003道路勘测设计第三章

道路勘测设计学时：46学时第三章纵断面设计第一节概述第二节汽车动力特性与纵坡第三节竖曲线第四节爬坡车道第五节避险车道第六节纵断面设计方法及纵断面图道路纵断面用曲面沿着道路中线竖向剖面1道路纵断面反映路线在纵断面上的形状、位置和尺寸的图形2道路纵断面图在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡度变化情况的过程3纵断面设计3纵断面设计道路的性质1）依据道路的等级地形地质水文路基稳定排水工程经济性汽车的动力特性3纵断面设计纵坡的大小2）任务纵坡的长短前后纵坡情况竖曲线半径大小与平面线形的组合关系纵断面线形的几何构成3纵断面设计纵坡合理3）结果线形平顺圆滑行车安全行车快速舒适工程费较省运营费较少理想线形4道路纵断面图构成4道路纵断面图构成沿中线竖直剖切再行展开的断面4.1道路纵断面一条有起伏的空间线根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线4.2地面线反映沿着中线地面地形的起伏变化情况线4道路纵断面图构成经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后设计人员定出一条具有规则形状的几何线4.3设计线由路线上各点路基设计高程相连反映道路路线的起伏变化情况由直线和曲线组成4道路纵断面图构成4.4地面高程中线上地面点高程4.5设计高程一般公路，路基未设加宽超高前路肩边缘的高程设分隔带公路，一般为分隔带外边缘4.6路基高度横断面上设计高程与地面高程之高差4道路纵断面图构成4.6路基高度横断面上设计高程与地面高程之高差1）路堤设计高程大于地面高程2）路堑设计高程小于地面高程4道路纵断面图构成4.7坡度坡度＝两变坡高差/平距4.8坡长变坡点与变坡点之间的水平距离4.9竖曲线半径长度4道路纵断面图构成5纵坡设计的基础知识路线纵断面线形布置包括路基设计标高、纵坡坡度、变坡点5.1路基设计标高1）新建公路的路基设计标高高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高二、三、四级公路采用路基边缘标高,在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高5纵坡设计的基础知识5.1路基设计标高1）新建公路的路基设计标高设计标高设计标高2）改建公路的路基设计标高一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用行车道中线处的标高5纵坡设计的基础知识5.1路基设计标高3）城市道路的路基设计标高一般指车行道中心标高5.2纵坡坡度纵坡度的表示方式用百分数上坡为正“+”，下坡为负“-”5纵坡设计的基础知识5.2纵坡坡度道路3%的纵坡对汽车行驶不造成困难小于3%的纵坡应考虑排水问题，应不小于最小纵坡的坡度大于5%的纵坡应慎重考虑5.3变坡点结合平面线形综合考虑5纵坡设计的基础知识5.4其他知识平面设计和纵断面设计应相互配合路基设计、桥涵设计及其他设计的基础设计包括纵坡设计和竖曲线设计纵断面图是道路设计文件的重要内容6最大纵坡指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值6.1定义是道路纵断面设计的重要控制指标6.2作用在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。6最大纵坡汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力6.3影响因素道路等级：等级高，行驶速度大，要求坡度阻力尽量小自然条件：海拔高程、气候（积雪寒冷等）坡度大:行车困难,上坡速度低，下坡较危险山区公路可缩短里程，降低造价6.4纵坡度大小的优劣6.5高原纵坡折减在高海拔地区，困空气密度下降而使汽车发动机的功率、汽车的驱动力以及空气阻力降低，导致汽车的爬坡能力下降1)原因位于海拔3000m以上的高原地区，各级公路的最大纵坡值应按表3-3的规定予以折减。折减后若小于4%，则仍采用4%2)《规范》规定汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统6最大纵坡6.6各级公路最大纵坡设计速度为120km／h、l00km／h、80km／h的高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1％公路改建中，设计速度为40km／h、30km／h、20km／h的利用原有公路的路段，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1％设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）34567896最大纵坡6.7城市道路最大纵坡海拔3000～4000m的高原城市的推荐值按表列数值减小1%积雪寒冷地区最大纵坡推荐值不得超过6％设计车速（km/h）806050403020最大纵坡推荐值（%）455.5678最大纵坡限制值（%）67896最大纵坡中大型桥梁上的纵坡不宜大于4%，桥头引道的纵坡不宜大于5%6.8其他说明位于市镇附近非汽车交通较多路段，桥上及桥头引道的纵坡不宜大于3%隧道内纵坡不应大于3%，不小于0.3%，紧接隧道口的路线纵坡应与隧道内相同非汽车交通较多路段，纵坡适当放缓：平原区不大于2～3%，山岭区不大于4～5%7坡长限制坡长是纵断面上相邻两变坡点间的长度7.1坡长主要是对较陡纵坡的最大长度和一般纵坡的最小长度加以限制7.2坡长限制最小坡长限制任何路段最大坡长陡坡路段7.3最大坡长汽车在长距离的陡坡上行驶时，行车速度会显著下降，甚至要换低速档克服坡度阻力，使车辆间相互干扰增加，通行能力下降多。易使水箱沸腾，爬坡无力1）限制最大坡长的原因下坡时，则因坡度过陡，坡段过长频繁刹车，影响行车安全7.3最大坡长纵坡长度限制主要是依据8t载重车（功率/重量比是9.3W/kg）的爬坡性能曲线，同时考虑坡底的入口速度与允许速度差确定的2）最大坡长限制计算与规定标准中所规定的坡长限制是变坡点间的直线距离标准采用入口的运行速度是通过调查得到的，允许速度差为20km/h7.3最大坡长3）《标准》规定各级公路最大坡长限制7.3最大坡长4）城市道路最大坡长5）其他规定高速公路2%的纵坡也不宜过长公路连续纵坡时，城市道路纵坡超过5%，应设置缓和坡段7.4缓和坡段对于上坡，当陡坡的长度达到限制坡长时，应安排一段缓坡，用以恢复在陡坡上降低的速度1）作用对于下坡，如缓坡满足了一定长度，就可不用制动，对操纵起缓冲作用，有利于行车安全连续上坡(或下坡)时，应在不大于表3.0.17-2所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段2）《标准》规定缓和坡段的纵坡应不大于3％，其长度应符合纵坡长度的规定7.4缓和坡段宜设置在直线或较大半径平曲线上3）设置要求地形困难时，可设在较小半径平曲线上，但缓坡长度应适当增加，以使缓和坡段端部的竖曲线位于小半径平曲线之外曲线半径较小时，缓和坡段长度应增加4）注意事项回头曲线段不能作为缓和坡段7.5最小坡长纵断面上若变坡点过多，纵向起伏变化频繁影响了行车的舒适和安全1）规定最小坡长的原因相邻变坡点之间的距离不宜过短，便插入适当的竖曲线来缓和纵坡的要求，同时也便于平纵面线形的合理组合与布置最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s的行程为宜2）最小坡长要求7.5最小坡长最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s的行程为宜2）最小坡长要求3）《规范》规定7.5最小坡长纵断面上若变坡点过多，纵向起伏变化频繁影响了行车的舒适和安全1）规定最小坡长的原因相邻变坡点之间的距离不宜过短，便插入适当的竖曲线来缓和纵坡的要求，同时也便于平纵面线形的合理组合与布置最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s的行程为宜2）最小坡长要求7.5最小坡长最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s的行程为宜2）最小坡长要求3）《规范》规定7.6组合坡长连续陡坡由几个不同受限坡度的坡段组合而成时，应按不同坡度的坡长限制折算确定超过坡长限制时，应设置缓和坡段如三级公路8%----300m6%----700m8%（120）+6%（？m）？=（1-120/300）*700=420m8最小纵坡各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值8.1定义0.3%，一般情况下0.5%为宜8.2最小纵坡值挖方路段8.3要求设置最小纵坡的路段设置边沟的低填方路段其它横向排水不畅的路段8最小纵坡横向排水不畅路段：长路堑、桥梁、隧道、设超高的平曲线、路肩设截水墙等8.4适用条件当必须设计平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时，边沟应作纵向排水设计在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率8最小纵坡高速公路的路面排水一般采用集中排水的方式，其直坡段或半径大于不设超高最小半径的路堤路段的最小纵坡仍应不小于0.3%。8.4适用条件干旱地区，以及横向排水良好、不产生路面积水的路段，也可不受此最小纵坡的限制当必须设计平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时，城市道路可采用锯齿形边沟或其他排水设施9平均纵坡一定长度的路段纵向所克服的高差与路线长度之比，是衡量纵面线形质量的一个重要指标9.1定义在山区高差较大地区，尽管最大纵坡、坡长限制、缓和坡段及最短坡长等均满足《标准》规定，但为了防止交替使用极限长度的最大纵坡和最短长度的缓坡形成“台阶式”纵断面线形，应对路线最高点与最低点之间的平均坡度加以限制，以提高行车质量9.2作用9平均纵坡汽车在长上坡上行驶，会长时间地使用二档，造成发动机长时间发热，导致车辆水箱沸腾；下坡则频繁刹车，司机驾驶紧张，也易引起不良后果9.2作用二、三、四级公路越岭路线连续上坡(或下坡)路段，相对高差为200～500m时，平均纵坡不应大于5.5％；相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5％9.3《标准》规定9平均纵坡任意连续3km路段平均纵坡不应大于5.5％9.3《标准》规定山城道路应控制平均纵坡越岭路线连续上坡(或下坡)路段，相对高差为200～500m时，平均纵坡不应大于4.5％；相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于4％任意连续3km路段平均纵坡不应大于4.5％10合成坡度合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度10.1定义将合成坡度控制在一定范围内，目的是控制急弯和陡坡的组合，防止车辆在弯道上行驶时由于合成坡度过大而引起的不适和危险10.2控制合成坡度的目的22hiiI10合成坡度10.3合成坡度指标1）最大允许合成坡度值最小合成坡度不宜小于0.5%2）最小合成坡度当合成坡度小于0.5时，应采取综合排水措施，以保证路面排水畅通10.3合成坡度指标控制陡坡与急弯的重合3）合成坡度指标的控制作用平坡与设超高平曲线的配合问题当陡坡与小半径平曲线重合时，在条件许可的情况下，以采用较小的合成坡度为宜10.3合成坡度指标特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%3）合成坡度指标的控制作用在冬季路面有积雪结冰的地区自然横坡较陡峻的傍山路段非汽车交通比率高的路段11竖曲线1）竖曲线：纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和11.1定义2）变坡点：相邻两条坡度线的交点3）变坡角：相邻两条坡度线的坡角差，通常用坡度值之差代替，用ω表示，即ω=i2-i1α1α2ωi1i2i3凹型竖曲线ω0凸型竖曲线ω011.2设置竖曲线的理由主要解决凸形竖曲线处视距不良的问题1）视距要求变坡点处用曲线圆滑连接2）行车平顺要求使路容不产生突变点、和缓、平顺、逐渐过渡3）路容美观要求11竖曲线缓冲作用：以平缓曲线取代折线可消除汽车在变坡点的突变11.3竖曲线的作用保证公路纵向的行车视距凸形：纵坡变化大时，盲区较大凹形：下穿式立体交叉的下线《规范》规定采用二次抛物线作为竖曲线的线形11.4竖曲线的线形抛物线的纵轴保持直立，且与两相邻纵坡线相切AB11.5竖曲线要素的计算设变坡点相邻两纵坡坡度分别为i1和i2，抛物线竖曲线有两种可能的形式1）竖曲线的基本方程式包含抛物线底（顶）部11.5竖曲线要素的计算设变坡点相邻两纵坡坡度分别为i1和i2，抛物线竖曲线有两种可能的形式1）竖曲线的基本方程式不含抛物线底（顶）部AB11.5竖曲线要素的计算2）竖曲线要素计算公式变坡点相邻两直坡段坡度分别为i1和i2（上坡为+，下坡为-），它们的代数差用ω表示，即ω为“+”时，凹形竖曲线ω为“－”时，凸形竖曲线12ii11.5竖曲线要素的计算2）竖曲线要素计算公式RLRxh22RTE2=211.5竖曲线要素的计算起点（终点）桩号＝变坡点桩号－（+）T3）竖曲线上高程计算起点高程＝变坡点高程±T·i（凸-，凹+）终点高程＝变坡点高程