道路施工縱斷面理論

1、第第4章章 縱斷面設(shè)計(jì)縱斷面設(shè)計(jì) 教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容： n 縱斷面設(shè)計(jì)中的幾個概念縱斷面設(shè)計(jì)中的幾個概念 n 縱坡及坡長設(shè)計(jì)縱坡及坡長設(shè)計(jì) 主要解決的問題：主要解決的問題： n 1. 路線的縱斷面怎樣測定？路線的縱斷面怎樣測定？ n 2. 縱斷面設(shè)計(jì)有哪些控制指標(biāo)？各有什么控制作用？縱斷面設(shè)計(jì)有哪些控制指標(biāo)？各有什么控制作用？ （第（第1010講）講） 第第4章章 縱斷面設(shè)計(jì)縱斷面設(shè)計(jì) 4.1 4.1 概概 述述 n路線縱斷面：路線縱斷面：沿著道路中線豎向剖面。沿著道路中線豎向剖面。 n路線縱斷面圖：路線縱斷面圖：沿著道路中線豎向剖面的展開圖。沿著道路中線豎向剖面的展開圖。 n縱斷面設(shè)計(jì)縱斷面

2、設(shè)計(jì)：在路線縱斷面圖上研究路線線位高度及坡度變化情況的過程。在路線縱斷面圖上研究路線線位高度及坡度變化情況的過程。 n任務(wù)：任務(wù)：研究縱斷面線形的幾何構(gòu)成及其大小與長度。研究縱斷面線形的幾何構(gòu)成及其大小與長度。 n依據(jù)：依據(jù)：汽車的動力特性、道路等級、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件以及工程經(jīng)濟(jì)性汽車的動力特性、道路等級、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件以及工程經(jīng)濟(jì)性 等。等。 n路線縱斷面圖構(gòu)成：路線縱斷面圖構(gòu)成： 地面線地面線：它是根據(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；：它是根據(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； 設(shè)計(jì)線：設(shè)計(jì)線：路線上各點(diǎn)路基設(shè)計(jì)高程的連線。路線上各點(diǎn)路基設(shè)計(jì)高程的連線。 n地面

3、線地面線：它是根據(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；它是根據(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； n設(shè)計(jì)線：設(shè)計(jì)線：路線上各點(diǎn)路基設(shè)計(jì)高程的連線。路線上各點(diǎn)路基設(shè)計(jì)高程的連線。 路線縱斷面圖構(gòu)成：路線縱斷面圖構(gòu)成： n地面高程地面高程（標(biāo)高）（標(biāo)高） ：中線上地面點(diǎn)高程。：中線上地面點(diǎn)高程。 n設(shè)計(jì)高程設(shè)計(jì)高程（標(biāo)高）（標(biāo)高） ：即路基設(shè)計(jì)高程（標(biāo)高）即路基設(shè)計(jì)高程（標(biāo)高） n地面線：地面線：它是根據(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；它是根據(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； n設(shè)計(jì)線：設(shè)計(jì)線：路線上各點(diǎn)路基設(shè)計(jì)高程的連線。路線上各點(diǎn)路基設(shè)計(jì)高程的連線。

4、(1)新建公路：高速公路和一級公路宜采用中央分隔帶的外側(cè)邊緣標(biāo)高；新建公路：高速公路和一級公路宜采用中央分隔帶的外側(cè)邊緣標(biāo)高； 二級公路、三級公路、四級公路宜采用路基外邊緣標(biāo)高，二級公路、三級公路、四級公路宜采用路基外邊緣標(biāo)高， （路基未設(shè)加寬超高前的路肩邊緣的高程）。（路基未設(shè)加寬超高前的路肩邊緣的高程）。 (2)改建公路：宜按新建公路的規(guī)定執(zhí)行，改建公路：宜按新建公路的規(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 。 n路基高度：路基高度：橫斷面上設(shè)計(jì)高程與地面高程之高差。橫斷面上設(shè)計(jì)高程與地面高程之高差。 路堤：高差路堤

5、：高差0，即設(shè)計(jì)高大于地面高，即設(shè)計(jì)高大于地面高 路塹：高差路塹：高差0，即設(shè)計(jì)高小于地面高，即設(shè)計(jì)高小于地面高 n縱斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容縱斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容：坡度及坡長設(shè)計(jì)：坡度及坡長設(shè)計(jì) 豎曲線設(shè)計(jì)豎曲線設(shè)計(jì) 路線縱斷面圖構(gòu)成：路線縱斷面圖構(gòu)成： n地面高程地面高程（標(biāo)高）（標(biāo)高） ：中線上地面點(diǎn)高程。：中線上地面點(diǎn)高程。 n設(shè)計(jì)高程設(shè)計(jì)高程（標(biāo)高）（標(biāo)高） ：即路基設(shè)計(jì)高程（標(biāo)高）即路基設(shè)計(jì)高程（標(biāo)高） 4.2.1 4.2.1 縱縱坡設(shè)計(jì)的一般要求坡設(shè)計(jì)的一般要求 n（1）縱坡設(shè)計(jì)必須滿足）縱坡設(shè)計(jì)必須滿足標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)規(guī)定。的各項(xiàng)規(guī)定。 n（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

6、平順）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。性，起伏不宜過大和過于頻繁。 n（3）設(shè)計(jì)應(yīng)對沿線地形、地質(zhì)、水文、地下管線、氣候和排水等綜合考）設(shè)計(jì)應(yīng)對沿線地形、地質(zhì)、水文、地下管線、氣候和排水等綜合考 慮，并根據(jù)需要采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，以保證道路的穩(wěn)定與通暢。慮，并根據(jù)需要采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，以保證道路的穩(wěn)定與通暢。 n（4）一般情況下縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少土石方和其它工程數(shù)量，以降低造）一般情況下縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少土石方和其它工程數(shù)量，以降低造 價(jià)和節(jié)省用地。價(jià)和節(jié)省用地。 n（5）基本原則：）基本原則： 縱向填挖平衡設(shè)計(jì)縱向填挖平衡設(shè)計(jì)山嶺重丘

7、地形縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)考慮縱向填挖平衡，盡量使挖山嶺重丘地形縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)考慮縱向填挖平衡，盡量使挖 方運(yùn)作就近路段填方，以減少借方和廢方。方運(yùn)作就近路段填方，以減少借方和廢方。 包線設(shè)計(jì)包線設(shè)計(jì)平原微丘地形應(yīng)滿足最小填土高度要求，以保證路基穩(wěn)定。平原微丘地形應(yīng)滿足最小填土高度要求，以保證路基穩(wěn)定。 n（6）對高速公路、一級公路，應(yīng)考慮通道、農(nóng)田水利等方面的要求，低）對高速公路、一級公路，應(yīng)考慮通道、農(nóng)田水利等方面的要求，低 等級公路，應(yīng)注意考慮民間運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)機(jī)械等方面的要求。等級公路，應(yīng)注意考慮民間運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)機(jī)械等方面的要求。 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)對縱坡設(shè)計(jì)的規(guī)定：對縱坡設(shè)計(jì)的規(guī)定： l最大縱坡最大縱坡 l最小縱坡

8、最小縱坡 l高原縱坡折減高原縱坡折減 l坡長限制坡長限制 l緩和坡段緩和坡段 l平均縱坡平均縱坡 l合成坡度合成坡度 4.2.2 4.2.2 最大縱坡最大縱坡 l最大縱坡最大縱坡：在縱坡設(shè)計(jì)時各級道路允許使用的最大坡度值。：在縱坡設(shè)計(jì)時各級道路允許使用的最大坡度值。 l影響因素：影響因素： u 汽車的動力特性：汽車在規(guī)定速度下的爬坡能力。汽車的動力特性：汽車在規(guī)定速度下的爬坡能力。 u 道路等級：等級高，行駛速度大，要求坡度阻力盡量小。道路等級：等級高，行駛速度大，要求坡度阻力盡量小。 u 自然條件：海拔高程、氣候（積雪寒冷等）。自然條件：海拔高程、氣候（積雪寒冷等）。 l 縱坡度大小的優(yōu)劣：

9、縱坡度大小的優(yōu)劣： u 坡度大：行車?yán)щy：上坡速度低，下坡較危險(xiǎn)。坡度大：行車?yán)щy：上坡速度低，下坡較危險(xiǎn)。 u 山區(qū)公路可縮短里程，降低造價(jià)。山區(qū)公路可縮短里程，降低造價(jià)。 u 坡度?。盒旭偹俣雀?，路線里程增加坡度?。盒旭偹俣雀?，路線里程增加 l各級公路最大縱坡的規(guī)定各級公路最大縱坡的規(guī)定: 1高原為什么縱坡要折減？高原為什么縱坡要折減？ l在高海拔地區(qū)，困空氣密度下降而使汽車發(fā)動機(jī)的功率、汽車的驅(qū)動在高海拔地區(qū)，困空氣密度下降而使汽車發(fā)動機(jī)的功率、汽車的驅(qū)動 力以及空氣阻力降低，導(dǎo)致汽車的爬坡能力下降。力以及空氣阻力降低，導(dǎo)致汽車的爬坡能力下降。 l另外，汽車水箱中的水易于沸騰而破壞冷卻系

10、統(tǒng)。另外，汽車水箱中的水易于沸騰而破壞冷卻系統(tǒng)。 2規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： l設(shè)計(jì)速度小于或等于設(shè)計(jì)速度小于或等于80kmh位于海拔位于海拔3000m以上高原地區(qū)的公路，以上高原地區(qū)的公路， 最大縱坡應(yīng)按表最大縱坡應(yīng)按表4.2.2的規(guī)定予以折減。最大縱坡折減后若小于的規(guī)定予以折減。最大縱坡折減后若小于4， 則仍采用則仍采用4。 4.2.3 4.2.3 高原縱坡折減高原縱坡折減 4.2.4 4.2.4 理想的最大縱坡和不限長度的最大縱坡理想的最大縱坡和不限長度的最大縱坡 n1. 理想的最大縱坡理想的最大縱坡i1：是指設(shè)計(jì)車型即載重車在油門全開的情況下，持：是指設(shè)計(jì)車型即載重車在油門全開的情況下，持

11、 續(xù)以續(xù)以V1等速行駛所能克服的坡度。等速行駛所能克服的坡度。 nV1取值，對低速路為設(shè)計(jì)速度，高速路為上述載重車的最高速度。取值，對低速路為設(shè)計(jì)速度，高速路為上述載重車的最高速度。 n 2.不限長度的最大縱坡不限長度的最大縱坡i2：以容許速度：以容許速度V2等速行駛所能克服的坡度。等速行駛所能克服的坡度。 n容許速度容許速度V2：不同等級的道路容許速度應(yīng)不同，其值一般應(yīng)不小于設(shè)計(jì)：不同等級的道路容許速度應(yīng)不同，其值一般應(yīng)不小于設(shè)計(jì) 速度的速度的1/22/3（高速路取低限，低速路取高限）。（高速路取低限，低速路取高限）。 0 11 dt dv dt dv g ifD令， fDi 11 fDi

12、22 n最小縱坡最小縱坡：各級公路在特殊情況下容許使用的最小坡度值。各級公路在特殊情況下容許使用的最小坡度值。 n最小縱坡值：最小縱坡值：0.3%，一般情況下，一般情況下0.5%為宜。為宜。 n適用條件適用條件：橫向排水不暢路段：長路塹、橋梁、隧道、設(shè)超高的平曲線、橫向排水不暢路段：長路塹、橋梁、隧道、設(shè)超高的平曲線、 路肩設(shè)截水墻等。路肩設(shè)截水墻等。 n 當(dāng)必須設(shè)計(jì)平坡（當(dāng)必須設(shè)計(jì)平坡（0%）或小于）或小于0.3%的縱坡時，邊溝應(yīng)作縱向排水設(shè)計(jì)。的縱坡時，邊溝應(yīng)作縱向排水設(shè)計(jì)。 n 在彎道超高橫坡漸變段上，為使行車道外側(cè)邊緣不出現(xiàn)反坡，設(shè)計(jì)最小在彎道超高橫坡漸變段上，為使行車道外側(cè)邊緣不出現(xiàn)

13、反坡，設(shè)計(jì)最小 縱坡不宜小于超高允許漸變率?？v坡不宜小于超高允許漸變率。 n 干旱少雨地區(qū)最小縱坡可不受上述限制。干旱少雨地區(qū)最小縱坡可不受上述限制。 4.2.5 4.2.5 最小縱坡最小縱坡 n 內(nèi)容：最小坡長限制：任何路段內(nèi)容：最小坡長限制：任何路段 最大坡長：陡坡路段最大坡長：陡坡路段 1 1最小坡長限制最小坡長限制 n標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，各級公路最短坡長不應(yīng)小于規(guī)定，各級公路最短坡長不應(yīng)小于2.5Vm。 n 城市道路最小坡長按表城市道路最小坡長按表4.2.4選用。選用。 4.2.6 4.2.6 坡長限制坡長限制 n 內(nèi)容：最小坡長限制：任何路段內(nèi)容：最小坡長限制：任何路段 最大坡長：陡坡路段

14、最大坡長：陡坡路段 1 1最小坡長限制最小坡長限制 n標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，各級公路最短坡長不應(yīng)小于規(guī)定，各級公路最短坡長不應(yīng)小于2.5Vm。 n 城市道路最小坡長按表城市道路最小坡長按表4.2.4選用。選用。 4.2.6 4.2.6 坡長限制坡長限制 n最大坡長限制是指控制汽車在坡道上行駛，當(dāng)車速下降到最低允許速度最大坡長限制是指控制汽車在坡道上行駛，當(dāng)車速下降到最低允許速度 時所行駛的距離。時所行駛的距離。 n標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定各級公路最大坡長限制。規(guī)定各級公路最大坡長限制。 2 2最大坡長限制最大坡長限制 n 內(nèi)容：最小坡長限制：任何路段內(nèi)容：最小坡長限制：任何路段 最大坡長：陡坡路段最大坡長：陡坡路

15、段 1 1最小坡長限制最小坡長限制 n標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，各級公路最短坡長不應(yīng)小于規(guī)定，各級公路最短坡長不應(yīng)小于2.5Vm。 n 城市道路最小坡長按表城市道路最小坡長按表4.2.4選用。選用。 4.2.6 4.2.6 坡長限制坡長限制 n最大坡長限制是指控制汽車在坡道上行駛，當(dāng)車速下降到最低允許速度最大坡長限制是指控制汽車在坡道上行駛，當(dāng)車速下降到最低允許速度 時所行駛的距離。時所行駛的距離。 n標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定各級公路最大坡長限制。規(guī)定各級公路最大坡長限制。 n 城市道路最大坡長按表城市道路最大坡長按表4.2.6選用。選用。 2 2最大坡長限制最大坡長限制 4.2.7 4.2.7 緩和坡段緩和坡段 標(biāo)

16、準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，規(guī)定，連續(xù)上坡連續(xù)上坡（或下坡）時，應(yīng)在不大于表或下坡）時，應(yīng)在不大于表4.24.2.5所規(guī)定的縱所規(guī)定的縱 坡長度范圍內(nèi)設(shè)置緩和坡段。坡長度范圍內(nèi)設(shè)置緩和坡段。 縱坡：應(yīng)不大于縱坡：應(yīng)不大于3， 長度：應(yīng)符合縱坡長度：應(yīng)符合縱坡最小最小長度的規(guī)定。長度的規(guī)定。 線形：線形：宜采用直線線形。在地形困難路段可采用曲線；但曲線半徑宜采用直線線形。在地形困難路段可采用曲線；但曲線半徑 較小時，緩和坡段長度應(yīng)增加?；仡^曲線段不能作為緩和坡段。較小時，緩和坡段長度應(yīng)增加?；仡^曲線段不能作為緩和坡段。 4.2.8 4.2.8 平均縱坡平均縱坡 n平均縱坡：指一定長度的路段縱向所克服的高差平均縱

17、坡：指一定長度的路段縱向所克服的高差H與路線長度與路線長度L之比（連之比（連 續(xù)升坡或降坡路段）。續(xù)升坡或降坡路段）。 L H i 平 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：規(guī)定： 二、三、四級公路越嶺路線連續(xù)上坡二、三、四級公路越嶺路線連續(xù)上坡(或下坡或下坡)路段，相對高差為路段，相對高差為 200500m時，平均縱坡不應(yīng)大于時，平均縱坡不應(yīng)大于5.5； 相對高差大于相對高差大于500m時，平均縱坡不應(yīng)大于時，平均縱坡不應(yīng)大于5。 任意連續(xù)任意連續(xù)3km路段平均縱坡不應(yīng)大于路段平均縱坡不應(yīng)大于5.5。 城市道路的平均縱坡按上述規(guī)定減少城市道路的平均縱坡按上述規(guī)定減少1.0%。 對于海拔對于海拔3000m以上的高原以

18、上的高原地區(qū)，平均縱坡應(yīng)較規(guī)定值減少地區(qū)，平均縱坡應(yīng)較規(guī)定值減少0.5% 1.0%。 控制作用：控制作用：越嶺路段長度越嶺路段長度 平 i H L n1.1.定義：合成坡度是指由路線縱坡與彎道超高橫坡或路拱橫坡組合而成定義：合成坡度是指由路線縱坡與彎道超高橫坡或路拱橫坡組合而成 的坡度，其方向即流水線方向。的坡度，其方向即流水線方向。 n合成坡度的計(jì)算公式為合成坡度的計(jì)算公式為： 4.2.9 4.2.9 合成坡度合成坡度 22 zh iiI 式式中：中：I合成坡度（合成坡度（%）；）； ih超高橫坡度或路拱橫坡度（超高橫坡度或路拱橫坡度（%）；）； iz路線設(shè)計(jì)縱坡坡度（路線設(shè)計(jì)縱坡坡度（%）

19、。）。 2合成坡度指標(biāo)合成坡度指標(biāo) （1）最大允許合成坡度值：最大允許合成坡度值： （1 1）最大允許合成坡度值：最大允許合成坡度值： u 當(dāng)陡坡與小半徑平曲線重合時，在條件許可的情況下，以采用較小的合當(dāng)陡坡與小半徑平曲線重合時，在條件許可的情況下，以采用較小的合 成坡度為宜。成坡度為宜。 u 特別是下述情況，其合成坡度必須小于特別是下述情況，其合成坡度必須小于8%8%。 在冬季路面有積雪結(jié)冰的地區(qū)；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；自然橫坡較陡峻的傍山路段； 非汽車交通比率高的路段。非汽車交通比率高的路段。 （2 2）最小合成坡度：）最小合成坡度： n最小合成坡度不宜小

20、于最小合成坡度不宜小于0.5%0.5%。 n當(dāng)合成坡度小于當(dāng)合成坡度小于0.50.5時，應(yīng)采取綜合排水措施，以保證路面排水暢通。時，應(yīng)采取綜合排水措施，以保證路面排水暢通。 4.2.9 4.2.9 合成坡度合成坡度 n 最大值：控制陡坡與急彎的重合；最大值：控制陡坡與急彎的重合； n 最小值：最小值：控制控制平坡與設(shè)超高平曲線的配合。平坡與設(shè)超高平曲線的配合。 n例如：某二級公路，有一平曲線半徑為例如：某二級公路，有一平曲線半徑為250m250m，超高橫坡，超高橫坡為為8%8%，該路段縱，該路段縱 坡度為坡度為4.8%4.8%，則合成坡度為，則合成坡度為： %.iiI zh 9339480080 2222 3. 合成坡度指標(biāo)的控制作用合成坡度指標(biāo)的控制作用 ： n受合成坡度控制的最大縱坡：受合成坡度控制的最大縱坡： n積雪寒冷地區(qū)，最大超高橫坡積雪寒冷地區(qū)，最大超高橫坡為為6%，最大合成坡度為，最大合成坡度為8%， n則則各級公路容許在平曲線處（各級公路容許在平曲線處（超高橫坡超高橫坡為為6%）使用的最大縱坡為：）使用的最大縱坡為： %.iIi h 295060080 2222 max 4.2.9 4.2.9 合成坡度合成坡度 結(jié)結(jié) 論論 l1. 路線的縱斷面測定方法：路線的縱斷面測定方法： u路線縱斷面是指沿