡長與最大坡長限制之間選取。坡長不宜過短，實踐證明，坡長以不小于計算行車速度3S的行程為宜。對連續(xù)起伏的路段，坡度應盡量小，坡長和豎曲線應爭取到最小極限值的一倍或兩倍以上，避免鋸齒形的縱斷面。但不應超過最大坡長限制。第109頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月各種地形條件下的縱坡設計對于平原地形，注意保證最小填土高度和最小縱坡的要求。對于微丘地形，其縱坡應均勻平緩，應避免過分遷就地形而使路線連續(xù)起伏，并應注意縱坡的順適性，不產生突變。山嶺、重丘地形的沿河線應盡量采用平緩縱坡，坡長不應超過最大坡長限制，坡度不宜大于6％。越嶺線的縱坡應力求均勻，盡量不采用極限或接近極限的坡度，更不宜在連續(xù)采用極限長度的陡坡之間夾短的緩和線。山脊線和山腰線除結合地形在不得已時采用較大縱坡外，在可能條件下縱坡應緩些。第110頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月關于豎曲線半徑的選用

豎曲線應選用較大半徑為宜。當受限制時，可采用一般最小半徑；特殊情況下方可采用極限最小半徑。當條件允許時，宜按規(guī)定進行設計。第111頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月縱斷面設計方法與步驟

準備工作首先在繪圖紙上，按比例標注樁號和標高。然后點繪地面線，填寫有關內容。同時，應收集和熟悉有關設計所需資料，并領會設計意圖和要求。第112頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月標注控制點

所謂控制點是指影響縱坡設計的標高控制點。如路線的起點、終點、越嶺啞口、重要橋涵、地質不良地段的最小填土高度、最大挖深、沿溪線的洪水位、隧道進出口、平面交叉點、立體交叉點、鐵路道口、城鎮(zhèn)規(guī)劃設計標高以及受其它因素限制路線必須通過的標高控制點等。此外，對于山區(qū)道路還有根據路基填挖平衡關系確定的標高點，稱為“經濟點”。平原地區(qū)道路一般無經濟點的問題。第113頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月調整

將初定坡度與選線時的坡度安排進行比較，二者應基本相符，若有較大差異時應進行全面分析，權衡利弊，決定取舍。然后對照技術標準檢查最大縱坡、最小縱坡、坡長限制等是否滿足要求，平、縱組合是否適當，以及路線交叉、橋梁、隧道和接線等處的縱坡是否合理，若有問題應進行調整。第114頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月試坡

在已標出“控制點”和“經濟點”的縱斷面圖上，本著以“控制點”為依據，照顧多數“經濟點”的原則，在這些點位之間進行穿插與取直，大致勾畫出若干直坡線。對各種可能坡度線方案反復比較，最后定出既符合技術標準，又滿足控制點要求，且土石方較省的設計線作為初定坡度線，將前后坡度線延長交會出變坡點的初步位置。第115頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月核對選擇有控制意義的重點橫斷面，主要檢查是否填挖過大、坡腳落空或過遠、擋土墻工程過大、橋梁過高或過低、涵洞過長等情況，若有問題應及時調整縱坡。定坡經調整核對無誤后，逐段把直坡線的坡度值、變坡點樁號和標高確定下來。設置豎曲線根據技術標準、平縱組合均衡等確定豎曲線半徑，并計算豎曲線要素。第116頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月縱斷面圖的繪制縱斷面設計圖是道路設計重要技術文件之一，也是縱斷面設計的最后成果?？v斷面采用直角坐標，以橫坐標表示里程樁號，縱坐標表示高程。為了明顯地反映地面起伏情況，通常橫坐標比例尺采用1：2000（城市道路采用1：500～1：1000），縱坐標采用1：200（城市道路為1：50～1：100）。第117頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

縱斷面圖是由上下兩部分組成的。上部主要用來繪制地面線和縱坡設計線，另外，也可用于標注豎曲線及其要素；坡度及坡長（有時標在下部）；沿線橋涵及人工構造物的位置、結構類型、孔數及孔徑；交叉的道路與鐵路的樁號與路名；沿線跨越的河流名稱、樁號、常水位和最高洪水位；水準點位置、編號和標高等。下部主要用來填寫有關內容，主要有：直線及平曲線；里程樁號；地面標高；設計標高；填挖高度；土壤地質說明等?？v斷面設計圖應按規(guī)定采用標準圖紙和統(tǒng)一格式，以便裝訂成冊。第118頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第119頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第120頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月五、道路平縱線形組合設計（一）視覺分析（二）道路平、縱線形組合設計第1