第3章纵断面设计.ppt

第第3 3章章 纵断面设计纵断面设计 3.1 概述概述3.2 纵坡设计纵坡设计3.3 竖曲线设计竖曲线设计 3.4 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 3.5 平、纵面线形组合设计平、纵面线形组合设计 3.6纵断面设计方法与纵断面设计图纵断面设计方法与纵断面设计图（1）基本概念）基本概念 1）纵断面）纵断面(vertical)-用一曲面沿道路中线竖直剖切，展开成平面。2）路线纵断面图路线纵断面图(vertical profile map)-反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸的图形叫路线纵断路线纵断面图面图3.1 概述概述（2）对路基设计标高）对路基设计标高(design elevation of subgrade)1）新建公路：高速、一级公路采用中央分隔带外侧边缘标高；二、三、四级公路采用路基边缘标高，在设置超高和加宽路段时则是指设置超高加宽之前该处标高；3.1 概述概述设计标高设计标高设计标高设计标高2 2）改建公路：）改建公路：一般按新建公路的规定办理，也可以一般按新建公路的规定办理，也可以采用中央分隔带中线或行车道中线标高。采用中央分隔带中线或行车道中线标高。3 3）城市道路：）城市道路：一般指车行道中心标高。一般指车行道中心标高。3.1 概述概述 纵坡度表示方法：纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（）道路上的纵坡对汽车行驶不造成困难。路线前进水平距离路线前进水平距离米，克服高差米，克服高差米，米，则纵坡为则纵坡为？%2.5%3.2 纵坡设计纵坡设计 1.1.纵坡度（纵坡度（longitudinal gradientlongitudinal gradient）3.2 纵坡设计纵坡设计 1.1.纵坡度（纵坡度（longitudinal gradientlongitudinal gradient）（1）最大纵坡（）最大纵坡（maximum longitudinal gradient）1）概念道路纵坡设计的极限值，重要指标。其大小将直接影响路线的长短、使用质量、行车安全以及运营成本和工程的经济性。2）制定依据：汽车的动力特性；道路等级（V）；自然条件（地形、气候）；车辆行驶安全；工程、运营经济等因素。（2）最小纵坡（）最小纵坡（minimum longitudinal gradient）长路堑地段以及其它横向排水不畅的路段，为了保证排水，均应设置不小于0.3的纵坡。（否则，采取措施。边沟应作纵向排水设计，设置锯齿形街沟或采取其它排水措施来处理）3.2 纵坡设计纵坡设计 1.1.纵坡度（纵坡度（longitudinal gradientlongitudinal gradient）（3）平均纵坡（）平均纵坡（average gradient）1）平均纵坡）平均纵坡-指一定路线长度范围内，路线两端点的高差与路线长度的比值。二、三、四级公路越岭线的平均纵坡：2）相关规定 相对高差200500m 不应大于不应大于 5.5 相对高差500m 不应大于不应大于 5 注意注意：任何相连3km路段的平均纵不应大于不应大于5.5。3.2 纵坡设计纵坡设计 1.1.纵坡度（纵坡度（longitudinal gradientlongitudinal gradient）3.2 纵坡设计纵坡设计2.2.坡长限制（坡长限制（grade length limitationgrade length limitation）坡长坡长指变坡点与变坡点之间的水平长度。（1）最大坡长限制最大坡长限制 1)限制理由限制理由：2)标准规定标准规定 表44和表45。计算法 调查法（2）缓和坡段缓和坡段当连续陡坡长度大于最大坡长限制的规定值时，应在不大于最大坡长所规定的长度处设置纵坡不大于3的坡段，称为-缓和坡段缓和坡段。坡长坡长（3）最小坡长限制）最小坡长限制1）理由：）理由：过短，则变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，影响行车平顺性；过短，则不能满足设置最短竖曲线这一几何条件的要求。2）标准规定）标准规定:表47和表48。以计算行车速度行驶s的行程作为规定值。3.2 纵坡设计纵坡设计2.2.坡长限制（坡长限制（grade length limitationgrade length limitation）（4）组合坡长）组合坡长 当连续陡坡是由几个不同受限坡度值的坡段组合而成时，应按不同坡度的坡长限制折算确定。如三级公路 8%-300m 6%-700m 8%（120）+6%（m）=（1-120/300）*700=420 3.2 纵坡设计纵坡设计2.2.坡长限制（坡长限制（grade length limitationgrade length limitation）3.2 纵坡设计纵坡设计 3.3.合成坡度（合成坡度（resultant gradientresultant gradient）（1）合成坡度合成坡度道路在平曲线路段，若纵向有纵坡且横向又有超高时，则最大坡度在纵坡和超高横坡所合成的方向上，这时的最大坡度称为合成坡度合成坡度。（2）对合成坡度的限制 为了保证路面排水，合成坡度的最小值不宜小于0.5。22ciziHi3.2 纵坡设计纵坡设计 3.3.纵坡设计一般要求纵坡设计一般要求（1）公路纵坡设计）公路纵坡设计一般要求一般要求1）符合标准的有关规定。2）平原、微丘地形的纵坡应均匀、平缓；丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏过大；山岭、重丘地形的沿河线，应尽量采用平缓的纵坡，坡度不宜大于6；越岭线的纵坡应力求均匀，越岭展线不应设置反坡。3）纵面线形应与地形相适应，设计成视觉连续、平顺而圆滑的线形，并重视平纵面线形的组合。3.2 纵坡设计纵坡设计 3.3.纵坡设计一般要求纵坡设计一般要求 4）纵坡设计应结合自然条件综合考虑。5）纵坡设计为保证路基稳定，应尽量减少深路堑和高填方，在设计中争取填挖平衡。6）纵坡设计应结合道路沿线的实际情况和具体条件进行设计，并适当照顾农业机械、农田水利等方面的要求。（2）城市道路纵坡设计）城市道路纵坡设计一般要求一般要求1)纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。2)为保证行车安全、舒适，纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。3)山城道路及新辟道路的纵断面设计应综合考虑土石方平衡、汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。4)机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。5)纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水要求综合考虑。3.2 纵坡设计纵坡设计 3.3.纵坡设计一般要求纵坡设计一般要求 3.3 竖曲线设计竖曲线设计（1）基本概念 纵断面上两相邻不同坡度线的交点称为变坡点变坡点（grade change point）。为保证行车安全、舒适以及视距的需要，而在变坡处设置的纵向曲线，即为竖曲线竖曲线（vertical curve）。坡度角=i2-i1 为“+”，凹形竖曲线（concave vertical curve）为“-”，凸形竖曲线（convex vertical curve）3.3 竖曲线设计竖曲线设计3.3 竖曲线设计竖曲线设计 1.1.竖曲线的计算竖曲线的计算 3.3 竖曲线设计竖曲线设计 2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准（1）竖曲线最小半径竖曲线最小半径 1）凹型竖曲线极限最小半径 2）凸型竖曲线极限最小半径 3）竖曲线一般最小半径（2）竖曲线最小长度竖曲线最小长度 以汽车在竖曲线上行程以汽车在竖曲线上行程3s控制曲线长度控制曲线长度3.3 竖曲线设计竖曲线设计 2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准 3.3 竖曲线设计竖曲线设计 2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准 2)凸凸型型竖竖曲曲线线极极限限最最小小半半径径 从失重不致过大考虑 14)-(4 6.3 2VR 从保证纵面行车视距考虑：a 视距sL（竖曲线长度）16)-4 (98.32minSR bsL 17)-(4 98.322minsR 经比较，式（416）的计算结果较小，故作为标准的制定依据。3.3 竖曲线设计竖曲线设计 2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准 推导式4-16 Rlhww22 Rlhmm22 由几何条件 mwlls 将上述两式代入得：)(2mwhhRs 将hw、hm 的值代入上式：98.32minSR 3.3 竖曲线设计竖曲线设计 2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准 3.3 竖曲线设计竖曲线设计 3.3.竖曲线设计竖曲线设计（1）竖曲线设计的一般要求）竖曲线设计的一般要求1）宜选用较大的竖曲线半径。视觉良好，可参照表413。2）同向竖曲线应避免“断背曲线”。3）反向曲线间，一般由直坡段连接，也可径相连接。4）竖曲线设置应满足排水需要。3.3 竖曲线设计竖曲线设计 3.3.竖曲线设计竖曲线设计（2）半径的选择半径的选择1)应符合标准规定。2)在不过分增加土石方工程量的情况下，为使行车舒适，宜采用较大的竖曲线半径。3)按外距控制选择半径：(4-18)28ER 3.3 竖曲线设计竖曲线设计 3.3.竖曲线设计竖曲线设计4)按切线长度选择半径。(4-19)5)选择竖曲线半径不宜过大，否则将使竖曲线过长而不利于施工和排水。6)夜间行车交通量较大的路段，选择半径时应适当加大。TR2 3.4 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道3.4 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 1.1.设置爬坡车道的条件设置爬坡车道的条件 爬坡车道爬坡车道-（climbing lane）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。（1）公路公路1）沿上坡方向行驶载重汽车的行驶速度降低到表4-14的允许最低速度以下时，可设置爬坡车道。2）上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量时，应设置爬坡车道。上上坡坡方方向向允允许许最最低低速速度度 表4-14 计算行车速度（kmh）120 100 80 60 容许最低速度（kmh）60 55 50 40 （2）城市道路）城市道路1）快速路及行车速度为60Km/的主干道，纵坡度大于的路段。2）80 50 Km/60 40 Km/。3）由于上坡路段混入大型车辆的干扰，降低路段通行能力时。4）经综合分析认为设置爬坡车道比降低纵坡经济合理时。3.4 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 1.1.设置爬坡车道的条件设置爬坡车道的条件 3.4 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 2.2.爬坡车道的设计爬坡车道的设计（1）横断面组成）横断面组成 爬坡车道设于上坡方向主线行车道右侧，宽度一般为3.5m，包括设于其左侧路缘带的宽度0.5m。（2）横坡度）横坡度1）因为爬坡车道的V比主线小，超高坡度较小，超高坡度的旋转轴为爬坡车道内侧边缘线。2）位于直线路段时，其横坡度的大小同于主线路拱坡度，均采用直线式横坡。爬爬坡坡车车道道的的超超高高坡坡度度 表415 主主线线的的超超高高坡坡度度（%）10 9 8 7 6 5 4 3 2 爬爬坡坡车车道道超超高高坡坡度度（%）5 4 3 2 3.4 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 2.2.爬坡车道的设计爬坡车道的设计（3）平面布置与长度）平面布置与长度 总长度由起点处渐变段长度1、爬坡车道的长度L和终点处附加长度2（见表3.16）组成。3.4 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 2.2.爬坡车道的设计爬坡车道的设计 3.5 平、纵面线形组合设计平、纵面线形组合设计 1.1.组合设计（组合设计（design of fit togetherdesign of fit together）的原则）的原则 1)应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。2)平、纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。3)合成坡度应组合得当，以利于路面排水和行车安全。4)注意与道路周围环境的配合。3.5 平、纵面线形组合设计平、纵面线形组合设计 2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 3.5 平、纵面线形组合设计