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道路勘测设计 苏 彬 彬 福建林业职业技术学院 第三章第三章纵断面设计纵断面设计 第三章 纵断面设计 第一节 概述 一、线路纵断面 名词解释： 1、线路纵断面：公路中线在竖向切面的投影。 反映（上坡、下坡、平坡、竖曲线） 2、纵断面图：体现线路的起伏，纵坡的大小、填高挖深。 3、地面线：通过路中线的原地面标高的连线。 4、设计线：路肩边缘标高的连线。 5、地面标高：地面线上各点标高。 6、设计标高：设计线上各点标高。 7、施工高度：设计高地面高 8、填高挖深：设计高地面高填（路堤） 设计高r加速 p200m i平均近5.5%为宜；任何相 连5km5.5%；困难地段任何相连3km6%。 四、坡长限制（最大坡长） “缓坡宜长，陡坡宜短”、“三里坡，一里平”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。 1、理由：根据汽车的性能，过长陡坡对行车不利，上坡难 ，下坡更难，刹车多，易出事，对非机动车辆也不利。 2、规定：当纵坡5%时 纵坡 5i6 6i7 7i8 8i9 坡长限制 800m 500m 300m 200m 另：由几个连续大坡组合时，应按平均坡度验算最大坡长。 例：若6.5%用200m,接7.5%可用多少米? 五、最短坡长 1、理由：坡长太短，起伏大，易震荡，不舒适，来不及换档。 2、规定： 二 三 四 最小坡长 平 重 平 重 平 重 200 120 150 100 120 80 六、缓和坡段（休息坡） 1、理由：为换档方便 便于在此长度内加速和减速 便于停车检修 2、规定：当纵坡在5%时，接缓和坡断，其i不大于 3%，一般不小于100m，困难地不小于80m。 七、纵坡折减（半径小于50m的曲线上的纵坡） 1、理由：设超高后，增加了附加坡度。 增加了弯道的阻力，车转弯时将消耗牵引力， 使爬坡能力受影响。 海拔大于3000m时，空气稀薄，汽车牵引力下降 ，影响爬坡能力。 2、规定： r 15 20 25 30 40 50 纵坡折减 4% 3% 2.5% 2% 1.5% 1% 折减后若小于4%,仍用4%. 八、爬坡车道：只在高速公路和一级公路有，为解 决通过能力而设置，在其它公路一般不设置。 公路工程技术标准规定，高速公路和一级公路，当纵坡 大于4%时，可设置爬坡车道其宽度一般为3.5m。 问题:1、最大纵坡制定时应考虑哪几个因素。 2、何为平均纵坡，有何规定。 3、为什么要纵坡折减。 第四节 纵坡设计的原则和方法 一、纵断面设计的原则 （一）满足规程的各项规定：最大纵坡；最小纵坡；平均纵坡 ；最大最小坡长；缓和坡段；纵坡折减。 （二）路基最小填土高度 1、洪水位以上0.5m。 2、潮湿地带，地下水位较高，最小填土0.5m。 3、（暗涵）最小填土高度0.5m （三）大中桥尽量设计为平坡（当必须用纵坡时不宜超过4%， 位于村镇附近不超过3%）。 （四）平面交叉 1、公路与公路：尽量在水平段相交，紧接水平段的纵坡一般 3%，困难地段5%。 2、铁路与公路：交叉两端应设有13m的水平段的纵坡上。 （五）在纵向移挖作填时，争取填挖平衡，减少借方和弃方。 1、当山坡坦于1：2.5时,半挖半填。 2、当山坡陡于1：1.5时，全挖。 3、当地质不良（滑坡），全填。 二、纵坡设计（拉坡）方法 注意三点： 1、拉坡由选线人员担任，因其更明了地形情况，可 根据选线时预先布置的纵坡来拉。 2、陡坡地段要核对横断面，要把控制断面可能填或 最少需要挖的尺寸标在纵断图上。 3、地质、桥涵人员提供设计资料和意见 。 （一）标出高程控制点（直接影响纵坡设计 标高的点） 据选线记录和野外调查资料，在纵断图上标出沿线各控 制点的位置及所需要的标高。 1、控制性控制点公路起终点；垭口；桥梁；地质不良地 段最小填土标高；灌溉涵洞；沿河线的洪水位；路线交叉点 作为控制坡度的依据。 2、经济性控制点横断面上各断面的经济中心填挖值，作 为拉坡参考。 o填挖平衡点（经济点） x控制点 只能上 只能下 挡土墙 点位保留，以便查考，整图上墨时去掉。 （二）试定纵坡 1、据定线意图（如大坡抢占有利地形，平直段可陡，弯曲段 应缓） 技术指标 行车要求（线型平顺，纵坡均衡，三面协调） 控制点的要求（技术点，经济点） 地面线的情况（纵向填挖平衡，减少工程量） 2、以控制点为控制，又要满足大多数的经济点的要求。若二 者的矛盾较大，进一步研究控制点能否有所改动的余地，并估 计到改动后引起的结果，最后再定坡。 3、不能仅从一头向前定坡，要前后照顾，交出变坡点。先画 能符合几个控制点的某一段线，再画能符合其它控制点的某一 段线，二段线相交得出变坡点。（尽量落在10m的桩上） （三）调整纵坡 比较：所定坡度与野外定线坡度比较，二者基本相符。 检查：检查纵坡度；坡长；纵坡折减及与平曲线配合是否适宜。 注意：坡长不能太碎，变坡点在10m桩上。 1、调整的方法： 抬高坡线 降低坡线 延长坡线 缩短坡线 6% 加大坡度 5% 7.5% 减少坡度 6.5% 2、调整原则：调整时应以少脱离控制点，少 变动填挖为原则，以便调整后的纵坡与试定 的纵坡相符合。 例： 200m 68% 交三级重丘，困难地带 200m 75% r=30 r=20 r=40 （四）根据横断面重点核对 1、从纵断面图上直接读出填挖高度 检查：重要控制点；填挖较大处；挡土墙 2、检查结果，若：填挖过多（图3）；坡角交不上 地面线（图4）；挡土墙工程过大（图5）；避免超 高加宽后出现挡土墙（图6） 则：再调整 （五）确定纵坡 用三角板推出纵坡度（取小数点后一位），计算 出变坡点标高。 三、注意事项： 1、回头曲线地段先确定此段坡度，然后向二端分定。大中 桥 （平坡） 2、桥头设竖曲线时（图7）： 3、避免驾驶只能看到近处或远处，而看不到凹出。（图8） 4、避免竖曲线顶点设在平曲线起点处，易出事。（图9） 5、避免竖曲线顶点设在急弯上。 凸形：视力线得不到引导，看不到平曲线的变化，尤其夜 间灯射空，造成急弯方向盘。 凹形：a；汽车在加速时，急转弯。 b：错觉（把上坡看成过大）（图10） c：车身觉察不出下坡，而认为是上坡，过分加速。 6、避免将竖曲线顶部设在反向曲线转向处。（图11） 因：视线得不到引导，到竖曲线顶部才开始转弯。 问题：1、纵坡拉坡设计的步骤。 2、高程控制点。 3、拉坡设计应注意的事项。 桥二端点到竖曲线的起终点的距离大于10m。 曲线 大于10m 桥 大于10m 曲线 （高速时开始转弯） 顶点 平曲线线 竖曲线 起点 反向转弯处 顶点 竖曲线 平曲线 第五节 竖曲线 在纵坡变坡点处，考虑视距要求和行车的平稳，设置竖曲线予以 缓和。 一、竖曲线的基本要素 i1 i i2 i 1、变坡角：i= i1 i2 i1，i2带符号，上坡时为“+”，小坡为“” i为“+”时 凸形曲线 i为“”时 凹形曲线 当 i2%时应设竖曲线 2、半径r 尽量采用大半径 采用50m的倍数 r最小=500m 3、切线长：t=t1=t2=l/2=r*i/2 4、曲线长：l= r*i=2t 5、外距： e=t2 /2r 6、距起点x处的标高 y=x2 /2r 设计时 凸形：设计高=切线高y 凹形：设计高=切线高+y 二、计算实例 例1、已知i1=+0.075, i2=0.09,变坡点桩号0+280，高程 215，r=500m,求曲线内0+240，0+260，0+280， 0+300，0+320的设计标高。 解：i= i1 i2=+0.165 为凸竖曲线 t=r*i/2=500*0.165/2=41m e=t2/2r=412/2*500=1.68 起点桩号：k0+02841=k0+239;终点桩号： k0+028+41=k0+321 公式：设计高=切线高y 桩号xy切线高设计高 0+23900 +24010212212 +26021044213521306 +2804116821521332 +30021044213221276 +3201021142114 +32100 竖曲线最小半径及最小长度 二三四 平重平重平重 凸形 极限3004501400250450100 一般45007002000400700200 凹形 极限20004501000250450100 一般30007001500400700200 最小长度703550253520 设v804060304020 作业： 1、已知i1=+0.06, i2=0.045，变坡点的桩 号2+600，高程185，r=700求曲线内每隔 10m的设计高。 2、已知i1=0.09, i2=0.015，变坡点的桩 号5+450，高程503.84，r=1500,求曲线内每 隔20m的设计高。 3、已知i1=0.09, i2=0.03，变坡点的桩号 0+360，高程207.80，r=500 求曲线内每隔 10m的设计高。 第六节 纵断面线形及其与平面线形的组合 纵断面线形设计要素：是从汽车动力学出发的最低要素，只 宜在工程受限情况下采用。条件允许时应选用比前几节讲的最小 值大得多的指标。 在技术经济适宜的情况下，还应顾及驾驶员视觉和心理上的 要求（保证行车有足够的安全感；舒适感和视觉美感。 一、纵断面线形组合 1、纵断面线形应适应地形并使其平顺，避免起伏坡。 2、纵坡起伏不宜过大或过于频繁，尽力避免采用极限纵坡。 缓坡宜长，陡坡宜短 对坡度、坡长、缓和坡段的规定 越岭线将最陡的坡放在山脚，近垭口处纵坡放缓（保视距） 连续升、降坡时要避免反坡。 3、避免只能看到近处和远处，而看不到中凹处 引起视觉中断和不安。 4、避免断背竖曲线（直线太短） 宁可改为一个单曲线或复曲线 视线不顺畅，直线好像浮在上面 二、纵断面线形与平面线形的组合 基本原则： 1、视觉要自然诱导驾驶员的视线，保证视觉连续性 。 2、平纵指标应大小均衡，使线形在视觉、心理上保 持协调。 3、选择组合得当的合成坡度，以利排水和安全。 最大合成坡度不宜大于8% 最小合成坡度不宜小于0.5% （一）竖曲线与平曲线的组合 (1)平、竖曲线大半径时，使平、竖曲线重合，并平大于竖。 优点：有利于视线诱导；有利于行车的安全；线性舒美。 平曲线比凸形竖曲线长度（一端）大20100m。 当平、竖r较小时，不得重叠组合。 车速 120 100 80 60 40 30 20 平r 1000 700 400 200 100 50 50 竖r 15000 10000 5000 2500 2000 1500 1000 （2）避免将小半径平曲线起（终）点，放在竖曲线顶部或 底部，不宜竖曲线顶部设在反向曲线拐点处。 （3）平、竖曲线大小应保持均衡（1：1020） 一个长平曲线包含二个竖曲线，或一个长竖曲线包含二个 平曲线都不是理想的组合，视觉上别扭，平、竖曲线重合时 半径之比为1：1020。 （4）若组合无法得当，且二者半径都小于界限值， 则将平、竖曲线拉开距离（竖曲线设在直线段上， 平曲线设在直坡上）。 （5）暗弯凸曲线 明弯凹曲线 合理 暗凹 明凸 不宜 （二）纵断面与长直线的组合 1、直坡配合长直线：线形单调，行车疲劳，易超速行驶。 2、直