第三章縱斷面設(shè)計(jì)

道路勘測(cè)設(shè)計(jì)

（第三章縱斷面設(shè)計(jì)）

2014.2

本章主要內(nèi)容：

縱斷面的概念及組成要素

最大縱坡和最小縱坡坡長(zhǎng)限制和緩和坡段

平均縱坡和合成坡度豎曲線(xiàn)要素與豎曲線(xiàn)最小半徑縱斷面設(shè)計(jì)方法、步驟及成果

§3.1概述定義：沿道路中線(xiàn)豎向剖面的展開(kāi)圖即為路線(xiàn)縱斷面?？v斷面設(shè)計(jì)：研究路線(xiàn)線(xiàn)位高度及坡度、坡長(zhǎng)變化情況的過(guò)程。任務(wù)：研究縱斷面線(xiàn)形的幾何構(gòu)成及其大小與長(zhǎng)度。依據(jù)：汽車(chē)的動(dòng)力特性、道路等級(jí)、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件以及工程經(jīng)濟(jì)性等。地面線(xiàn)：它是根據(jù)中線(xiàn)上各樁點(diǎn)的高程而點(diǎn)繪的一條不規(guī)則的折線(xiàn)；設(shè)計(jì)線(xiàn)：路線(xiàn)上各點(diǎn)路基設(shè)計(jì)高程的連線(xiàn)。路線(xiàn)縱斷面圖構(gòu)成：地面高程（標(biāo)高）

：中線(xiàn)上地面點(diǎn)高程。設(shè)計(jì)高程（標(biāo)高）

：即路基設(shè)計(jì)高程（標(biāo)高）

地面線(xiàn)：根據(jù)中樁點(diǎn)的高程繪的一條折線(xiàn)；設(shè)計(jì)線(xiàn)：路線(xiàn)上各點(diǎn)路基設(shè)計(jì)高程的連線(xiàn)。變坡導(dǎo)線(xiàn)：變坡點(diǎn)間的連線(xiàn)路線(xiàn)縱斷面圖構(gòu)成：縱斷面設(shè)計(jì)線(xiàn)

直坡段坡度＝兩變坡高差/平距上坡為正下坡為負(fù)平坡為0坡長(zhǎng)：水平距離豎曲線(xiàn)段凸型豎曲線(xiàn)凹型豎曲線(xiàn)半徑R長(zhǎng)度L（水平距離）豎距h地面線(xiàn)：根據(jù)中樁點(diǎn)的高程繪的一條折線(xiàn)；設(shè)計(jì)線(xiàn)：路線(xiàn)上各點(diǎn)設(shè)計(jì)高程的連線(xiàn)。變坡導(dǎo)線(xiàn)：變坡點(diǎn)間的連線(xiàn)路線(xiàn)縱斷面圖構(gòu)成：地面高程：中線(xiàn)上地面點(diǎn)高程。設(shè)計(jì)高程：兩種規(guī)定公路：城市道路：設(shè)計(jì)標(biāo)高一般公路，路基未設(shè)加寬超高前的路肩邊緣的高程。設(shè)計(jì)標(biāo)高設(shè)分隔帶公路，一般為分隔帶外邊緣。設(shè)計(jì)標(biāo)高城市道路：行車(chē)道中線(xiàn)

中央分隔帶中線(xiàn)路基高度：橫斷面上設(shè)計(jì)高程與地面高程之高差。

路堤：設(shè)計(jì)高程大于地面高程。

路塹：設(shè)計(jì)高程小于地面高程?？v斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容：坡度及坡長(zhǎng)豎曲線(xiàn)路堤路塹第二節(jié)汽車(chē)的動(dòng)力特性與縱坡保證汽車(chē)在道路上行駛的穩(wěn)定性盡可能提高車(chē)速保證道路上的行車(chē)暢通盡量滿(mǎn)足行車(chē)舒適加速最快的汽車(chē)：Dauer962LeMans

產(chǎn)地：德國(guó)

出廠(chǎng)日期：1994年

0-100km/h耗時(shí)2.6秒

跑的最快的汽車(chē)：最高榮譽(yù)在1987年被奧斯莫比爾部奪得，他們研制的“航天技術(shù)1號(hào)”未來(lái)車(chē)在德克薩斯汽車(chē)測(cè)試場(chǎng)上創(chuàng)下了當(dāng)今447km/h的世界最高紀(jì)錄，享有“世界第一快車(chē)”的美稱(chēng)?！?.2汽車(chē)的動(dòng)力特性與縱坡§3.2汽車(chē)的動(dòng)力特性與縱坡一、驅(qū)動(dòng)力2.汽車(chē)的行駛阻力3）坡度阻力1）空氣阻力4）慣性阻力2）滾動(dòng)阻力道路阻力(N)汽車(chē)的總行駛阻力為道路阻力空氣阻力慣性阻力2.汽車(chē)的行駛阻力（三）汽車(chē)行駛條件①必要條件（即驅(qū)動(dòng)條件）―驅(qū)動(dòng)力必須能夠克服各項(xiàng)行駛阻力，②充分條件（附著條件）―驅(qū)動(dòng)力必須≤輪胎與路面間的附著力，。2汽車(chē)行駛的兩個(gè)條件1汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)方程式（四）汽車(chē)的動(dòng)力因數(shù)表征某型汽車(chē)在海平面高程上，滿(mǎn)載情況下，每單位車(chē)重克服道路阻力和慣性阻力的性能（五）汽車(chē)的行駛狀態(tài)汽車(chē)的行駛狀態(tài)有以下三種情況：加速行駛等速行駛減速行駛在動(dòng)力特性圖上，等速行駛的速度稱(chēng)為平衡速度。每一排檔都存在各自的最大動(dòng)力因數(shù)，與之對(duì)應(yīng)的速度稱(chēng)作臨界速度。（六）理想最大縱坡和不限長(zhǎng)度的最大縱坡理想最大縱坡

指設(shè)計(jì)車(chē)型即載重汽車(chē)在油門(mén)全開(kāi)的情況下，持續(xù)以理想速度V1等速行駛所能克服的坡度。不限長(zhǎng)度的最大縱坡允許車(chē)速由V1降到V2，以獲得較大坡度，在i2的坡道上，汽車(chē)將以V2的速度等速行駛。與容許速度V2相對(duì)應(yīng)的縱坡i2稱(chēng)為不限長(zhǎng)度的最大縱坡。（七）最大縱坡（maximumlongitudinalgradient）最大縱坡：縱坡設(shè)計(jì)時(shí)各級(jí)道路允許使用的最大坡度值。影響因素：

：汽車(chē)的動(dòng)力特性；道路等級(jí)；自然條件；工程、運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)注：城市道路相應(yīng)降低1%。特殊情況：（1）地形困難，增加1%（2）冰凍地區(qū)，不超過(guò)8%（3）大、中橋≤4%，橋頭引道≤5%（4）隧道內(nèi)≤3%（≤100m的除外）（5）非機(jī)動(dòng)車(chē)道：平原微丘區(qū)2~3%，山嶺重丘≤4~5%各級(jí)公路最大縱坡的規(guī)定設(shè)計(jì)速度（km/h）1201008060403020最大縱坡（%）3456789綜合考慮：交通組成、汽車(chē)性能、工程費(fèi)用和營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)二、坡長(zhǎng)限制

坡長(zhǎng)限制（gradelengthlimitation）

坡長(zhǎng)－－指變坡點(diǎn)與變坡點(diǎn)之間的水平長(zhǎng)度。（1）最大坡長(zhǎng)限制1)限制理由：（2）緩和坡段－－當(dāng)給車(chē)恢復(fù)速度的過(guò)程i≦3％，

l－符合最小坡長(zhǎng)要求。線(xiàn)形：宜采用直線(xiàn)。困難路段可用曲線(xiàn)；注：宜設(shè)在直線(xiàn)段或大半徑曲線(xiàn)上曲線(xiàn)半徑較小時(shí)，緩和坡段長(zhǎng)度應(yīng)增加。

回頭曲線(xiàn)段不能作為緩和坡段。坡長(zhǎng)3最小坡長(zhǎng)限制1）理由：

①過(guò)短，則變坡點(diǎn)個(gè)數(shù)增加，行車(chē)時(shí)顛簸頻繁，影響行車(chē)平順性；②過(guò)短，則不能滿(mǎn)足設(shè)置最短豎曲線(xiàn)這一幾何條件的要求。2）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:各級(jí)公路最短坡長(zhǎng)不應(yīng)小于9－15s行程。

最小坡長(zhǎng)限制：任何路段最大坡長(zhǎng)：陡坡路段最小縱坡：

各級(jí)公路在特殊情況下容許使用的最小坡度值。最小縱坡值：0.3%，一般情況下0.5%為宜。適用條件：排水不暢路段：長(zhǎng)路塹、橋梁、隧道、設(shè)超高的平曲線(xiàn)等。當(dāng)必須設(shè)計(jì)平坡（0%）或小于0.3%的縱坡時(shí)，邊溝應(yīng)作縱向排水設(shè)計(jì)。干旱少雨地區(qū)最小縱坡可不受上述限制。最小縱坡（minimumlongitudinalgradient）平均縱坡（averagegradient）

1）平均縱坡----指一定路線(xiàn)長(zhǎng)度范圍內(nèi)，路線(xiàn)兩端點(diǎn)的高差與路線(xiàn)長(zhǎng)度的比值。二、三、四級(jí)公路越嶺線(xiàn)的平均縱坡：2）相關(guān)規(guī)定①相對(duì)高差200～500m不應(yīng)大于5.5％②相對(duì)高差>500m不應(yīng)大于5％

臺(tái)階式HL注意：任何相連3km路段的平均縱不應(yīng)大于5.5％。（1）合成坡度－－－道路在平曲線(xiàn)路段，若縱向有縱坡且橫向又有超高時(shí)，則最大坡度在縱坡和超高橫坡所合成的方向上，這時(shí)的最大坡度稱(chēng)為合成坡度。

（2）對(duì)合成坡度的限制

控制陡坡與急彎的重合；

平坡與設(shè)超高平曲線(xiàn)的配合問(wèn)題。

合成坡度（resultantgradient）

§3.3豎曲線(xiàn)設(shè)計(jì)豎曲線(xiàn)：縱斷面上兩個(gè)坡段的轉(zhuǎn)折處，為了便于行車(chē)用一段曲線(xiàn)來(lái)緩和，稱(chēng)為豎曲線(xiàn)。變坡點(diǎn)：相鄰兩條坡度線(xiàn)的交點(diǎn)。坡度差：相鄰兩條坡度線(xiàn)的坡角差，通常用坡度值之差代替，用ω表示

ω=i2-i1ω<0：凸形豎曲線(xiàn)：

ω>0：凹型豎曲線(xiàn)α1α2ωi1i2i3凹型豎曲線(xiàn)ω>0凸型豎曲線(xiàn)ω<0采用與地形條件吻合的指標(biāo)，顯得舒展自然1.豎曲線(xiàn)的計(jì)算HTHSyHnBPDnBPDn-1Hn-1inin-1in+1Lcz1Lcz2HT豎曲線(xiàn)上任意點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高的計(jì)算

[例]：某山嶺區(qū)一般二級(jí)公路，變坡點(diǎn)樁號(hào)為k5+030.00，高程為427.68m，i1=5%，i2=-4%，豎曲線(xiàn)半徑R=2000m。試計(jì)算豎曲線(xiàn)要素以及樁號(hào)為k5+000.00和k5+100.00處的設(shè)計(jì)高程。二、豎曲線(xiàn)的最小半徑

1.緩和沖擊在凹形豎曲線(xiàn)上是增重，在凸形豎曲線(xiàn)上是減重，確定豎曲線(xiàn)半徑時(shí)，對(duì)離心加速度應(yīng)加以控制。2.時(shí)間行程不過(guò)短3．滿(mǎn)足視距的要求凸形豎曲線(xiàn)的最小半徑和最小長(zhǎng)度

凹形豎曲線(xiàn)最小半徑和最小長(zhǎng)度

②跨線(xiàn)橋下行車(chē)視距要求

§3.4高等級(jí)道路上的爬坡車(chē)道§3.4高等級(jí)道路上的爬坡車(chē)道

1.設(shè)置爬坡車(chē)道的條件

爬坡車(chē)道-----（climbinglane）是陡坡路段主線(xiàn)行車(chē)道外側(cè)增設(shè)的供載重車(chē)行駛的專(zhuān)用車(chē)道。（1）公路1）沿上坡方向行駛載重汽車(chē)的行駛速度降低到表4-14的允許最低速度以下時(shí)，可設(shè)置爬坡車(chē)道。2）上坡路段的設(shè)計(jì)通行能力小于設(shè)計(jì)小時(shí)交通量時(shí)，應(yīng)設(shè)置爬坡車(chē)道。

2.爬坡車(chē)道的設(shè)計(jì)

（1）橫斷面組成

爬坡車(chē)道設(shè)于上坡方向主線(xiàn)行車(chē)道右側(cè)，寬度一般為3.5m，包括設(shè)于其左側(cè)路緣帶的寬度0.5m。

（2）橫坡度1）因?yàn)榕榔萝?chē)道的V比主線(xiàn)小，超高坡度較小，超高坡度的旋轉(zhuǎn)軸為爬坡車(chē)道內(nèi)側(cè)邊緣線(xiàn)。2）位于直線(xiàn)路段時(shí)，其橫坡度的大小同于主線(xiàn)路拱坡度，均采用直線(xiàn)式橫坡。

2.爬坡車(chē)道的設(shè)計(jì)

（3）平面布置與長(zhǎng)度總長(zhǎng)度由起點(diǎn)處漸變段長(zhǎng)度Ｌ1、爬坡車(chē)道的長(zhǎng)度L和終點(diǎn)處附加長(zhǎng)度Ｌ2（見(jiàn)表4.16）組成。

2.爬坡車(chē)道的設(shè)計(jì)

1、避險(xiǎn)車(chē)道定義在長(zhǎng)陡坡路段正線(xiàn)行車(chē)道下坡方向右側(cè)為失控車(chē)輛增設(shè)的專(zhuān)用車(chē)道。2、設(shè)置目的為防止連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡車(chē)輛在行駛中速度失控而造成事故。3、設(shè)置要求避險(xiǎn)車(chē)道的長(zhǎng)度根據(jù)主線(xiàn)下坡行駛速度、避險(xiǎn)車(chē)道縱坡和坡床集料而定。

§3.5避險(xiǎn)車(chē)道的設(shè)計(jì)網(wǎng)索避險(xiǎn)車(chē)道

JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=（1）準(zhǔn)備工作：應(yīng)收集有關(guān)設(shè)計(jì)資料：①里程樁號(hào)和地面高程；②平面設(shè)計(jì)成果；③沿線(xiàn)地質(zhì)資料等。點(diǎn)繪地面線(xiàn)，填寫(xiě)有關(guān)內(nèi)容?！?.6縱斷面設(shè)計(jì)方法與縱斷面設(shè)計(jì)圖

1.縱斷面設(shè)計(jì)（profiledesign）方法與步驟

（2）標(biāo)注高程控制點(diǎn)：

①路線(xiàn)起、終點(diǎn)；②越嶺啞口；③重要橋涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪線(xiàn)的洪水位；⑦隧道進(jìn)出口；⑧平面交叉和立體交叉點(diǎn)；⑨鐵路道口；⑩城鎮(zhèn)規(guī)劃控制標(biāo)高以及受其它因素限制路線(xiàn)必須通過(guò)的標(biāo)高控制點(diǎn)等。山區(qū)道路的“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”或“挖方點(diǎn)”等。

1.縱斷面設(shè)計(jì)方法與步驟

（1）準(zhǔn)備工作：應(yīng)收集有關(guān)設(shè)計(jì)資料：①里程樁號(hào)和地面高程；②平面設(shè)計(jì)成果；③沿線(xiàn)地質(zhì)資料等。點(diǎn)繪地面線(xiàn)，填寫(xiě)有關(guān)內(nèi)容。JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=

(2)標(biāo)注高程控制點(diǎn)：①路線(xiàn)起、終點(diǎn)；②越嶺啞口；③重要橋涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪線(xiàn)的洪水位；⑦隧道進(jìn)出口；⑧平面交叉和立體交叉點(diǎn)；⑨鐵路道口；⑩城鎮(zhèn)規(guī)劃控制標(biāo)高以及受其它因素限制路線(xiàn)必須通過(guò)的標(biāo)高控制點(diǎn)等。山區(qū)道路的“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”或“挖方點(diǎn)”等。JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=(3)試坡：根據(jù)地形起伏情況及高程控制點(diǎn)，初擬縱坡線(xiàn)。

JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=(4)調(diào)整：按平縱配合要求及《標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行情況等進(jìn)行檢查調(diào)整。

(3)試坡：根據(jù)地形起伏情況及高程控制點(diǎn)，初擬縱坡線(xiàn)。

(5)核對(duì)：典型橫斷面核對(duì)。(6)定坡：確定變坡點(diǎn)位置及變坡點(diǎn)高程或縱坡度。精度要求：變坡點(diǎn)樁號(hào)：一般要調(diào)整到10m的整樁號(hào)上坡度值：精確到小數(shù)點(diǎn)兩位，即0.00%變坡點(diǎn)高程：精確到小數(shù)點(diǎn)三位，即0.000中樁高程：精確到小數(shù)點(diǎn)兩位，即0.00JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=(4)調(diào)整：按平縱配合要求及《標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行情況等進(jìn)行檢查調(diào)整。

(3)試坡：根據(jù)地形起伏情況及高程控制點(diǎn)，初擬縱坡線(xiàn)。

JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=(5)核對(duì)：典型橫斷面核對(duì)。(6)定坡：確定變坡點(diǎn)位置及變坡點(diǎn)高程或縱坡度。(4)調(diào)整：按平縱配合要求及《標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行情況等進(jìn)行檢查調(diào)整。

(3)試坡：根據(jù)地形起伏情況及高程控制點(diǎn)，初擬縱坡線(xiàn)。

R=T=E=R=T=E=R=T=E=(7)豎曲線(xiàn)設(shè)計(jì)：確定半徑、計(jì)算豎曲線(xiàn)要素HR(5)核對(duì)：典型橫斷面核對(duì)。(6)定坡：確定變坡點(diǎn)位置及變坡點(diǎn)高程或縱坡度。(7)豎曲線(xiàn)設(shè)計(jì)：確定半徑、計(jì)算豎曲線(xiàn)要素(4)調(diào)整：按平縱配合要求及《標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行情況等進(jìn)行檢查調(diào)整。

(3)試坡：根據(jù)地形起伏情況及高程控制點(diǎn)，初擬縱坡線(xiàn)。

(8)設(shè)計(jì)高程計(jì)算：從起點(diǎn)由縱坡度連續(xù)推算變坡點(diǎn)設(shè)計(jì)高程；逐樁計(jì)算設(shè)計(jì)高程。變坡點(diǎn)樁號(hào)BPD變坡點(diǎn)設(shè)計(jì)高程H豎曲線(xiàn)半徑R縱斷面設(shè)計(jì)成果

§4.6縱斷面設(shè)計(jì)方法與縱斷面設(shè)計(jì)圖

2.縱斷面設(shè)計(jì)圖（verticalprofilemap）

（1）公路縱斷面設(shè)計(jì)圖直角坐標(biāo)

橫坐標(biāo)（里程及樁號(hào)）1：2000或

1：5000

縱坐標(biāo)（水準(zhǔn)高程）