道路勘察设计-纵断面设计

4.1概述,第4章纵断面设计,4.2纵坡及坡长设计,4.3竖曲线,4.4爬坡车道,4.5避险车道,4.6平、纵线形组合设计,4.7公路与景观设计,4.8纵断面设计方法与成果,4.1概述,纵断面线形沿道路中线竖直剖切再沿道路里程展开的立面投影线形。两条线形，一条是道路纵断面设计线，另一条是道路纵断面地面线。纵断面设计线是由直坡线和竖曲线组成的。本章从汽车行驶特性出发，同时考虑平、纵组合的空间线形效果，主要讨论纵断面设计线的设计要点和计算问题。,4.1概述,1.纵断面设计内容（1）纵坡设计：坡度、坡长（2）竖曲线设计：竖曲线半径、竖曲线长度2.设计标高公路:新建公路：路基边缘点（没有超高前）中央分隔带边缘点（没有超高前）改建公路：路基边缘点或路基中线点（没有超高前）城市道路：道路中线点（没有超高前）中央分隔带边缘点（没有超高前）,4.1概述,设计标高的位置,（1）应满足公路工程技术标准有关规定。（2）纵坡平顺。（3）应综合考虑沿线地形、地质、水文、气候和排水等因素。（4）一般情况下考虑填、挖方平衡。（5）还应满足最小填土高度要求。（6）连接段纵坡要求。（7）在实地调查的基础上，公路应充分考虑通道、农田水利等方面的要求；城市道路应充分考虑管线综合的要求。,4.2纵坡及坡长设计,4.2纵坡及坡长设计,以“标准车”的动力特性为主要依据，考虑公路沿线自然条件、工程及运营的经济型，综合确定的各级公路设计允许采用的最大坡度值。,4.2纵坡及坡长设计,标准车爬坡参数,4.2纵坡及坡长设计,路基路面排水要求。（路堤、路堑情况不同。）,山区公路纵坡控制指标之一。,最小纵坡,公路：长挖方地段及横向排水不通畅地段一般0.5%，特殊0.3%城市道路：一般0.5%，特殊0.3%,平均纵坡,一定长度的路段纵向所克服的高差与路线长度的比值。iCP=H/L公路工程技术标准规定：二、三、四级公路越岭路线的平均纵坡，一般以接近5.5%（相对高差为200m500m）和5%（相对高差大于500m）为宜，并注意任何相连3路段的平均纵坡不宜大于5.5%。,4.2纵坡及坡长设计,D1与希望车速V1对应,D2与允许车速V2对应,凡是大于i2的纵坡度，都应限制其长度！,4.2纵坡及坡长设计,4.2纵坡及坡长设计,坡长过短的缺点：纵断面线形不畅，行车不舒适；缓坡上坡加速、下坡减速均不利。,ii1属于缓和坡度，该长度应该满足表4-5,4.2纵坡及坡长设计,4.3竖曲线,障碍物,变坡点,凹形竖曲线,凸形竖曲线,问题：竖曲线采用数学中的什么形式的曲线合适？选择竖曲线形式要考虑哪些因素？,4.3竖曲线,y=x2/2R+i1x,1.竖曲线的基本方程式y=x2/2k+i1xiP=dy/dx=x/k+i1当x=0,iP=i1当x=L,iP=L/k+i1=i2则k=L/(i2-i1)=L/因R=k(1+i2)3/2k则y=x2/2L+i1x即y=x2/2R+i1x,4.3竖曲线,水平距离，即平距.,水平距离，即平距.,4.3竖曲线,控制因素：视距、时间行程。,控制因素：缓和冲击。附加验算夜间及跨线桥下视距。,4.4爬坡车道,公路中线,纵断面,平面,4.4爬坡车道,4.4爬坡车道,4.4爬坡车道,4.4爬坡车道,4.5避险车道,路线规范：当长陡下坡路段，路线平均纵坡大于或等于4%，纵坡连续长度大于或等于3km，同时交通组成中大中型载重车比例较大的时候。,4.5避险车道,重力型,沙堆型,制动砂床型,4.5避险车道,4.6公路平、纵线形组合设计,驾驶人员的视觉及其心理反应出发，对道路的从驾驶人员的视觉及其心理反应出发，对道路的空间线形及其与周围自然环境和沿线建筑物的协调进行研究分析，以保持视觉连续性和舒顺性，使行车具有足够的心理舒适感和安全感的综合设计。,1.定义：指在满足汽车运动学和力学要求前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续、舒适、与周围环境的协调和良好的排水条件。2.平、纵组合的设计原则（1）应保持视觉的连续性。（2）平、纵线形的技术指标大小应保持平衡。（3）选择组合得当的合成坡度。（4）注意与道路周围环境的配合。,4.6公路平、纵线形组合设计,1）平竖分设,2）平包竖,（1）平包竖（2）平曲线与竖曲线大小应保持均衡（3）暗、明弯与凸、凹竖曲线（4）平、竖曲线应避免的组合,4.6公路平、纵线形组合设计,4.6公路平、纵线形组合设计,如果只按平面、纵面线形标准分别设计，而不将二者综合起来考虑，最终不一定能得到好的设计。,4.7公路与景观设计,4.7公路与景观设计,4.7公路与景观设计,4.7公路与景观设计,名神高速公路,名神高速公路,隔离栅的位置,日本画家安藤广重，描绘日本旧时由江户(今东京)至京都所经过的53个宿场(驿站之意)的景色。(1797-1858),4.8纵断面设计方法及设计成果,4.8纵断面设计方法及设计成果,（一）内容4.1概述4.2纵坡及坡长设计4.3竖曲线4.4爬坡车道4.5合成坡度4.6视觉分析及道路平、纵线形组合设计4.7公路与景观设计4.8纵断面设计方法及纵断面图（二）思考题见教材123页（三）术语、名词：最大纵坡、最小纵坡、纵坡折减（高原）、坡长限制、陡坡、缓坡、缓和坡段、平均纵坡、竖曲线、爬坡车道、合成坡度、平、纵线形组合设计、锯齿形街沟、纵断面图。,第4章纵断面设计小结,（四）习题1）某公路变坡点桩号为K25+460.00，高程为780.72米，i1=0.8%，i2=5%，竖曲线的半径为5000米。（1）计算竖曲线要素；（2）计算竖曲线起点、K25+400.00、K25+460.00、K2