道路勘探設(shè)計(jì)第四章 道路線形設(shè)計(jì)11

1、 何何 佼佼 龍龍 主主 講講 中中 南南 林林 業(yè)業(yè) 科科 技技 大大 學(xué)學(xué) 道路是一條三維空間的帶狀構(gòu)造物，幾何尺寸描述了道路道路是一條三維空間的帶狀構(gòu)造物，幾何尺寸描述了道路 的空間形態(tài)，人們習(xí)慣把路線在水平面上的投影稱作路線的空間形態(tài)，人們習(xí)慣把路線在水平面上的投影稱作路線 的平面，其是中間位置的一條線一般成為道路的中線，沿的平面，其是中間位置的一條線一般成為道路的中線，沿 中線豎直剖切再行展開(kāi)則是路線的縱斷面，中線上任意一中線豎直剖切再行展開(kāi)則是路線的縱斷面，中線上任意一 點(diǎn)的法向切面是道路在該點(diǎn)的橫斷面。路線幾何設(shè)計(jì)是指點(diǎn)的法向切面是道路在該點(diǎn)的橫斷面。路線幾何設(shè)計(jì)是指 確定路線空

2、間位置的工作，一般把它分解為路線平面設(shè)確定路線空間位置的工作，一般把它分解為路線平面設(shè) 計(jì)、路線縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)，這三者是相互關(guān)聯(lián)計(jì)、路線縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)，這三者是相互關(guān)聯(lián) 的，既要分別進(jìn)行，又綜合考慮，特別是現(xiàn)代道路許多新的，既要分別進(jìn)行，又綜合考慮，特別是現(xiàn)代道路許多新 的技術(shù)要求更是需要進(jìn)行三維的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求更是需要進(jìn)行三維的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。 中線中線 路線平面基本線形路線平面基本線形 直線：直線：曲率曲率K=0K=0、圓曲線：圓曲線：曲率曲率K=K=常數(shù)、常數(shù)、緩和曲線：緩和曲線： 曲率曲率K=K=變數(shù)；變數(shù)； 曲率曲率K K為半徑為半徑R R的倒數(shù)。的倒數(shù)。 直線、圓曲線

3、和緩和曲線三種組合而成，直線、圓曲線和緩和曲線三種組合而成，“平面平面 線形三要素線形三要素”。 在調(diào)查研究掌握大量材料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一條有一定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、滿足行 車要求、費(fèi)用最省的路線 一路線(route)的概念 1路線路線-指道路中線的空間位置，它是一條空間曲線。 2公路平縱橫的概念公路平縱橫的概念 路線的平面-公路的中線在水平面上的投影。 平面圖（plan）-反映路線在平面上的形狀、位置、尺寸的圖形。 路線的縱斷面-路線的中線在豎直面上的投影。 縱斷面圖（verticalprofilemap）-反映路線在縱斷面上的形狀、位置、尺 寸的圖形。 道路的橫斷面-沿道路中線上任意一點(diǎn)作的法向剖面

4、。 橫斷面圖（cross-sectionprofilemap）-反映道路在橫斷面上的結(jié)構(gòu)、形狀 、位置、尺寸的圖形。 3 3路線設(shè)計(jì)的任務(wù)路線設(shè)計(jì)的任務(wù) 中線中線 基基 本本 型型 曲曲 線線 S 型型 曲曲 線線 復(fù)復(fù) 曲曲 線線 回回 頭頭 曲曲 線線 卵卵 型型 曲曲 線線 凸凸 型型 曲曲 線線 C 型型 曲曲 線線 一、直線一、直線 1、概述 直線適用于地形平坦、視線目標(biāo)無(wú)障礙處。在 平原區(qū)，直線作為主要線形要素是適宜的。直線有 測(cè)設(shè)簡(jiǎn)單、前進(jìn)方向明確、路線短捷等優(yōu)點(diǎn)，直線 路段能提供較好的超車條件，對(duì)雙車道公路有必要 在間隔適當(dāng)距離處設(shè)置一定長(zhǎng)度的直線，在美學(xué)上 直線也有其特點(diǎn)。但

5、直線過(guò)長(zhǎng)、景色單調(diào)，往往會(huì) 出現(xiàn)過(guò)高的車速或司機(jī)由于缺乏警覺(jué)易疲勞而發(fā)生 事故，并且在地形變化復(fù)雜地段，工程費(fèi)用高。 直線的優(yōu)點(diǎn) .里程最短 .定線、設(shè)計(jì)、量距、繪圖、計(jì)算、放樣方便。 .無(wú)視距障礙 .駕駛方便 .車輛不受離心力作用乘車舒適 直線的缺點(diǎn) .對(duì)地形適應(yīng)性差 .行車單調(diào)易產(chǎn)生疲勞 最大直線長(zhǎng)度：目前最大直線長(zhǎng)度的量化還是一個(gè)需要 研究的課題，目前各國(guó)有不同的處理方法，德國(guó)和日本規(guī) 定20V(單位為米，V為計(jì)算行車速度，用公里/小時(shí)為單 位)，美國(guó)為180s的行程，我國(guó)對(duì)于設(shè)計(jì)速度大于或等于 60km/h的公路最大直線長(zhǎng)度為以汽車按設(shè)計(jì)速度行駛 70s 左右的距離控制，一般直線路段的

6、最大長(zhǎng)度(以m 計(jì)) 應(yīng)控制在設(shè)計(jì)速度(以km/h 計(jì))的20 倍為宜。 2、描述直線的指標(biāo)、描述直線的指標(biāo) 同向曲線間最小長(zhǎng)度：若在同向曲線間插入短直線容易 產(chǎn)生把直線和兩端的曲線看成為反向曲線的錯(cuò)覺(jué),當(dāng)直線過(guò) 短時(shí)甚至可能把兩個(gè)曲線看成一個(gè)曲線，容易造成司機(jī)的 判斷錯(cuò)誤。對(duì)于設(shè)計(jì)速度大于或等于60km/h的公路，同 向曲線之間直線的最小長(zhǎng)度(以m計(jì))以不小于設(shè)計(jì)速度(以 km/h 計(jì))的6倍為宜。 反向曲線間最小長(zhǎng)度：反向曲線間最小長(zhǎng)度：在轉(zhuǎn)向相反的兩個(gè)圓曲線之間， 如果沒(méi)有設(shè)置緩和曲線，考慮到設(shè)置超高、加寬緩和段以 及駕駛?cè)藛T轉(zhuǎn)向操作的需要，宜設(shè)置一定長(zhǎng)度的直線。對(duì) 于設(shè)計(jì)速度大于或等于

7、60km/h的公路，反向曲線之間的 最小直線長(zhǎng)度(以m 計(jì))以不小于設(shè)計(jì)速度(以km/h 計(jì))的 2倍為宜。 直線的最大與最小長(zhǎng)度應(yīng)有所限制，一條公路的直 線與曲線的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)應(yīng)合理。 最大直線長(zhǎng)度不必太拘泥，最小長(zhǎng)度應(yīng)該保證。 3、關(guān)于直線的運(yùn)用、關(guān)于直線的運(yùn)用 2 直線的應(yīng)用直線的應(yīng)用 直線的最大長(zhǎng)度應(yīng)有所限制。當(dāng)采用長(zhǎng)的直線線形時(shí)，為彌補(bǔ)景觀單調(diào)直線的最大長(zhǎng)度應(yīng)有所限制。當(dāng)采用長(zhǎng)的直線線形時(shí)，為彌補(bǔ)景觀單調(diào) 之缺陷，應(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施并注意下述問(wèn)題：之缺陷，應(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施并注意下述問(wèn)題： 長(zhǎng)直線上縱坡不宜過(guò)大，因長(zhǎng)直線再加下陡坡行駛更易導(dǎo)致高速度長(zhǎng)直

8、線上縱坡不宜過(guò)大，因長(zhǎng)直線再加下陡坡行駛更易導(dǎo)致高速度 長(zhǎng)直線與大半徑凹形豎曲線組合為宜，可以使生硬呆板的直線得到長(zhǎng)直線與大半徑凹形豎曲線組合為宜，可以使生硬呆板的直線得到 一些緩和一些緩和 兩側(cè)地形過(guò)于空曠時(shí)，宜采取種植不同兩側(cè)地形過(guò)于空曠時(shí)，宜采取種植不同樹(shù)種樹(shù)種或設(shè)置一定或設(shè)置一定建筑物建筑物、 雕塑雕塑 、廣告牌廣告牌等措施，以改善單調(diào)的景觀。等措施，以改善單調(diào)的景觀。 長(zhǎng)直線或長(zhǎng)下坡盡頭的平曲線必須采取設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能長(zhǎng)直線或長(zhǎng)下坡盡頭的平曲線必須采取設(shè)置標(biāo)志、增加路面抗滑能 力等安全措施力等安全措施 德國(guó)和日本規(guī)定直線的最大長(zhǎng)度（以米計(jì)）為德國(guó)和日本規(guī)定直線的最大長(zhǎng)度（以米

9、計(jì)）為20v20v，前蘇聯(lián)為，前蘇聯(lián)為8km8km，美，美 國(guó)為國(guó)為180s180s行程。我國(guó)地域遼闊，地形條件在不同的地區(qū)有很大的不同，對(duì)直行程。我國(guó)地域遼闊，地形條件在不同的地區(qū)有很大的不同，對(duì)直 線最大長(zhǎng)度很難作出統(tǒng)一的規(guī)定。線最大長(zhǎng)度很難作出統(tǒng)一的規(guī)定。 直線的最大長(zhǎng)度，在城鎮(zhèn)附近或其他景色有變化的地點(diǎn)大于直線的最大長(zhǎng)度，在城鎮(zhèn)附近或其他景色有變化的地點(diǎn)大于20V20V是可以是可以 的；在景色單調(diào)的地點(diǎn)最好控制在的；在景色單調(diào)的地點(diǎn)最好控制在20V20V以內(nèi)；而在特殊的地理?xiàng)l件下應(yīng)特殊以內(nèi)；而在特殊的地理?xiàng)l件下應(yīng)特殊 處理。處理。 無(wú)論是高速公路還是一般公路在任何情況下都要避免追求長(zhǎng)直

10、線的錯(cuò)誤無(wú)論是高速公路還是一般公路在任何情況下都要避免追求長(zhǎng)直線的錯(cuò)誤 傾向傾向 3 “長(zhǎng)直線長(zhǎng)直線”的量化的量化 合寧高速 B A C K Australia Arizona 圓曲線是路線平面設(shè)計(jì)中的主要組成部分，常用的 單曲線、復(fù)曲線、雙（多）交點(diǎn)曲線、虛交點(diǎn)曲 線、回頭曲線等均包含了圓曲線，圓曲線具有易與 地形相協(xié)調(diào)、可循性好、線形美觀、容易測(cè)設(shè)等優(yōu) 點(diǎn)，使用十分普遍。 二、圓曲線二、圓曲線 1、概述 圓曲線的優(yōu)點(diǎn)：圓曲線的優(yōu)點(diǎn)： .符合地形、布線靈活 .線形優(yōu)美 圓曲線的缺點(diǎn)：圓曲線的缺點(diǎn)： .路線較直線長(zhǎng) .行車受力復(fù)雜 .視距受阻 .駕駛勞動(dòng)強(qiáng)度大 .測(cè)設(shè)、施工等工作量大、計(jì)算復(fù)雜

11、 圓曲線具有易與地形相適應(yīng)、可循性好、線形美觀、易于測(cè)設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，使用十圓曲線具有易與地形相適應(yīng)、可循性好、線形美觀、易于測(cè)設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，使用十 分普遍。分普遍。 圓曲線的幾何元素（見(jiàn)圖圓曲線的幾何元素（見(jiàn)圖3 37 7）為：）為： 一圓曲線的幾何元素(geometry element) 2 a RtgT aRL 180 ) 1 2 (sec a RE LTJ 2 T 1 1確定半徑的理論依據(jù)確定半徑的理論依據(jù) )(127 2 h i V R 二曲線半徑curve radius 1 1確定半徑的理論依據(jù)確定半徑的理論依據(jù)2最小半徑的計(jì)算最小半徑的計(jì)算3圓曲線最大半徑圓曲線最大半徑 橫向力系數(shù)橫向力系

12、數(shù)的確定的確定 行車安全行車安全 要求橫向力系數(shù)低于輪胎與路面之間所能提供的橫向摩阻系數(shù)f： f (32) 增加駕駛操縱的困難 輪胎產(chǎn)生橫向變形，增加了汽車在方向操縱上的困難。 增加燃料消耗和輪胎磨損 的存在使車輛的燃油消耗和輪胎磨損增加。 行旅不舒適 值過(guò)大，增加了駕駛者在彎道行駛中的緊張。對(duì)于乘客來(lái)說(shuō)，值過(guò)大，增加了駕駛者在彎道行駛中的緊張。對(duì)于乘客來(lái)說(shuō)，值的增大值的增大 ，同樣感到不舒適，乘客隨，同樣感到不舒適，乘客隨的變化其心理反映如下。的變化其心理反映如下。 當(dāng)當(dāng)視距s 1.橫凈距計(jì)算橫凈距計(jì)算 s s ss R S R S RRh 180 82 cos 2 b曲線長(zhǎng)曲線長(zhǎng)L視距視距

13、S 和不設(shè)緩和曲線時(shí)相同和不設(shè)緩和曲線時(shí)相同 s s ss R S R S RRh 180 82 cos 2 b平曲線長(zhǎng)平曲線長(zhǎng)L視距視距S圓曲線長(zhǎng)圓曲線長(zhǎng)L ) 2 sin( 22 2 cos 21 SL lRRhhh s ss c平曲線長(zhǎng)平曲線長(zhǎng)L視距視距S 22 sin) 2 sin( 2 2 cos 321 s ss LS lRRhhhh 視距包絡(luò)圖視距包絡(luò)圖 道路平面設(shè)計(jì)成果及表達(dá)：道路平面設(shè)計(jì)成果及表達(dá)： （1）平、直曲線表 （2）逐樁坐標(biāo)表 （3）路線平面圖 （4）平面設(shè)計(jì)圖 （5）線位圖 n設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)任務(wù)：1.縱斷面設(shè)計(jì)，縱斷面設(shè)計(jì)，2.拉坡設(shè)計(jì)，拉坡設(shè)計(jì)， n設(shè)計(jì)成果：設(shè)

14、計(jì)成果：1.縱斷面設(shè)計(jì)圖縱斷面設(shè)計(jì)圖 ，2.豎曲線表豎曲線表 沿著道路中心線豎直剖切開(kāi)然后展開(kāi)即為道 路路線縱斷面，主要反映路線的起伏、縱坡以及與 原地面的填挖情況，縱斷面設(shè)計(jì)就是要根據(jù)汽車的 動(dòng)力特性、道路等級(jí)和自然地形，研究道路起伏的 坡度和長(zhǎng)度，以便達(dá)到安全迅速、經(jīng)濟(jì)合理以及舒 適的目的。 1. 地面線：地面線：根據(jù)中線上各樁點(diǎn)的高程而點(diǎn)繪的一條不規(guī)則的折線，反映了沿著 中線地面的起伏變化情況 基本概念基本概念 2. 設(shè)計(jì)線：設(shè)計(jì)線：經(jīng)過(guò)技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上以及美學(xué)上等多方面比較后定出的一條具有規(guī) 則形狀的幾何線，反映了道路路線的起伏變化情況 。縱斷面設(shè)計(jì)線是由直線和豎曲 線組成的。 4. 路

15、基設(shè)計(jì)洪水頻率：路基設(shè)計(jì)洪水頻率：路基工程中采用一定的洪水頻率作為路基防水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) ，稱為路基洪水頻率。 3. 設(shè)計(jì)標(biāo)高：設(shè)計(jì)標(biāo)高：縱斷面設(shè)計(jì)線上的標(biāo)高 新建公路 改建公路 城市道路 公路等級(jí)高速公路一二三四 設(shè)計(jì)洪水頻率1/1001/1001/501/25按具體情況確定 高速、一級(jí)公路采用中央分隔帶外側(cè)邊緣標(biāo)高 二、三、四級(jí)公路采用路基邊緣標(biāo)高，在設(shè)置 超高和加寬路段時(shí)則是指設(shè)置超高加寬之前該 處標(biāo)高 設(shè)計(jì)標(biāo)高設(shè)計(jì)標(biāo)高 設(shè)計(jì)標(biāo)高設(shè)計(jì)標(biāo)高 二二 縱斷面圖縱斷面圖 n1、滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) n2、盡量避免使用極限值 n3、縱斷面和地形協(xié)調(diào) n4、填挖平衡 n5、滿足最小填土高度和排水要求 n6、橋頭和

16、交叉口處應(yīng)該平緩 n7、考慮通道和農(nóng)田的要求 一一.縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求 3% 4%的最大縱坡適合于高速公路和一級(jí) 公路以較高行車速度行駛當(dāng)高速公路受地形條件或 其他特殊情況限制時(shí)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證最大縱坡可增 加1% 。8% 9%的最大縱坡適合于設(shè)計(jì)速度為 30km/h 的三級(jí)公路以及設(shè)計(jì)速度為20km/h 的 四級(jí)公路上低速行駛。5%6% 7%的最大縱坡適 合于80km/h 60km/h 40km/h 的設(shè)計(jì)速度。 最大縱坡的總結(jié)：最大縱坡的總結(jié)： A，城市道路為公路按設(shè)計(jì)車速的最大縱坡-1。 B，大、中橋 4% C，非機(jī)動(dòng)車 2.5%，2.5%時(shí)有坡長(zhǎng)限制 （表4-12）

17、。 D，隧道 3% E, 海拔：公路：2000m以上，i 8%。 3000m以上，比正常值減13%。 F，高寒冰凍：公路：i 8% 城市道路：i 6% 城市道路最大縱坡 各級(jí)公路最大縱坡 .城市道路的最大縱坡減小1%。 .高速公路受地形條件或其它特殊情況限制時(shí)，最大縱坡可增加1% .位于海拔2000m以上或嚴(yán)寒冰凍地區(qū)，四級(jí)公路山嶺、重丘區(qū)的最大 縱坡不應(yīng)大于8%。 .對(duì)橋上及橋頭路線的最大縱坡： 大、中橋上縱坡不宜大于4%，橋頭引道縱坡不宜大于5%； 緊接大、中橋橋頭兩端的引道縱坡應(yīng)與橋上縱坡相同。 2. 最大縱坡的運(yùn)用最大縱坡的運(yùn)用 。城市道路的 最大縱坡 。高速公路或 其它特殊情況 。隧

18、道部分路 線縱坡 。海拔2000m 以上冰凍地區(qū) 。橋上及橋頭 路線縱坡 。非機(jī)動(dòng)車交 通比例較大路段 .隧道部分路線縱坡： 隧道內(nèi)縱坡不應(yīng)大于3%，但獨(dú)立明洞和短于50m的隧道其縱坡不受 此限制； 緊接隧道洞口的路線縱坡應(yīng)與隧道內(nèi)縱坡相同。 .在非機(jī)動(dòng)車交通比例較大路段，為照顧其交通要求可跟據(jù)具體情況將 縱坡適當(dāng)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%。 為使道路上行車快速、安全和通暢，希望道路 縱坡設(shè)計(jì)的小一些為好。但是在挖方、低填方路段 以及其它橫向排水不暢路段，為保證排水需要，均 應(yīng)設(shè)置不小于0.3%的最小縱坡，一般使用 0.5%。當(dāng)必須設(shè)置平坡（0%）

19、或小于0.3%的 縱坡時(shí)，其邊溝應(yīng)做縱向排水設(shè)計(jì)。 三三.最小縱坡最小縱坡 .行車平順，避免臺(tái)階式起伏。 .方便司機(jī)換檔。.設(shè)置豎曲線要求，美觀. 四四.陡坡坡長(zhǎng)限制與坡段最小長(zhǎng)度。陡坡坡長(zhǎng)限制與坡段最小長(zhǎng)度。 當(dāng)汽車在坡道上行駛，車速 下降到最低容許速度時(shí)所行駛的距離稱為最大坡長(zhǎng) 限制。.上坡時(shí)，汽車的動(dòng)力性能。.下坡的行 車安全。大于5%有坡長(zhǎng)限制，大于限制坡長(zhǎng)應(yīng)設(shè) 3%的緩坡。其長(zhǎng)度應(yīng)大于最小坡長(zhǎng)。 公路不同縱坡最大坡長(zhǎng)（公路不同縱坡最大坡長(zhǎng)（m m） 大于限制坡長(zhǎng)應(yīng)設(shè)3%的緩和坡段，其長(zhǎng)度應(yīng)大 于最小坡長(zhǎng)。 五五.緩和坡段緩和坡段 六六.平均縱坡平均縱坡 某路段路線高差與水平距離之比。

20、i平=H/L（%） (1）作用： .衡量縱斷面線型質(zhì)量。 .可供放坡定線參考。 (2）規(guī)定 .越嶺線高差200500m時(shí)，i平5.5%為宜。 .越嶺線高差500m時(shí)，i平5.0%為宜。 .任何連續(xù)3km內(nèi)，i平5.5%。 .要考慮公路等級(jí)影響。 1.定義： 陡坡路段為載重車上坡行駛所設(shè)置的專用附加車道。 2.設(shè)置條件： 公路：.高速、一級(jí)公路縱坡長(zhǎng)度受限制路段（i 4% ） .V下降到（表4-15）。 城道：.快速路及V60km/h的主干道，i5%的路 段。 .大車V下降，8050、 6040 .由于上坡路段混入大型車輛的干擾降低適行能 力時(shí)。 .經(jīng)綜合分析認(rèn)為設(shè)置爬坡車道比降低縱坡經(jīng)濟(jì) 合理

21、時(shí)。爬坡車道寬3.5m。 七七.爬坡車道爬坡車道 八八.合成坡度合成坡度 路線在平曲線上的最大坡度縱坡與超高橫坡組合后形成 的最大坡度，其方向即流水方向 22 zhH iii 22 hHZ iii 汽車行駛在道路彎道上，除受坡度阻力外，還受曲線 阻力。如果縱坡大而曲線半徑小時(shí)，由于離心力作用會(huì)給汽 車行駛造成危險(xiǎn)。為防止汽車沿合成坡度方向滑移，應(yīng)將超 高橫坡與縱坡的合成坡度控制在一定的范圍之內(nèi)。目的就在 于盡可能的避免急彎和陡坡的不利組合，防止因合成坡度過(guò) 大而引起的橫向滑移和行車危險(xiǎn)，保證車輛在彎道安全而順 適的行駛。在陡坡與小半經(jīng)平曲線相重疊時(shí)，在條件許可的 情況下，以采用較小的合成坡度為

22、宜。在冬季路面有積雪、 結(jié)冰的地區(qū)，自然橫坡較陡峻的傍山路段以及非汽車交通比 率高的路段，合成坡度必須小于8%。 在路線的平面和縱坡設(shè)計(jì)基本完成以后，檢查合成坡 度。如果超過(guò)最大容許合成坡度時(shí)，可減少縱坡或者加大 平曲線半徑以減小橫坡，或者兩方面同時(shí)減小。 22 zhH iii 用合成坡度臨界圖或者公 式驗(yàn)算最大允許合成坡度。 無(wú)論縱坡還是橫坡采用最大值，允許另一方采用不大于2%的 緩坡，同時(shí)最小合成坡度不宜小于0.5%。在超高過(guò)渡的變化處， 合成坡度不應(yīng)設(shè)計(jì)為0%，當(dāng)合成坡度小于0.5%時(shí)，則應(yīng)采取綜 合排水措施，保證路面排水通暢。 縱斷面上兩縱坡線交點(diǎn)稱為變坡點(diǎn)。在變坡 點(diǎn)處，為保證行車安

23、全、順適以及視距而設(shè)置的縱 向曲線即是豎曲線。豎曲線可以采用二次拋物線或 圓曲線，幾乎沒(méi)有差別，但在設(shè)計(jì)和計(jì)算上二次拋 物線比圓曲線方便，但仍以豎曲線半徑來(lái)表示。 九豎曲線九豎曲線 幾個(gè)參數(shù)： 前坡，后坡，坡差 1221 ,iiii （四）豎曲線要素計(jì)算（四）豎曲線要素計(jì)算 （1）二次拋物線的基本公式）二次拋物線的基本公式 （2）豎曲線要素計(jì)算）豎曲線要素計(jì)算 xi k x y 1 2 2 22 RL T R T E 2 2 R x h 2 2 8 L E 對(duì)于凸曲線，設(shè)計(jì)標(biāo)高對(duì)于凸曲線，設(shè)計(jì)標(biāo)高=未設(shè)豎曲線時(shí)的標(biāo)高未設(shè)豎曲線時(shí)的標(biāo)高-y 對(duì)于凹曲線，設(shè)計(jì)標(biāo)高對(duì)于凹曲線，設(shè)計(jì)標(biāo)高=未設(shè)豎曲線時(shí)

24、的標(biāo)高未設(shè)豎曲線時(shí)的標(biāo)高+y R x h 2 2 設(shè)計(jì)高程計(jì)算：設(shè)計(jì)高程計(jì)算： 本書的方法本書的方法 X X h R x h 2 2 以前的方法以前的方法 X X 縱斷面的設(shè)計(jì)要求為縱斷面的設(shè)計(jì)要求為：保證行車的平順、安全及汽車運(yùn)輸?shù)慕?jīng) 濟(jì)，使道路建筑費(fèi)最低，路基和構(gòu)造物具有足夠的穩(wěn)定性。 縱斷面設(shè)計(jì)的具體要求包括：縱斷面設(shè)計(jì)的具體要求包括： （1）應(yīng)滿足縱坡及豎曲線的各項(xiàng)規(guī)定（最大縱坡、坡長(zhǎng)限制、坡 段最小長(zhǎng)度、豎曲線最小半徑及豎曲線最小長(zhǎng)度等）。 （2）縱坡應(yīng)均勻平順?？v坡盡量平緩、起伏不宜過(guò)大和頻繁；變 坡點(diǎn)處盡量設(shè)置大半徑豎曲線，盡量避免極限縱坡值；緩和段配合 地形布設(shè)腴口處縱坡盡量放

25、緩；越嶺線應(yīng)盡量避免設(shè)置反坡段（升 坡段中的下坡?lián)p失）。 （3）設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定應(yīng)結(jié)合沿線自然條件如地形、土壤，水文、 氣候等因素綜合考慮。 （4）縱斷面的設(shè)計(jì)應(yīng)與平面線形和周圍的景觀相協(xié)調(diào)，即應(yīng)考慮 人體視覺(jué)心理上的要求，按照平豎曲線相協(xié)調(diào)及半徑的均衡，來(lái)確 定縱斷面的設(shè)計(jì)線。 十十.縱斷面設(shè)計(jì)方法及表達(dá)縱斷面設(shè)計(jì)方法及表達(dá) 1.縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求 （5）應(yīng)爭(zhēng)取填挖平衡，盡量移挖作填，以節(jié)省土 石方量，降低工程造價(jià)。 （6）依路線的性質(zhì)要求，適當(dāng)照顧當(dāng)?shù)孛耖g運(yùn)輸 工具、農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)田水利等方面的要求。 （7）城市道路的縱坡設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定，還 應(yīng)考慮沿線兩側(cè)街坊地坪標(biāo)

26、高及保證地下管線最小 覆土深度要求。一般應(yīng)使側(cè)石頂面標(biāo)高低于兩側(cè)街 坊或建筑物的地坪標(biāo)高 縱斷面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)道路等級(jí)、沿 線自然條件和構(gòu)造物控制標(biāo)高等，確定路線合適的 標(biāo)高、各坡段的縱坡度和坡長(zhǎng)，并設(shè)計(jì)豎曲線?；?本要求是縱坡均勻平順、起伏和緩、坡長(zhǎng)和豎曲線 長(zhǎng)短適當(dāng)、平面與縱面組合設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)、以及填挖經(jīng) 濟(jì)、平衡。這些要求雖在選、定線階段有所考慮 ，但要在縱面設(shè)計(jì)中具體加以實(shí)現(xiàn)。 2.縱斷面設(shè)計(jì)要點(diǎn)縱斷面設(shè)計(jì)要點(diǎn) （1） 準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作：縱坡設(shè)計(jì)（俗稱拉坡）之前在厘米繪圖紙上，按 比例標(biāo)注里程樁號(hào)和標(biāo)高，點(diǎn)繪地面線，填寫有關(guān)內(nèi)容。同時(shí)應(yīng)收 集和熟悉有關(guān)資料，并領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖和要求。 （

27、2）標(biāo)注控制點(diǎn)：）標(biāo)注控制點(diǎn)：控制點(diǎn)是指影響縱坡設(shè)計(jì)的標(biāo)高控制點(diǎn)。如路 線起、終點(diǎn)，越嶺啞口，重要橋涵，地質(zhì)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(jìn)出口，平面交叉和立體交 叉點(diǎn)，鐵路道口，城鎮(zhèn)規(guī)劃控制標(biāo)高以及受其它因素限制路線必須 通過(guò)的標(biāo)高控制點(diǎn)等。山區(qū)道路還有根據(jù)路基填挖平衡關(guān)系控制路 中心填挖值的標(biāo)高點(diǎn)，稱為“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”。 （3）試坡：）試坡：在已標(biāo)出“控制點(diǎn)”、“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”的縱斷面圖上，根 據(jù)技術(shù) 指標(biāo)、選線意圖，結(jié)合地面起伏變化，本著以“控制點(diǎn)”為依據(jù)， 照 顧多數(shù)“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”的原則，在這些、點(diǎn)位間進(jìn)行穿插與取直，試走 出 若干直坡線。對(duì)各種可能坡度線方案反復(fù)比較，最后定

28、出既符合技 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，又滿足控制點(diǎn)要求，且土石方較省的設(shè)計(jì)線作為初定坡度 線，將前后坡度線延長(zhǎng)交會(huì)出變坡點(diǎn)的初步位置。 3、縱斷面設(shè)計(jì)步驟、縱斷面設(shè)計(jì)步驟 （1）設(shè)置回頭曲線地段，拉坡時(shí)應(yīng)按回頭曲線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 先定出該地段的縱坡，然后從兩端接坡，應(yīng)注意在回頭 曲線地段不宜設(shè)豎曲線。 （2）大、中橋上不宜設(shè)置豎曲線，橋頭兩端豎曲線的起、 終點(diǎn)應(yīng)設(shè)在橋頭10m以外， （3）小橋涵允許設(shè)在斜坡地段或豎曲線上，為保證行車 平順，應(yīng)盡量避免在小橋涵處出現(xiàn)“駝峰式”縱坡， （4）注意平面交叉口縱坡及兩端接線要求。道路與道路 交叉時(shí)，一般宜設(shè)在水平坡段，其長(zhǎng)度應(yīng)不小于最小坡 長(zhǎng)規(guī)定。兩端接線縱坡應(yīng)不大于3%，山

29、區(qū)工程艱巨地 段不大于5%。 （5）拉坡時(shí)如受“控制點(diǎn)”或“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”制約，導(dǎo)致縱 坡起伏過(guò)大，或土石方工程量太大，經(jīng)調(diào)整仍難以解決 時(shí)，可用紙上移線的方法修改原定縱坡線。 4、縱斷面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)、縱斷面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) （4）調(diào)整：）調(diào)整：將所定坡度與選線時(shí)坡度的安排比較，二者 應(yīng)基本相符，若有較大差異時(shí)應(yīng)全面分析，權(quán)衡利弊， 決定取舍。然后對(duì)照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查設(shè)計(jì)的最大縱坡、最 小縱坡、坡長(zhǎng)限制等是否滿足規(guī)定，平、縱組合是否適 當(dāng)，以及路線交叉、橋隧和接線等處的縱坡是否合理， 若有問(wèn)題應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整方法是對(duì)初定坡度線平抬、 平降、延伸、縮短或改變坡度值。 （5）核對(duì)：）核對(duì)：選擇有控制意義的重點(diǎn)橫

30、斷面，如高填深挖、 地面橫坡較陡路基、擋土墻、重要橋涵以及其它重要控 制點(diǎn)等，在縱斷面圖上直接讀出對(duì)應(yīng)樁號(hào)的填、挖高度， 用“模板”在橫斷面圖上“戴帽子”，檢查是否填挖過(guò) 大、坡腳落空或過(guò)遠(yuǎn)、擋土墻工程過(guò)大、橋梁過(guò)高或過(guò) 低、涵洞過(guò)長(zhǎng)等情況，若有問(wèn)題應(yīng)及時(shí)調(diào)整縱坡。在橫 坡陡峻地段核對(duì)更顯重要。 （6）定坡：經(jīng)調(diào)整核對(duì)無(wú)誤后，逐段把直坡線的坡度值、 變坡點(diǎn)樁號(hào)和標(biāo)高確定下來(lái)。 （7）設(shè)置豎曲線：）設(shè)置豎曲線：拉坡時(shí)已考慮了平、縱組合問(wèn)題，此 步根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、平縱組合均衡等確定豎曲線半徑，計(jì) 算豎曲線要素。 當(dāng)計(jì)算行車速度大于或等于 60km小時(shí)，必須注 重平、縱的合理組合；而當(dāng)計(jì)算行車速度小于

31、或等 于 40km小時(shí)，首先應(yīng)在保證行駛安全的前提 下，正確地運(yùn)用線形要素規(guī)定值（最大、最小 值），在條件允許情況下力求做到各種線形要素的 合理組合，并盡量避免和減輕不利組合。平、縱線 形組合設(shè)計(jì)是指在滿足汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)要求前提 下，研究如何滿足視覺(jué)和心理方面的連續(xù)、舒適、 與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)和良好的排水條件。 1、平、縱組合的設(shè)計(jì)原則、平、縱組合的設(shè)計(jì)原則 （1）應(yīng)在視覺(jué)上能自然地引導(dǎo)駕駛員的視線，并保持視 覺(jué)的連續(xù)性。任何使駕駛員感到茫然、迷惑或判斷失誤的 線形，必須盡力避免。在視覺(jué)上能否自然地誘導(dǎo)視線，是 衡量平、縱線形組合的最基本問(wèn)題。 （2）注意保持平、縱線形的技術(shù)指標(biāo)大小應(yīng)均衡。它

32、不 僅影響線形的平順性，而且與工程費(fèi)用相關(guān)。對(duì)縱面線形 反復(fù)起伏，在平面上卻采用高標(biāo)準(zhǔn)的線形是無(wú)意義的。反 之亦然。 （3）選擇組合得當(dāng)?shù)暮铣善露龋岳诼访媾潘托熊?安全。 （4）注意與道路周圍環(huán)境的配合。它可以減輕駕駛員的 疲勞和緊張程度，并可起到引導(dǎo)視線的作用。 3.平曲線與豎曲線的組合平曲線與豎曲線的組合 （1）平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合，且平曲線應(yīng)稍 長(zhǎng)于豎曲線這種組合是使平曲線和豎曲線對(duì)應(yīng)，最 好使豎曲線的起終點(diǎn)分別放在平曲線的兩個(gè)緩和曲 線內(nèi)，即所謂的“平包豎”。圖5-5-1為平曲線與 豎 曲線相互重合的透視形狀。這種立體線形不僅能起 誘導(dǎo)視線的作用，而且可取得平順而流暢的效果。

33、 對(duì)于等級(jí)較高的道路應(yīng)盡量做到這種組合，并使 平、豎曲線半徑都大一些才顯得協(xié)調(diào)，特別是凹形 豎曲線處車速較高，二者半徑更應(yīng)該大一些。 （2）平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持均衡。平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持均衡。平曲線和豎曲線其中一方平曲線和豎曲線其中一方 大而平緩，那么另一方就不要形成多而小。一個(gè)長(zhǎng)的平曲線內(nèi)有兩大而平緩，那么另一方就不要形成多而小。一個(gè)長(zhǎng)的平曲線內(nèi)有兩 個(gè)以上豎曲線，或一個(gè)大的豎曲線含有兩個(gè)以上平曲線，看上去非個(gè)以上豎曲線，或一個(gè)大的豎曲線含有兩個(gè)以上平曲線，看上去非 常別扭，圖常別扭，圖5-5-2即為上述兩種組合的透視形狀。根據(jù)德國(guó)計(jì)算統(tǒng)即為上述兩種組合的透視形狀。根據(jù)德國(guó)計(jì)算統(tǒng) 計(jì)

34、，若平曲線半徑小計(jì)，若平曲線半徑小1000m，豎曲線半徑大約為平曲線半徑的，豎曲線半徑大約為平曲線半徑的 1020倍時(shí)，便可達(dá)到均衡的目的。倍時(shí)，便可達(dá)到均衡的目的。 （3）暗、明彎與凸、凹豎曲線。暗、明彎與凸、凹豎曲線。暗彎與凸形豎曲線及明彎與凹形暗彎與凸形豎曲線及明彎與凹形 豎曲線的組合是合理的，悅目的。對(duì)暗與凹、明與凸的組合，當(dāng)坡豎曲線的組合是合理的，悅目的。對(duì)暗與凹、明與凸的組合，當(dāng)坡 差較大時(shí)，會(huì)給人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬坡、繞彎的感差較大時(shí)，會(huì)給人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬坡、繞彎的感 覺(jué)。此種組合在山區(qū)難以避免，只要坡差不大，矛盾也不很突出。覺(jué)。此種組合在山區(qū)難以避免

35、，只要坡差不大，矛盾也不很突出。 （4）平、豎曲線應(yīng)避免的組合平、豎曲線應(yīng)避免的組合。平、豎曲線重合是一種理想的組。平、豎曲線重合是一種理想的組 合，但由于地形等條件限制，這種組合往往不是總能爭(zhēng)取到的。如合，但由于地形等條件限制，這種組合往往不是總能爭(zhēng)取到的。如 果平曲線的中點(diǎn)與豎曲線的頂（底）點(diǎn)位置錯(cuò)開(kāi)不超過(guò)平曲線長(zhǎng)度果平曲線的中點(diǎn)與豎曲線的頂（底）點(diǎn)位置錯(cuò)開(kāi)不超過(guò)平曲線長(zhǎng)度 的四分之一時(shí)，仍然可以獲得比較滿意的外觀。但是，如果錯(cuò)位過(guò)的四分之一時(shí)，仍然可以獲得比較滿意的外觀。但是，如果錯(cuò)位過(guò) 大或大小不均衡就會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)效果很差的線形大或大小不均衡就會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)效果很差的線形 要避免使凸形豎曲線

36、的頂部或凹形豎曲線的底部與反向平曲線要避免使凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部與反向平曲線 的拐點(diǎn)重合。二者都存在不同程度的扭曲外觀；前者會(huì)使駕駛員操的拐點(diǎn)重合。二者都存在不同程度的扭曲外觀；前者會(huì)使駕駛員操 作失誤引起交通事故；后者雖無(wú)視線誘導(dǎo)問(wèn)題，但路面排水困難，作失誤引起交通事故；后者雖無(wú)視線誘導(dǎo)問(wèn)題，但路面排水困難， 易產(chǎn)生積水。易產(chǎn)生積水。 小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相重疊。對(duì)凸形豎曲線誘導(dǎo)性小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相重疊。對(duì)凸形豎曲線誘導(dǎo)性 差，事故率較高；對(duì)凹形豎曲線路面排水不良。差，事故率較高；對(duì)凹形豎曲線路面排水不良。 計(jì)算行車速度計(jì)算行車速度40km/h的道路，應(yīng)避免在凸

37、形豎曲線頂部的道路，應(yīng)避免在凸形豎曲線頂部 或凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線。前者失去引導(dǎo)視線的作或凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線。前者失去引導(dǎo)視線的作 用，駕駛員須接近坡頂才發(fā)現(xiàn)平曲線，導(dǎo)致不必要的減速或交通事用，駕駛員須接近坡頂才發(fā)現(xiàn)平曲線，導(dǎo)致不必要的減速或交通事 故；后者會(huì)出現(xiàn)汽車高速行駛時(shí)急轉(zhuǎn)彎，行車不安全。故；后者會(huì)出現(xiàn)汽車高速行駛時(shí)急轉(zhuǎn)彎，行車不安全。 為了便于實(shí)際應(yīng)用，把平曲線與豎曲線的組合形象地表示為圖為了便于實(shí)際應(yīng)用，把平曲線與豎曲線的組合形象地表示為圖 5-5-3所示。豎曲線的起終點(diǎn)最好分別放在平曲線的兩個(gè)緩和曲線所示。豎曲線的起終點(diǎn)最好分別放在平曲線的兩個(gè)緩和曲線

38、內(nèi)，其中任一點(diǎn)都不要放在緩和曲線以外的直線上，也不要放在圓內(nèi)，其中任一點(diǎn)都不要放在緩和曲線以外的直線上，也不要放在圓 弧段之內(nèi)。若平、豎曲線半徑都很大，則平、豎位置可不受上述限弧段之內(nèi)。若平、豎曲線半徑都很大，則平、豎位置可不受上述限 制；若做不到平、豎曲線較好的組合，寧可把二者拉開(kāi)相當(dāng)距離，制；若做不到平、豎曲線較好的組合，寧可把二者拉開(kāi)相當(dāng)距離， 使平曲線位于直坡段或豎曲線位于直線上。使平曲線位于直坡段或豎曲線位于直線上。 4、直線與縱斷面的組合、直線與縱斷面的組合 平面的長(zhǎng)直線與縱面的直坡線配合，對(duì)雙車道平面的長(zhǎng)直線與縱面的直坡線配合，對(duì)雙車道 道路超車方便，在平坦地區(qū)易與地形相適應(yīng)，但

39、道路超車方便，在平坦地區(qū)易與地形相適應(yīng)，但 行車單調(diào)乏味，易疲勞。直線上一次變坡是很好行車單調(diào)乏味，易疲勞。直線上一次變坡是很好 的平、縱組合，從美學(xué)觀點(diǎn)講以包括一個(gè)凸形豎的平、縱組合，從美學(xué)觀點(diǎn)講以包括一個(gè)凸形豎 曲線為好，而包括一個(gè)凹形曲線次之；直線中短曲線為好，而包括一個(gè)凹形曲線次之；直線中短 距離內(nèi)二次以上變坡會(huì)形成反復(fù)凸凹的距離內(nèi)二次以上變坡會(huì)形成反復(fù)凸凹的“駝峰駝峰” 和和 “凹陷凹陷”，看上去線形既不美觀也不連貫，使駕，看上去線形既不美觀也不連貫，使駕 駛駛 員的視線中斷。因此，只要路線有起有伏，就不員的視線中斷。因此，只要路線有起有伏，就不 要采用長(zhǎng)直線，最好使平面路線隨縱坡的

40、變化略要采用長(zhǎng)直線，最好使平面路線隨縱坡的變化略 加轉(zhuǎn)折，并把平、豎曲線合理地組合。但要避免加轉(zhuǎn)折，并把平、豎曲線合理地組合。但要避免 駕駛員一眼能看到路線方向轉(zhuǎn)折兩次以上或縱坡駕駛員一眼能看到路線方向轉(zhuǎn)折兩次以上或縱坡 起伏三次以上。起伏三次以上。 5、平、縱線形組合與景觀的協(xié)調(diào)配合、平、縱線形組合與景觀的協(xié)調(diào)配合 n道路作為一種人工構(gòu)造物，應(yīng)將其視為景觀的對(duì)象來(lái)研道路作為一種人工構(gòu)造物，應(yīng)將其視為景觀的對(duì)象來(lái)研 究。修建道路會(huì)對(duì)自然景觀產(chǎn)生影響，有時(shí)產(chǎn)生一定破究。修建道路會(huì)對(duì)自然景觀產(chǎn)生影響，有時(shí)產(chǎn)生一定破 壞作用。而道路兩側(cè)的自然景觀反過(guò)來(lái)又會(huì)影響道路上壞作用。而道路兩側(cè)的自然景觀反過(guò)來(lái)

41、又會(huì)影響道路上 汽車的行駛，特別是對(duì)駕駛員的視覺(jué)、心理以及駕駛操汽車的行駛，特別是對(duì)駕駛員的視覺(jué)、心理以及駕駛操 作等都有很大影響。作等都有很大影響。 n平、縱線形組合必須是在充分與道路所經(jīng)地區(qū)的景觀相平、縱線形組合必須是在充分與道路所經(jīng)地區(qū)的景觀相 配合的基礎(chǔ)上進(jìn)行。否則，即使線形組合滿足有關(guān)規(guī)定配合的基礎(chǔ)上進(jìn)行。否則，即使線形組合滿足有關(guān)規(guī)定 也不一定是良好設(shè)計(jì)。對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)，只有看上去具也不一定是良好設(shè)計(jì)。對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)，只有看上去具 有滑順優(yōu)美的線形和景觀，才能稱為舒適和安全的道路。有滑順優(yōu)美的線形和景觀，才能稱為舒適和安全的道路。 對(duì)計(jì)算行車速度高的道路，平、縱線形組合設(shè)計(jì)與周圍對(duì)

42、計(jì)算行車速度高的道路，平、縱線形組合設(shè)計(jì)與周圍 景觀配合尤為重要。景觀配合尤為重要。 n道路景觀工程包括內(nèi)部協(xié)調(diào)和外部協(xié)調(diào)兩方面。其中內(nèi)道路景觀工程包括內(nèi)部協(xié)調(diào)和外部協(xié)調(diào)兩方面。其中內(nèi) 部協(xié)調(diào)主要指平、縱線形視覺(jué)的連續(xù)性和立體協(xié)調(diào)性；部協(xié)調(diào)主要指平、縱線形視覺(jué)的連續(xù)性和立體協(xié)調(diào)性； 而外部協(xié)調(diào)是指道路與兩側(cè)坡面、路肩、中間帶、沿線而外部協(xié)調(diào)是指道路與兩側(cè)坡面、路肩、中間帶、沿線 設(shè)施等的協(xié)調(diào)以及道路宏觀位置。設(shè)施等的協(xié)調(diào)以及道路宏觀位置。實(shí)踐證明，線形與景實(shí)踐證明，線形與景 觀配合應(yīng)遵循一下原則：觀配合應(yīng)遵循一下原則： （1）應(yīng)在道路的規(guī)劃、選線、設(shè)計(jì)、施工全過(guò)程中重視景觀要 求。尤其在規(guī)劃和選線階段，比如對(duì)風(fēng)景旅游區(qū)。自然保護(hù)區(qū)、名 勝古跡區(qū)、文物保護(hù)區(qū)等景點(diǎn)和其它特殊地區(qū)，一般以繞避為主。 （2）盡量少破壞沿線自然景觀，避免深挖高填。比如沿線周圍的 地貌。地形、天然樹(shù)