路线纵断面设计.doc

路线纵断面设计1、假定条件 1.1 该地区为丘陵地形，地表主要为草植被覆盖；1.2 植被下面为第四系松散堆积物覆盖，以灰黑、灰白泥岩、粉砂岩、泥质沙岩为主。厚度在6.631米之间。1.3 本区属于自然区类划分，即大陆性亚寒带气候，降水主要集中在7、8、9月份。雨季中湿状态的临界高度为84cm，4、5月份发生雪融期潮湿状态的临界高度为56cm。2、设计要求2.1 根据平面定线的结果结合本次给定的条件设计两个断链之间的纵断面图；2.2 根据地面平曲线设计起点和中点的纵断面，选择填方材料并说明理由；2.3 绘图比例尺纵坐标为1:100，横坐标为1:5000，用B4纸绘制；2.4 规范设计格式、设计步骤、设计内容；2.5 所需材料:第一次的作业A3纸 笔记、参考书（露天矿线路工程、张达贤）。3、纵断面设计原则 3.1 纵断面设计应服从上位依据（总规、控规、可研、初设等作业批准的高程），根据所处的工作阶段取得可靠地定线依据；3.2 满足纵断面设计的技术标准，满足等级要求；衡；3.4 路基稳定，路基最小填土高度为84cm；3.5 保证市政管线的埋设、使用。管线覆土最小厚度0.7m。有时排水管控制了道路高度。4、设计步骤4.1 准备工作 在平面路线图上标注里程桩和百米标及其所处高程。本次设计总里程1470.8m，跨高程2.4m；共设置14个百米桩、26个里程桩，其中K0 K1 K2 K4 K7 K9 K11 K12 K13 K14 K15 K16 K18 K20 K23 K24为整桩，K3 K5 K6 K8 K10 K17 K19 K21 K22 K25 为特殊加点桩。4.2 标注特殊控制点1）路线起、终点，引起地形起伏大的变坡点； 2）标注控制点：影响纵坡设计的高程控制点（用高程表示）3）线路的起始点、导向线交点、地形边坡点、竖曲线的起始点（竖曲线的ZY-YZ）。 4）平面圆曲线的ZY-YZ点。 采用定直线等分定理将控制点、里程桩、变坡点、起终点、百米标的高程反映到纵断面图上。4.3 试坡 在已有的地形控制断面上，依据给定的技术标准按照最经济的方法填方，初步确定设计线路。根据所处地区的地标表土及周围填方材料初步绘制了一条即经济又合理的设计线，图中标明了设计线和地面线。地面线：根据中线上个装点的高程为点绘的一条不规则的折线，反映了沿途中线地面点的起伏变化情况（地面标高）。设计线：经过技术、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路基的起伏变化情况。4.4 调整按照运行中的各种指标限制坡度线长平台、平降、延伸、坡度折减。 4.4.1 纵坡限制 1）纵坡设计要求 1、必须满足标准规定 2、纵坡应该尽量平顺起伏不宜过大，纵坡设计应考虑填挖平衡 3、考虑沿线地形地质、水文等2）最大纵坡限制1、最大纵坡：指在纵坡设计时在保证满载自卸卡车正常爬坡的最大纵向坡度，是道路纵坡设计的极限值。2、说明：(1)露天矿允许最大纵坡为8%，考虑到路面质量一般为6%7%；(2)纵坡大小影响开拓系统的展线、工程量。3、优缺点：(1)充分利用矿用自卸卡车剩余功率大爬坡能力强的特点；(2)可以减少开拓工程量；(3)坡度大发动机处在全负荷状态，后燃严重，经济性下降；(4)重车爬坡轮胎受侵彻力大，易受热而发生热剥离；(5)在最大纵坡上卡车发生故障停车、起步风险大；(6)雨季容易发生轮胎打滑、侧滑影响行车安全。 4、最大纵坡设计时考虑的影响因素; （1）考虑汽车下坡是的安全性 （2）拖挂车的要求 （3）冰雪及雨滑时，汽车上下坡安全行驶的要求3）最小纵坡限制 为使道路上行车快速安全和畅通，为了保证排水，均应设置不小于0.3的纵坡。 3%以下纵坡的对卡车行驶不存在困难，即上坡不必换挡，下坡不必制动，3%的纵坡不作为设计坡度；最小纵坡为5%以上，但在露天矿坑内尽量提高坡度以提高运输效率和减少三角台阶的土方工程量；如果台阶并段采用了5%的纵坡大坡道，夜间行驶时司机易出现骤睡而引发重大事故，同时长大坡道也易造成发动机过热现象。4）坡长限制最小坡长限制 （1）理由：1、过短，则变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，影响行车平顺性；2、过短，则不能满足设置最短竖曲线这一几何条件的要求。（2）标准规定以计算行车速度行驶s的行程作为规定值。最大坡长限制（1）理由：如果台阶并段采用了纵坡大坡道，夜间行驶时司机易出现骤睡而引发重大事故，同时长大坡道也易造成发动机过热现象。持续下坡刹车频繁危及安全。（2）采用调查法确定一个坡长，一般尽量不要连续台阶连接。（3）影响因素1、动力特性爬坡能力 2、下坡安全（8%+ 事故多发 ）3、道路等级 4、自然条件 5）缓和破断 在纵断面设计中，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速度，同时考虑下坡安全的需要。 在缓坡上汽车将以加速行驶，因此缓坡的坡长应适应加速的需要。但实际设计中很难满足这个要求，标准规定缓和破段的纵坡应不大于3%，其长度不应小于最短坡长。本次设计路线纵断面坡度均在3%一下，对于露天矿运输部造成困难不作纵坡设计 4.4.2竖曲线限制 1）竖曲线：当纵断面两个转折线夹角代数差大于2%时，要在转折处设置一段能平滑过渡的曲线。 汽车行驶在纵坡变坡点时，为了缓和因车辆动能变化而产生的冲击功和保证视距，必须插入竖曲线。竖曲线一般采用圆曲线和二次抛物线两种。由于竖曲线的前后坡差很小，抛物线呈非常平缓的线形，因曲率变化较小，所以实际上同圆曲线几乎相同。在实际设计中，可根据计算的方便，采用抛物线或圆曲线。 2)竖曲线的作用和设计要求 作用：缓和纵向变坡处行车动量变化而产生的冲击作用，确定道路纵向行车视距，将竖曲线与平曲线恰当组合有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒服感。标准规定在变坡点处应设置竖曲线。 要求：在工程量允许的条件下，可以采用大的竖曲线半径；如果存在反向竖曲线，应设置一段不小于3s行车速度的路段。 3)竖曲线要素竖曲线要素的计算公式： 边坡角： 曲线长： 切线长： 外距： 纵距：4）竖曲线的最小半径限制1、缓和冲击：汽车在竖曲线上行驶时不因冲击而造成不舒服感，以及视觉平顺等要求。2、汽车从直线坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大。如其长过短，汽车倏然而过司机会感觉到不舒服。因此，应限制汽车在竖曲线上的行程时间不过短。最短应满足3s行程。3、满足视距的要求：汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，回族当司机的视线。为了行车安全对凸形竖曲线的最小半径或最小长度应加以限制。4、凹形：设计的最小半径能降低离心率的影响，夜间行车前照灯射程满足停车视距。5、凸形：设计的最小半径要求失重不致过大，保证纵向停车视距足够。竖曲线半径与行车速度 表1计算行车速度(公里/时)405020竖曲线最小半径(米)凸形1000500300凹形5003003004.4.3 平、纵组合设计 原则：1）保持视觉的连续性。应在视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持是觉的连续性，在视觉上能否自然地引导视线，是衡量平、纵线组合的基本问题。2）保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。对纵面线形不断起伏，而在平面上，却采用高标准的线形是无意义的。反而在平面上线形迂回前进、弯道较多，而在纵断面设计上采用高标准也同样没有意义。3）选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。4）注意与周围环境相配合。组合：1）平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线 这种组合是使平曲线与竖曲线对应，最好使竖曲线的起点和终点分别在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。2）平曲线与竖曲线大小应保持均衡平曲线与竖曲线其中一方大而平缓，那么另一方就不要形成多而小。一个长的平曲线有两个以上的竖曲线，或一个大的竖曲线含有两个以上的平曲线，看上去都别扭，根据统计资料，当平曲线半径小于1000m时，竖曲线半径大约为平曲线半径的1020倍为好。3）暗、明弯与凸、凹竖曲线 暗弯与凸形竖曲线组合，以及明弯与凹形竖曲线组合较为合理，且给人一种平顺舒适的感觉。 4.5 核对 通过对特殊地段的中线作横断面比较填、挖工程量是否合理，调整道路中线的位置。1） 填挖高度：本次设计整段路面采取填方设计，其高度应不低于在7、8、9月中湿状态的临界高度84cm和4、5月雪融期产生潮湿临界厚度56cm。2）填挖材料：采用露天矿常用的碎石土、卵石土、砾石土、粗砂土、中砂土与一定量块石混合压实成路基；这种路基具有力学强度高、水稳定性好的特点，而且取材容易、方便运输、节约成本等优点。4.6 定坡 经过调整以后，逐段把线段要数确定（坡度、坡长、变坡点）1）设计变坡点的里程桩号取整数2）里程桩之差为坡长，高程之差为纵坡5、绘图步骤 5.1 建立B4纸坐标体系、选好比例尺、确定样式。 5.2 标明纵坐标高程和横坐标里程并注释比例尺和单位说明；绘制图表，包括：土壤说明、地标高程、设计高程、填挖高度、坡长坡度、百米标与里程桩、平曲线要数。 1) 平曲线要素平曲线要素 表212345L1=180ma1=43L3=812.0ma1=43L5=160mEW方向R=200mN/E 47R=225mWE方向L2=150.0mL4=168.8mE=7.5mE=8.5mJ=15.0mJ=16.9m2）百米桩 在途中表格对应位置从起点开始每100m（图中50mm）标注一个百米标；分别为0、1、2、313、14。3）里程桩 将图中平、纵曲线的ZY、YZ点、变坡点、50m里程点分别标注在图上；分别为K0、K1、K2、K3、 K24 、K25 、K26。4）地标高度 采用定直线等分定理求得各控制点的高程绘制到图中控制点高程计算方法：例如：控制点高程=660+a/b 5）地面线 将图中相邻控制点用直线连接起来就是地表平面线 6）设计线 依据表土性质，即7、8、9月中湿状态的临界高度84cm和4、5月雪融期产生潮湿临界厚度56cm，设计路线的路基必须大于84cm。从地面线上排土场控制点上方选一点作为设计线起点，然后按照最经济、最合理的路线找去下一个变坡点，最后选取终点直线连接成设计线。 5.3 计算坡度及坡长 式中 H高程差L坡长坡度角=2，须设置竖曲线。5.4 竖曲线要素计