第三章 道路縱斷面設(shè)計(jì)

1、第三章 道路縱斷面設(shè)計(jì) 3.1 概述 3.2 縱坡設(shè)計(jì) 3.3 豎曲線設(shè)計(jì) 3.4 縱斷面設(shè)計(jì) 主 要 內(nèi) 容 3.1 概述 一、縱斷面與縱斷面設(shè)計(jì)圖一、縱斷面與縱斷面設(shè)計(jì)圖 縱斷面： 縱斷面線： 縱斷面設(shè)計(jì)線： 縱斷面設(shè)計(jì)圖： 道路縱斷面： 道路縱斷面設(shè)計(jì)圖: 公路路線縱斷面設(shè)計(jì)圖樣例，見教材P89頁圖31 二、縱斷面圖上的線形要素 地面線： 設(shè)計(jì)線： 設(shè)計(jì)線基本要素： 3.1 概述 設(shè)計(jì)線基本要素示意圖 地面線設(shè)計(jì)坡度線 凸形豎曲線 凹形豎曲線 設(shè)計(jì)縱坡 設(shè)計(jì)坡長 3.1 概述 坡長L： 縱坡i： 轉(zhuǎn)坡點(diǎn)： 轉(zhuǎn)坡角： 設(shè)計(jì)高程： 地面高程： 施工高度（填挖高）： 三、路基設(shè)計(jì)高程規(guī)定 1、

2、新建公路的路基設(shè)計(jì)標(biāo)高：高速公路和一級(jí)公路采用中 央分隔帶的外側(cè)邊緣標(biāo)高；二、三、四級(jí)公路宜采用路基邊緣標(biāo) 高，在設(shè)置超高、加寬地段為設(shè)超高、加寬前該處邊緣標(biāo)高。 2、改建公路的路基設(shè)計(jì)標(biāo)高：一般按新建公路的規(guī)定執(zhí)行 ，也可視具體情況而采用中央分隔帶中線或行車道中線標(biāo)高。 3.2 縱坡設(shè)計(jì) 一、縱坡設(shè)計(jì)的一般要求 1縱坡設(shè)計(jì)必須滿足標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)規(guī)定； 2為保證車輛能以一定速度安全順適地行駛，縱坡應(yīng)具有一定的 平順性，起伏不宜過大和過于頻繁。盡量避免采用極限縱坡值，合理 安排緩和坡段，不宜連續(xù)采用極限長度的陟坡夾最短長度的緩坡。連 續(xù)上坡和下坡路段，應(yīng)避免設(shè)置反坡道。越嶺線埡口附近的縱坡應(yīng)盡 量緩

3、和一些。 3縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)沿線地形、地下管線、地質(zhì)、水文、氣候和排水 等綜合考慮，視具體情況加以處理，以保證道路的穩(wěn)定和通暢。 4一般情況下縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)考慮填挖平衡，盡量使挖方運(yùn)作就近路 段填方，以減少借方和廢方，降低造價(jià)和節(jié)省用地。 5平原微丘區(qū)地下水埋深較淺，或池塘、湖泊分布較廣，縱坡除 應(yīng)滿足最小縱坡要求外，還應(yīng)滿足最小填土高度要求，保證路基穩(wěn)定 6對(duì)連接段縱坡，如大、中橋引道及隧道兩端接線等，縱坡應(yīng)和 緩、避免產(chǎn)生突變。交叉處前后的縱坡應(yīng)平緩一些。 7在實(shí)地調(diào)查基礎(chǔ)上，充分考慮通道、農(nóng)田水利等方面的要求。 3.2 縱坡設(shè)計(jì) 二、最大縱坡和最小縱坡 1最大縱坡 根據(jù)公路技術(shù)等級(jí)和自然條件所規(guī)

4、定的縱坡最大值稱最大縱坡 2、最小縱坡 挖方路段以及其它橫向排水不良地段所規(guī)定的縱坡最小值稱為最 小縱坡。 各級(jí)公路的長路塹路段，以及其它橫向排水不暢的路段，應(yīng)采用 不小于0.3%的縱坡。當(dāng)必須設(shè)計(jì)平坡(0%)或小于0.3%的縱坡時(shí)，其邊 溝應(yīng)作縱向排水設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020 最大縱坡(%)3456789 3.2 縱坡設(shè)計(jì) 三、高原縱坡折減 海拔3000m以上的高原地區(qū)，各級(jí)公路的最大縱坡應(yīng)按下表的規(guī)定 予以折減。最大縱坡折減后若小于4%，則仍采用4%。 四、平均縱坡與合成坡度 1平均縱坡 由若干坡段組成的路段，其兩端點(diǎn)的高差與路段長度之比稱平均 縱坡，用

5、icp表示。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“任意連續(xù)3km路段的平均縱坡不宜大于5.5%”。 越嶺路線連續(xù)上坡（或下坡）路段，相對(duì)高差為200500m時(shí)平均 縱坡不應(yīng)大于5.5%；相對(duì)高差大于500m時(shí)平均縱坡不應(yīng)大于5%，且任 意連續(xù)3km路段的平均縱坡不應(yīng)大于5.5%。 海 拔 高 度（m）30004000400050005000以上 縱 坡 折 減（%）123 3.2 縱坡設(shè)計(jì) 2合成縱坡 路線縱向坡度與橫向坡度的矢量和稱為合成坡度。 坡道與設(shè)置超高的平曲線重疊時(shí)，其最大坡度不在縱坡上，也不 在超高橫坡上，而在它們的合成坡度方向上。合成坡度用符號(hào)i合表示 公路最大合成坡度值不得大于下表的規(guī)定。 各級(jí)公路最小

6、合成坡度不宜小于0.5%。在超高過渡的變化處，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，保證路面排水暢通。 公 路 等 級(jí)高速公路、一級(jí)公路二、三、四級(jí)公路 設(shè) 計(jì) 速 (km/h) 12010080608060403020 合成坡度值 (%) 10.010.010.510.59.09.510.010.010.0 3.2 縱坡設(shè)計(jì) 五、坡長限制與緩坡段 縱坡長度限制主要是依據(jù)8t載重車的爬坡性能曲線,同時(shí)考慮坡底 的入口速度與允許速度差確定的,標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的坡長限制是變坡 點(diǎn)間的直線距離。 1最大坡長 最大坡長限制是指控制汽車在坡道上行駛，當(dāng)車速下降到最低容

7、許速時(shí)所行駛的距離。 公路不同縱坡的最大坡長應(yīng)符合下表規(guī)定。 設(shè) 計(jì) 速 度(km/h)1201008060403020 縱 坡 坡 度 （%） 3900100011001200 47008009001000110011001200 56007008009009001000 6500600700700800 7500500600 8300300400 9200300 10200 3.2 縱坡設(shè)計(jì) 2最小坡長 最短坡長的限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮的。 根據(jù)設(shè)計(jì)速度，公路縱坡的最小坡長應(yīng)符合下表規(guī)定。 3緩坡段 在縱斷面設(shè)計(jì)中，當(dāng)陡坡的長度達(dá)到限制坡長時(shí)，應(yīng)安排一段緩 坡，用以恢復(fù)在陡坡

8、上降低的速度。同時(shí)，從下坡安全考慮，緩坡也 是需要的。一般情況下，緩坡段的縱坡應(yīng)不大于3%，其長度應(yīng)不小于 最短坡長。 設(shè) 計(jì) 速 度(km/h)1201008060403020 最 小 坡 長 (m) 一般值40035025020016013080 最小值30025020015012010060 3.3 豎曲線設(shè)計(jì) 豎曲線： 豎曲線的凸、凹性： 豎曲線的作用： 豎曲線的線形： 一、豎曲線的數(shù)學(xué)模型 二次拋物線豎曲線方程： R豎曲線半徑 i1拋物線起點(diǎn)處 切線的坡度 xix R y 1 2 2 1 3.3 豎曲線設(shè)計(jì) 二.豎曲線的要素計(jì)算 豎曲線長度： 豎曲線半徑： 豎曲線切線長： 豎曲線上任

9、一點(diǎn)y： 豎曲線外距： RL L R 22 RL T xi R x y 1 2 2 R T E 2 2 3.3 豎曲線設(shè)計(jì) 豎曲線豎距： 前半支計(jì)算： 后半支計(jì)算： R x h 2 2 前半支 R xL h 2 )( 2 后半支 x Lx 3.3 豎曲線設(shè)計(jì) 三、豎曲線設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 豎曲線的最小半徑和最小長度 豎曲線設(shè)計(jì)控制因素： 1 緩和沖擊 汽車在豎曲線上行駛時(shí)其離心加速度為: 根據(jù)試驗(yàn)，認(rèn)為離心加速度應(yīng)限制在0.50.7m/s2比較合適 。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的豎曲線最小半徑值，相當(dāng)于a=0.278 m/s2 , R13 V R v a 22 a13 V R 2 6 . 3 , 6 . 3 2

10、 min 2 min V L V R或 3.3 豎曲線設(shè)計(jì) 2 時(shí)間行程不過短 最短應(yīng)滿足3s行程。 3 滿足視距的要求： 凸形豎曲線：坡頂視線受阻 凹形豎曲線：下穿立交 4 凸形豎曲線主要控制因素：行車視距。 凹形豎曲線的主要控制因素：緩和沖擊力。 2 . 12 . 16 . 3 min minmin VL R V t V L則 3.3 豎曲線設(shè)計(jì) 四、豎曲線設(shè)計(jì)與計(jì)算 豎曲線的最小半徑和最小長度 1豎曲線設(shè)計(jì) 豎曲線設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是選定半徑和做好相鄰豎曲線的銜接 （1）豎曲線半徑的選定：豎曲線應(yīng)選用較大半徑這宜。當(dāng) 受限制時(shí)可采用一般最小值，特殊困難方可用極限最小值。坡差 小時(shí)應(yīng)盡量采用大

11、的豎曲線半徑。 （2）相鄰豎曲線的銜接： 相鄰兩個(gè)同向凹形或凸形豎曲線，特別是同向凹形豎曲線之 間，如直坡段不長應(yīng)合并為單曲線或復(fù)曲線，避免出現(xiàn)斷背曲線 。相鄰反向豎曲線之間，為使增重與減重和緩過渡，中間最好插 入一段直坡段。若兩豎曲線半徑接近極限值時(shí)，這段直線至少應(yīng) 為計(jì)算行車速度的3S行程。當(dāng)半徑比較大時(shí)，宜可直接連接。 3.3 豎曲線設(shè)計(jì) 2豎曲線計(jì)算 豎曲線計(jì)算主要包括： （1）豎曲線始、終點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算。根據(jù)已確定的縱斷面坡線 和選定的豎曲線半徑，就可計(jì)算出豎曲線的元素T、L和E，則有 ： 豎曲線始點(diǎn)樁號(hào)=轉(zhuǎn)坡點(diǎn)樁號(hào)-T 豎曲線終點(diǎn)樁號(hào)=轉(zhuǎn)坡點(diǎn)樁號(hào)+T=豎曲線始點(diǎn)樁號(hào)+L （2）豎曲線上

12、各樁號(hào)設(shè)計(jì)標(biāo)高的計(jì)算，由于設(shè)置了豎曲線 ，在此范圍內(nèi)各樁號(hào)的設(shè)計(jì)標(biāo)高與坡線標(biāo)高差值為h，h又稱豎曲 線設(shè)計(jì)標(biāo)高改正（修正）值?？砂瓷厦娴墓接?jì)算出h值。則有 ： 凸型豎曲線上的設(shè)計(jì)標(biāo)高=該樁號(hào)的坡線標(biāo)高-h 凹型豎曲線上的設(shè)計(jì)標(biāo)高=該樁號(hào)的坡線標(biāo)高+h 3.3 豎曲線設(shè)計(jì) 3豎曲線計(jì)算實(shí)例 例：某山嶺區(qū)一般二級(jí)公路，變坡點(diǎn)樁號(hào)為k5+030.00，高 程HBPD=427.68m，i1=+5%，i2=-4%，豎曲線半徑R=2000m。 試計(jì)算豎曲線諸要素以及樁號(hào)為k5+000.00和k5+100.00處的 設(shè)計(jì)高程。 3.4 縱斷面設(shè)計(jì) 一、縱斷面設(shè)計(jì)的要求 1、縱斷面線形設(shè)計(jì) 2、縱坡值的運(yùn)用

13、 3、縱坡設(shè)計(jì)的要求 4、豎曲線設(shè)計(jì)的要求 二、縱斷面設(shè)計(jì)的方法與步驟 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 ，并設(shè)計(jì)豎曲線。 1準(zhǔn)備工作 縱坡設(shè)計(jì)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。 3.4 縱斷面設(shè)計(jì) 2標(biāo)出縱斷控制點(diǎn) 在縱斷面設(shè)計(jì)圖上標(biāo)明縱斷控制點(diǎn)的位置與控制高程?？v斷 控制點(diǎn)有路線的起終點(diǎn)，大中橋位，越嶺的埡口，地質(zhì)不良路段 的最小填土高度、最大挖方深度，河流的洪水位，隧道的進(jìn)出口 ，路線的交叉點(diǎn)，經(jīng)過城鎮(zhèn)、居民點(diǎn)，以及受其它

14、因素要求路線 必須通過的地點(diǎn)。 3試坡 試坡即根據(jù)定線意圖和技術(shù)指標(biāo)，結(jié)合控制點(diǎn)和地面起伏情 況，以照顧多數(shù)、抓住主要矛盾、統(tǒng)盤考慮為原則，在縱斷面圖 上試定出若干坡線，并對(duì)這些可能的坡線進(jìn)行反復(fù)比較后，選定 即符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、滿足大多數(shù)控制點(diǎn)要求且工程數(shù)量省的坡線作 為試定坡線。 3.4 縱斷面設(shè)計(jì) 4調(diào)整 首先對(duì)試定坡線與定線所考慮的坡線進(jìn)行比較，如有較大差 異，應(yīng)全面分析，找出原因，決定取舍；然后按標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī) 定進(jìn)行檢查，如最大縱坡、合成坡度、坡長限制等是否超過限度 ，考慮縱面線形與平面線形的配合是否適宜。若發(fā)現(xiàn)有問題應(yīng)進(jìn) 行調(diào)整。 調(diào)整坡線的方法通常有抬高、降低、延長、縮短坡線和加大 、

15、減少坡度等，調(diào)整時(shí)應(yīng)以少脫離控制點(diǎn)、少變動(dòng)填挖數(shù)量為原 則，使調(diào)整后的坡線與試定坡線變化不大。 5核對(duì) 按調(diào)整后的坡線，選擇有控制意義的重點(diǎn)橫斷面（如高填、 深挖、陡峭山坡路基以及擋土墻、大橋等），直接從坡線上讀出 填挖高并繪出橫斷面圖，檢查填挖是否過大、路基是否穩(wěn)定、擋 土墻等工程是否合適等。若發(fā)現(xiàn)有問題，應(yīng)再作調(diào)整。 3.4 縱斷面設(shè)計(jì) 6定坡 經(jīng)核對(duì)無誤的坡線即可確定為設(shè)計(jì)坡線，變坡點(diǎn)的高程可按 坡線的坡度和坡長計(jì)算而得，按要求繪、寫于縱斷面圖上。 7設(shè)置豎曲線 設(shè)計(jì)坡線已定，可按上述豎曲線設(shè)計(jì)方法確定各轉(zhuǎn)坡點(diǎn)的豎 曲線半徑R，并計(jì)算出曲線要素L、T、E，按要求繪、寫于縱斷面 圖上。 8

16、標(biāo)高計(jì)算 坡線設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算 豎曲線設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算 施工高度計(jì)算 將標(biāo)高計(jì)算結(jié)果按要求填寫于縱斷面圖上即可。 3.4 縱斷面設(shè)計(jì) 三、縱斷面圖的繪制 縱斷面圖采用直角坐標(biāo)，以橫坐標(biāo)表示里程樁號(hào)，縱坐標(biāo)表 示高程。通常橫坐標(biāo)比例尺采用1：2000，縱坐標(biāo)采用1：200。 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(shè)計(jì)線，另外，也用以標(biāo)注豎曲線及其要素；坡度及坡長 （有時(shí)標(biāo)在下部）；沿線橋涵及人工構(gòu)造物的位置、結(jié)構(gòu)類型、 孔數(shù)及孔徑；與道路、鐵路交叉的樁號(hào)及路名；沿線跨越的河流 名稱、樁號(hào)、常水位和最高洪水位；水準(zhǔn)點(diǎn)位置、編號(hào)和標(biāo)高； 斷鏈樁位置、樁號(hào)及長短鏈關(guān)系等。 作業(yè)2 一、闡述公路勘測(cè)規(guī)范 JTG C10-2007對(duì)路基設(shè)計(jì)高程 的規(guī)定。 二、闡述縱斷面圖繪制的要求。 三、推導(dǎo)以圓曲線作為豎曲線的相關(guān)計(jì)算公式（包括、T 、L、E、h；里程計(jì)算、設(shè)計(jì)高程、施工高度計(jì)算等）。 作業(yè)2 四、某二級(jí)公路一路段平面為直線，縱斷面有三個(gè)變坡點(diǎn)， 詳細(xì)資料如下，（1）計(jì)算豎曲線各要素；（2）計(jì)算K2+700 K3+300段50m間隔的整樁號(hào)的設(shè)計(jì)高程值、施工高度，（3）完成 該縱斷面圖的繪制，橫向比例尺1:2000，縱向比例尺1:200。表 格手寫，縱斷面圖按教材要求用A4紙?bào)w鉛筆手工繪制。 變坡點(diǎn)樁號(hào)高程豎曲線半徑 K2+450172.5