道路勘探与设计 ch4纵断面设计.ppt

,第四章纵断面设计,本章主要介绍纵坡设计和竖曲线设计的基本方法。学习平、纵线形组合的基本思路，掌握纵断面设计图的绘制方法。重点掌握竖曲线内路基设计高程计算、纵断面设计步骤与方法。,本章主要内容,纵断面设计,平纵组合设计,纵坡设计,竖曲线设计,合成坡度,爬坡车道,视觉分析,街沟,4.1概述,4.2纵坡及坡长设计,4.3竖曲线设计,4.4爬坡车道的设计,4.5道路平、纵线形组合设计,4.6纵断面设计方法及纵断面图,4.7城市道路纵断面设计要求及锯齿形街沟设计,4.1概述,1.地面线：根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化情况,一基本概念,2.设计线：经过技术上、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，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的。,4.路基设计洪水频率：路基工程中采用一定的洪水频率作为路基防水设计标准，称为路基洪水频率。,3.设计标高：纵断面设计线上的标高,新建公路,改建公路,城市道路,高速、一级公路采用中央分隔带外侧边缘标高二、三、四级公路采用路基边缘标高，在设置超高和加宽路段时则是指设置超高加宽之前该处标高,路基设计标高,5.直线（均匀坡度线）直线有上坡和下坡之分，是用高差和水平长度表示的。6.竖曲线在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式不同，竖曲线有凹有凸，其大小用半径和水平长度表示。,二纵断面图,纵坡度表示方法：纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（）道路上的纵坡对汽车行驶不造成困难。,1.纵坡度（longitudinalgradient）,4.2纵坡及坡长设计,一纵坡设计的一般要求,。必须满足标准规定,。纵坡应该尽量平顺起伏不易过大,。考虑沿线地形地质、水文等,。纵坡设计应考虑填挖平衡,。平原区应满足最小填土高度要求,。桥梁隧道交叉口前后纵坡应较缓,1.制订最大纵坡的依据,二最大纵坡,.道路等级,.自然因素:地形、海拔、气候,考虑修建农村公路的需要，标准将四级公路山岭重丘区的最大纵坡规定为9%,汽车的动力性能,最大纵坡是指在纵断面设计中，各级道路容许采用的最大坡度值。它是路线设计中一项重要的控制指标。在地形起伏较大的地区，它直接影响路线的长短、使用质量的好坏、行车的安全、运输的成本和工程造价。各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营、经济等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。,城市道路最大纵坡,各级公路最大纵坡,东风EQ-140型汽车最大爬坡能力,.城市道路的最大纵坡减小1%。.高速公路受地形条件或其它特殊情况限制时，最大纵坡可增加1%.位于海拔2000m以上或严寒冰冻地区，四级公路山岭、重丘区的最大纵坡不应大于8%。.对桥上及桥头路线的最大纵坡：大、中桥上纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%；紧接大、中桥桥头两端的引道纵坡应与桥上纵坡相同。,2.最大纵坡的运用,。城市道路的最大纵坡,。高速公路或其它特殊情况,。隧道部分路线纵坡,。海拔2000m以上冰冻地区,。桥上及桥头路线纵坡,。非机动车交通比例较大路段,.隧道部分路线纵坡：隧道内纵坡不应大于3%，但独立明洞和短于50m的隧道其纵坡不受此限制；紧接隧道洞口的路线纵坡应与隧道内纵坡相同。.在非机动车交通比例较大路段，为照顾其交通要求可跟据具体情况将纵坡适当放缓：平原、微丘区一般不大于2%3%；山岭、重丘区一般不大于4%5%。,三、高原纵坡折减,规范规定：位于海拔3000以上的高原地区，各级公路的最大纵坡值应按表4-5的规定予以折减。折减后若小于4%，则仍采用4%。,汽车满载情况下，不同海拔高度H对应的海拔荷载修正系数值如表4-4所示。,四、理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡,1、理想最大纵坡理想的最大纵坡是指设计车型即载重汽车在油门全开的情况下，持续等速行驶所能克服的坡度，可按下式计算，即(4-1)式中：i1理想的最大纵坡；D1汽车行驶速度V1对应的动力因数;V1汽车行驶速度，对低速路取计算行车速度；对高速路取最高速度；f滚动阻力系数，见表24；海拔荷载修正系数。,2、不限长度的最大纵坡理想的最大纵坡固然好，但这种坡度常因地形等条件的限制很难实现。为此，在某些路段应允许汽车由最大车速V1降到V2，以获得较大的坡度。V2称为容许速度，不同等级的道路容许速度应不同，其值为式中：V计算行车速度(km/h)，高速路取低限，低速路取高限。,与容许速度V2相对应的纵坡称为不限长度的最大纵坡，可按下式计算，即式中：i2不限长度的最大纵坡；D2与容许速度V2对应的动力因数。,当汽车在坡度小于或等于不限长度最大纵坡的坡道上行驶时，只要初速度大于容许速度，汽车至多减速到容许速度，与坡长长短无关；当实际坡度大于不限长度的最大纵坡时，为防止汽车行驶速度低于容许速度，应对其坡长加以限制。,五、最小纵坡,在挖方路段、低填方路段和横向排水不畅通的路段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟应单独作排水设计。在弯道路段，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。干旱少雨地区最小纵坡不受限制。,最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺的要求考虑的。如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减中的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出从路容美观、相临两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最短长度。通常取910秒的行程距离。,1最短坡长限制,最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。纵坡大，坡长较长的时候对行车表现在：使行车速度显著下降，甚至要换较抵挡位克服坡度阻力；易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸,2最大坡长限制,六、坡长限制,公路不同纵坡最大坡长（m）,（2）城市道路纵坡长度限制表,（3）当计算行车速度V80km/h的道路，当连续纵坡大于长度限制时，应设缓和坡段；（4）当公路上有大量兽力车通行时，在可能的情况下，宜在不超过500m处设置一段不大于23的缓坡。以利于兽力车通行；(5)城市道路的非机动车道纵坡宜小于2.5%，否则应限制其坡长。,3.陡坡组合坡长,当连续陡坡是由几个不同受限坡度值的坡段组合而成时，应按不同坡度的坡长限制折算确定；其连续陡坡最短坡长应大于规范规定最小坡长。道路纵坡设计时，当连续陡坡有几个不同坡度值的坡段组合而成时，相邻坡段长度应按限制的规定进行坡长折算，,例如：某山岭区三级公路，第一坡段纵坡度为7%，长度为200m，即占坡长限制的2/5；第二坡段纵坡度为6%，长度为200m，即占坡长限制的2/7；第一坡段、第二坡段设计完后还剩：12/52/7=31.43/100,若第三坡段采用4%的坡度，其坡长最多可设多长？第三段坡长最长采用(31.43/100)1100=345.71m,这时就把100%的坡长值全用完了，在使用坡长限制的纵坡度时，坡长只能小于或等于100%的坡长限制，一般情况下，应留有一定的余地。,七、缓和坡段,当陡坡的长度超过最大坡长的限制时，应在中间适当位置设置缓坡路段，用以恢复汽车上陡坡时已降低的车速。同时，从下坡安全考虑，缓坡也是需要的。根据实际观测，标准规定缓和坡段的纵坡应不大于3，其长度应不小于最短坡长。,缓和坡段的具体位置应结合纵向地形的起伏情况，尽量减少填挖方工程数量来确定。一般情况下，缓和坡段宜设置在平面的直线或较大半径的平曲线上，以便充分发挥缓和坡段的用，提高道路的使用质量。在极特殊的情况下，可以将缓和坡段设于半径比较小的平曲线上，但应适当增加缓和坡段的长度。,八、平均纵坡,平均纵坡是指一定长度的路段纵向所能克服的高差与路线长度之比，它是衡量线形设计质量的重要指标之一，即式中：H相对高度(m)；l路段长度(m)。,（）,标准规定：二、三、四级公路越岭路线的平均坡度，一般以接近5.5（相对高差为200500m）和5.0（相对高差大于500m）为宜，并注意相连3km路段的平均纵坡不宜大于5.5。城市道路的平均纵坡按上述规定减少1.0。对于海拔3000m以上的高原地区，平均纵坡应较规定值减少0.51.0。,九合成坡度,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，其方向即流水线方向。合成坡度的计算公式为I=,在应用最大允许合成坡度时，用规定值如10%来控制合成坡度，并不意味着横坡为10%的弯道上就完全不允许有纵坡。无论是纵坡或是横坡中任何一方采用最大值时允许另一方采用缓一些的坡度，一般不大于2%为宜。以上为最大允许合成坡度的规定。相反，合成坡度过小也不好，它会导致路面排水不畅，影响行车安全。各级公路最小合成坡度不宜小于0.5%。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。,一、概念,4.3竖曲线设计,4.3竖曲线设计,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，称为竖曲线。竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用范围二者几乎没有差别。但在设计和计算上，抛物线比圆曲线更为方便。所以，竖曲线一采用抛物线者居多。,一、竖曲线要素的计算公式,取XOY坐标系如图4-2所示，设变坡点相临两纵坡坡度分别为i1和i2，它们的代数差用表示，即，当为“+”时，表示凹形竖曲线；为“-”时，凸形竖曲线。,二次抛物线的基本方程式,如图42所示，建立XOY坐标系统，设变坡点相邻两纵坡坡度分别为i1和i2，它们的代数差用表示，称为坡度差，即i2i1式中：坡度差（）；i1，i2分别为相邻纵坡线的坡度值，上坡为正，下坡为负。当为“”时，表示凹型竖曲线，变坡点在曲线下方；当为“”时，表示凸型竖曲线，变坡点在曲线上方。不同的教材规定不一样。,2竖曲线诸要素计算公式竖曲线长度L或竖曲线半径R:（4-4）竖曲线切线长T：因为T=T1=T2,（4-5）竖曲线上任一点竖距h:因为则（4-6）竖曲线外距E:（4-7）,E与R相比甚小，忽略不记,竖曲线中个点纵横坐标计算按照下式：,竖曲线（圆曲线）要素计算,竖曲线的计算,值得注意的是：由于在纵断面上只计水平距离和竖直高度，斜线不计角度而计坡度。因此，竖曲线的切线长与曲线长是其在水平面上的投影，切线支距是竖直的高程差，相邻两坡度线的交角用坡度差表示。,二、竖曲线的最小半径,缓和冲击汽车在竖曲线上行驶时，其离心加速度为,1.竖曲线半径限制因素,竖曲线最小半径考虑了三方面的要求,缓和冲击,时间行程不过短,满足视距的要求,将v(m/s)化成V(km/h)并整理，得,根据实验，a限制在0.5m/s20.7m/s2比较合适。但考虑到不因冲击而造成的不舒适感，以及视觉平顺等的要求，我国标准规定的凹形竖曲线最小半径值相当于a=0.278m/s2。,二、竖曲线的最小半径,1.竖曲线半径限制因素,竖曲线最小半径考虑了三方面的要求,缓和冲击,时间行程不过短,满足视距的要求,时间行程不过短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，汽车倏然而过旅客会感到不舒适。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，即,二、竖曲线的最小半径,1.竖曲线半径限制因素,竖曲线最小半径考虑了三方面的要求,缓和冲击,时间行程不过短,满足视距的要求,满足视距的要求汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，会阻挡司机的视线。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。,2.凸形竖曲线最小半径和最小长度凸形竖曲线最小长度应以满足视距要求为主，分为两种情况。,当LST如图4-3所示,当LST如图4-4所示,视距长度,2.凸形竖曲线最小半径和最小长度凸形竖曲线最小长度应以满足视距要求为主，分为两种情况。,当LST如图4-3所示,当LST如图4-4所示,比较以上两种情况，显然式（4-11）计算结果大于式（4-10），应将式（4-11）作为有效控制。,(4-11),3.凹形竖曲线最小半径和最小长度凹形竖曲线的最小半径主要考虑了缓和冲击的要求。因此依据（48）得：,凹形竖曲线的最小长度，应满足两种视距要求：一是保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距离；二是保证跨线桥下行车有足够的视距。,公路竖曲线最小半径和竖曲线最小长度,竖曲线最小半径分为一般值和极限值，极限值是汽车在纵坡变更处行驶时为了缓和冲击和保证视距所需的最小半径的计算值。该值在受地形等特殊情况约束时方可采用竖曲线半径一般值是竖曲线最小半径极限值的1.5-2.0倍。,三、竖曲线的设计和计算,1.竖曲线设计竖曲线设计，首先应确定合适的半径。在不过分增加工程量的情况下，宜选择较大的竖曲线半径；只有当地形限制或其它特殊困难时，才选用极限最小半径。为获得更好的视觉效果，使视觉上感到舒适畅顺。从视觉观点考虑的竖曲线半径为表4-14所列一般最小值的1.54.0倍。常用的视觉观点考虑的竖曲线最小半径见表4-15。,相邻竖曲线衔接时应注意：1）同向竖曲线：特别是两同向凹形竖曲线间如果直线坡段不长，应合并为单曲线或复曲线形式的竖曲线，避免出现断背曲线。2）反向竖曲线：反向竖曲线间应设置一段直线坡段，直线坡段的长度一般不小于设计速度的3秒行程。以使汽车从失重（或增重）过渡到增重（失重）有一个缓和段。3）竖曲线设置应满足排水需要。若邻纵坡之代数差很小时，采用大半径竖曲线可能导致竖曲线上的纵坡小于0.3%，不利于排水，应重新进行设计。,2.竖曲线计算,1）计算竖曲线的基本要素：竖曲线长：L、切线长：T、外距：E2）计算竖曲线的起、终点的桩号竖曲线的起点的桩号=变坡点的桩号T竖曲线的终点的桩号=变坡点的桩号+T3）计算竖曲线上任意点切线标高及改正值(竖距)切线标高=变坡点的标高（）i,设计高程计算：,对于凸曲线，设计标高=未设竖曲线时的标高-y对于凹曲线，设计标高=未设竖曲线时的标高+y,l,l,h,l,l,作业一：在纵断面设计时，某凹型竖曲线的变坡点为K1+600，竖曲线起点为K1+500。（1）计算该竖曲线的几何要素T、L、R。（2）在表格中完成各桩号的设计高程及其他辅助计算。,T=600-500=100L=2T=200R=i2=8.682%,4.4爬坡车道的设计,所谓爬坡车道，是在陡坡路段正线行车道外侧增设的供载重汽车或慢速车行驶的专用车道。为了在长陡的路段上将大型车、慢速车从主线车流中分离出去，宜在陡坡路段增加辅加的爬坡车道，这样可提高小汽车行驶的自由度，确保行车安全，增加道路的通行能力。,一般来讲，最理想的纵断面设计应是坡度较缓，不设置爬坡车道。但这样设计有时会造成路线迂回或路基高填深挖，从而增加工程费用。所以，在特殊情况下，采用较大的纵坡值而增设爬坡车道会产生既经济又安全的效果。但应特别指出的是，设置爬坡车道并非是最好的措施，解决问题的根本途径还在于精选路线，定出纵坡值较小又经济适用的路线。,爬坡车道,一、设置爬坡车道的条件,1.上坡方向载重车的行驶速度低到表4-15的允许最低速度以下时，可设置爬坡车道。,2上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量时，应设置爬坡车道。,二、爬坡车道的设计,1横断面组成,爬坡车道设于上坡方向正线行车道右侧，如图4-9所示。爬坡车道的宽度一般为3.5米包括设于其左边路缘带的宽度0.5米,2横坡度因为爬坡车道的行车速度比正线小，为了行车安全，高速公路正线超高坡度与爬坡车道的超高坡度之间的对应关系见表4-16所示。若爬坡车道位于直线路段时，其横坡度的大小同正线路拱坡度，采用直线式横坡，坡向相外。,3平面布置与长度。,4.5道路平、纵线形组合设计,1视觉分析的意义道路的线形、周围的景观、标志以及其他有关信息，几乎都是通过驾驶员的视觉感受到的。因此，视觉是联结道路与汽车的重要媒介。从视觉心理出发，对道路的空间线形及其与周围的自然景观和沿线建筑的协调等进行研究分析，以保持视觉的连续性，使行车具有足够的舒适感和安全感的综合设计称为视觉分析。2控制公路线形的两个因素汽车运动学、行驶力学要求视觉上和心理上顺适良好。线形与周围环境、景观协调。在线形设计的最后阶段重点讨论视觉问题。,一、视觉分析,3视觉与车速的动态规律驾驶员的视觉判断能力与车速密切相关，车速越高，其注视前方越远，而视角变小。4视觉评价方法利用视觉印象随时间变化的道路透视图来评价。,二、道路平、纵线形组合设计,1.平、纵组合的设计原则.应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断事物的线形，必须尽力避免。在视觉上能否自然地诱导视线，是衡量平纵组合的最基本问题。注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用相关。对纵面线形反复起伏，在平面上却采用高标准的线形事无意义的。反之亦然。选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。注意与道路周围环境的配合。它是可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。,2.平曲线与竖曲线的组合平曲线与竖曲线应互相重合，且平面线应稍长于竖曲线当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。这种布置通常称为平曲线与竖曲线的对应，其优点是，当车辆驶入凸形竖曲线的顶点之前，即能清楚地看到平曲线的始端，辩明弯道的走向，不致因判断错误而发生事故。图10是平曲线与竖曲线相互对应。,图11是按此要求设计的线形，既顺适又美观,实例,直线上一次变坡是较好的平、纵组合，从美学观点讲以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形线次之。,直线与纵断面的组合,1)长直线配长坡。2)直线上短距离内多次变坡。3)直线段内不能插入短的竖曲线。4)在长直线上设置坡陡及曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。5)直线上的纵断面线形应避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶者视觉中断的线形。,应避免,长坡配长直线,浪形,长直线内多次变坡,锯齿形路段,暗凹路段,澳大利亚,德国,平曲线与竖曲线大小应保持均衡平曲线与竖曲线的大小如果不平衡，会给人不愉快的感觉，失去了视觉上的均衡性。根据经验，平曲线半径如果不大于1000m，竖曲线的半径大约为平曲线的1020倍，便可达到平衡。图12和图13为平曲线与竖曲线的组合对比。其中图12a）和图13a）布置得当，而图12b）和图13b）欠妥。,实例,.凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，应避免插入小半径平曲线”。因为在凸形竖曲线的顶部如果有小半径的平曲线，不仅不能引导视线而且要急转方向盘，行车是危险的，见图14。凸形竖曲线顶部前面的平曲线部分以虚线表示，这一部分驾驶人员是看不到的，易发生危险。凹形竖曲线的底部如果有小半径的平曲线就会引起汽车在加速时急转弯，行车是危险的,在长的平曲线内如必须设置几个起伏的纵坡时，需用透视图法检验。实际上是要避免出现多个凹凸竖曲线。这种线形多在平曲线半径很大并接近直线时出现，其缺点是将整个线形切断，只能看到眼前与远处，而看不见中间凹下的部分，导致驾驶人员产生踌躇和不安全感，见图15。,为了便于实际应用，把平曲线与竖曲线的组合形象地表示为图4-14所示。竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。如平、竖曲线半径都很大，则平、竖位置可不受上述限制；若做不到平竖曲线较好的组合，宁可把二者拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。,平面的长直线与纵面得直坡线配合，对双车道道路超车方便，在平坦地区易与地形相适应，但行车单调乏味易疲劳。直线上一次变坡是很好的平纵结和，从美学观点将以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形线次之；直线中短距离内二次以上变坡会形成反复凹凸的“驼峰”和“凹陷”，看上去线形既不美观也不连贯，使驾驶员的视线中断。因此，只要路线有起有伏，就不要采用长直线，最好使平面路线随纵坡的变化略加转折，并把平、竖曲线合理的组合。但要避免驾驶员一眼能看到路线方向转折两次以上或纵坡起伏三次以上。,3.直线与纵断面的组合,4.平、纵线形组合与景观的协调配合,应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求。尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其他特殊地区，一般以绕避为主。尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。比如沿线周围的地貌、地形、天然树林、池塘湖泊等。纵面尽量减少填挖；横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相适应，弥补必要填挖对自然景观的破坏。应能提供视野的多项性，力求与周围的风景自然地融为一体。不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使边坡接近于自然地面形状，增进路容美观。应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，将绿化视作引导视线、点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计,返回,返回,返回,返回,景观路线,景观路线,返回,用透视图来检查线形设计及组合情况,透视图法是根据道路的平面线形、纵断面线形及道路的横断面设计资料，绘制出驾驶人员在不同桩号处注视前方道路时映入眼帘的透视图，以此来判断路线平纵线形是否协调，道路与景观的配合是否适当，曲线之间的连接是否平顺，道路的走向是否清楚，通视条件是否良好等。如果检查中发现线形有缺点时，应对设计作某些修改，使施工后的道路空间线形达到较为完美的程度。透视图有一般有路线概略透视图、包含适当地形及地物的全景透视图和经过渲染处理的真实感的透视图，这些透视图的作用各不相同，绘制的难易程度也不相同，随着计算机技术的发展，原本是很困难的工作也可以很轻松地完成。,1、路线概略透视图这种透视图只绘出道路中心线和路基路面的边线，一般有五根线，这种透视图绘制简单迅速，目前一般CAD系统均应具备此功能，主要是在进行平、纵、横设计时实时检查使用，虽然简单但可以有效解决平纵组合方面的问题，所以线位透视图也成为高等级公路初步设计中的重要的文件之一。,2、全景透视图如果将道路两侧的地形绘制出来，就形成了全景透视图，不仅能反映道路线形的优劣，而且可以检查与周围景观的配合情况，随着数字地形模型的应用，道路全景透视图的绘制已经比较方便了，图为一公路的全景透视图。,3、真实感的透视图这种透视图的制作难度较大，需要先建立模型，再进行渲染而成，主要应用于方案评价和汇报，图为一公路的具有真实感的透视图。,4.6纵断面设计方法及纵断面图,纵断面设计的主要内容是确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。其基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当平面与纵面组合设计协调、以及填挖平衡等，主要注意以下问题。,一、纵断面设计要点,（一）关于纵坡极限值的运用纵坡坡度应控制在最大纵坡与最小纵坡之间。最大纵坡在设计时不可轻易采用，并应留有余地。在特殊情况下，如越岭线为争取高度、缩短路线长度或避开艰巨工程等，才可以有条件地采用。一般来讲，纵坡缓些为好，但为了路面和边沟排水，最小纵坡应不低于0.3%0.5%。,（二）关于坡长坡长是指纵断面两变坡点之间的上坡距离，坡长应在最短坡长与最大坡长限制之间选取。坡长不宜过短，实践证明，坡长以不小于计算行车速度9S的行程为宜。对连续起伏的路段，坡度应尽量小，坡长和竖曲线应争取到最小极限值的一倍或两倍以上，避免锯齿形的纵断面。但不应超过最大坡长限制。,（三）各种地形条件下的纵坡设计1、对于平原地形，注意保证最小填土高度和最小纵坡的要求。2、对于微丘地形，其纵坡应均匀平缓，应避免过分迁就地形而使路线连续起伏，并应注意纵坡的顺适性，不产生突变。,3、山岭、重丘地形的沿河线应尽量采用平缓纵坡，坡长不应超过最大坡长限制，坡度不宜大于6。4、越岭线的纵坡应力求均匀，尽量不采用极限或接近极限的坡度，更不宜在连续采用极限长度的陡坡之间夹短的缓和线。5山脊线和山腰线除结合地形在不得已时采用较大纵坡外，在可能条件下纵坡应缓些。,（四）关于竖曲线半径的选用竖曲线应选用较大半径为宜。当受限制时，可采用一般最小半径；特殊情况下方可采用极限最小半径。当条件允许时，宜按表420的规定进行设计。,视觉要求的最小竖曲线半径值,（五）关于相邻竖曲线的衔接相邻两个同向竖曲线，特别是同向凹曲线之间，如直坡段不长应合并为单曲线或复合曲线，这样要求对行车是有利的。相邻反向竖曲线之间，中间最好插入一段直坡段，以使增重与减重和缓过渡。若两竖曲线半径接近最小极限值时，插入的直坡段至少应为计算行车速度3S的行程。但当两竖曲线半径较大时，亦可直接连接。,二、纵断面设计方法与步骤及注意问题,1、准备工作首先在绘图纸上，按比例标注桩号和标高。然后点绘地面线，填写有关内容。同时，应收集和熟悉有关设计所需资料，并领会设计意图和要求。绘出：地面线平面直线、平曲线示意图写出：桩号地面标高沿线土壤地质熟悉和掌握：全线有关勘测设计资料领会：设计意图和要求,2、标注控制点,所谓控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。如路线的起点、终点、越岭哑口、重要桥涵、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、沿溪线的洪水位、隧道进出口、平面交叉点、立体交叉点、铁路道口、城镇规划设计标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。此外，对于山区道路还有根据路基填挖平衡关系确定的标高点，称为“经济点”。平原地区道路一般无经济点的问题。,在山区道路上，除考虑上述控制点外,还应考虑各横断面上的“经济点”，以求降低造价。横断面经济点有以下三种情况：1）当地面横坡不大时，可在中桩地面标高上下找到填方和挖方基本平衡的标高，纵坡设计应尽量通过该点；2）当地面横坡较陡，填方往往不易填稳，用多挖少填或全挖路基的方法比砌筑坡脚、修筑挡墙经济，此时多挖少填或全挖路基的标高为经济点；3）当地面横坡很陡，无法填方时，需砌筑挡土墙，此时采用全挖路基比填方修筑挡墙经济。,3、试坡,在已标出“控制点”和“经济点”的纵断面图上，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位之间进行穿插与取直，大致勾画出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。,4、调整,将初定坡度与选线时的坡度安排进行比较，二者应基本相符，若有较大差异时应进行全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术标准检查最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足要求，平、纵组合是否适当，以及路线交叉、桥梁、隧道和接线等处的纵坡是否合理，若有问题应进行调整。调整方法：有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减小纵坡度等,5、核对,选择有控制意义的重点横断面，主要检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大、桥梁过高或过低、涵洞过长等情况，若有问题应及时调整纵坡。,6、定坡,经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值取值到0.1%。变坡点桩号调到整10米桩上。变坡点的高程是根据路线起点的设计标高由已定的坡度、坡长依次推算而来。,7、设置竖曲线,根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，并计算竖曲线要素。,8、高程计算,根据已定的纵坡和变坡点的设计标高及竖曲线半径，即可计算出各桩号的设计标高。中桩设计标高与对应原地面标高之差即为路基施工高度，当两者之差为“+”则是填方；为“-”则是挖方。,纵坡设计应注意的问题,（1）设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准先定出该地段的纵坡，然后从两端接坡，应注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。（2）大、中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线的起、终点应设在桥头10m以外，参考图4-19。（3）小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现“驼峰式”纵坡，见图4-20。（4）注意平面交叉口纵坡及两端接线要求。道路与道路交叉时，一般宜设在水平坡段，其长度应不小于最小坡长规定。两端接线纵坡应不大于3%，山区工程艰巨地段不大于5%。（5）拉坡时如受“控制点”或“经济点”制约，导致纵坡起伏过大，或土石方工程量太大，经调整仍难以解决时，可用纸上移线的方法修改原定纵坡线。,三、纵断面设计成果,1、纵断面图的绘制纵断面设计图是道路设计重要技术文件之一，也是纵断面设计的最后成果。纵断面采用直角坐标，以横坐标表示里程桩号，纵坐标表示高程。为了明显地反映地面起伏情况，通常横坐标比例尺采用1：2000（城市道路采用1：5001：1000），纵坐标采用1：200（城市道路为1：501；100）。,纵断面图是由上下两部分组成的。上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线，另外，也可用于标注竖曲线及其要素；坡度及坡长（有时标在下部）；沿线桥涵及人工构造物的位置、结构类型、孔数及孔径；交叉的道路与铁路的桩号与路名；沿线跨越的河流名称、桩号、常水位和最高洪水位；水准点位置、编号和标高等。下部主要用来填写有关内容，主要有：直线及平曲线；里程桩号；地面标高；设计标高；填挖高度；土壤地质说明等。纵断面设计图应按规定采用标准图纸和统一格式，以便装订成册。,2、绘制纵断面设计图的步骤,1.按一定的比例，在透明毫米方格计算纸上标出与本图适应的横向和纵向坐标，横向坐标标出百米桩号，纵向坐标标出整十米高程；2.在坐标系中按水准测量提供的各桩号地面高程与相应的桩号配合点绘各桩号地面点，并将各地面标高点用直线依次连接后就成为纵断面图的地面线；3.在坐标图上绘出各水准点的位置、编号，并注明高程；4.将桥涵位置绘制在坐标图上，并注明孔数、孔径、结构类型、桩号等；,5.在纵断面设计图下部表内分别注明土壤地质资料、绘出平面直线和平曲线的位置、转向（平曲线以开口梯形表示，开口向上为向左转，开口向下为向右转），并注明平曲线有关资料（一般只需注明交点编号和圆曲线半径）；6.纵坡和竖曲线确定后，将设计线（包括直线坡和竖曲线）绘出，并注明纵坡度、坡长（以分式表示，分子为纵坡度，分母为坡长），在各竖曲线范围内分别注明各竖曲线的基本要素（包括变坡点桩号、竖曲线半径、切线长、外距）；7.填注其它各有关资料或特定需要的资料；8.描图或在透明毫米方格计算纸上直接上墨，待墨汁干后再将无用的铅笔字线擦净。绘制的纵断面设计图，应按规定采用标准纸和统一格式，以便装订成册,4.7城市道路纵断面设计要求及锯齿形街沟设计,城市道路纵断面设计与公路基本相同。只是由于城市道路所经地区的地形地物以及地上地下各种管线的影响，使得制约纵断面设计的控制点较多，如城市桥梁、铁路路口、平面交叉点、沿街建筑物的地坪标高等，设计时要妥善解决。另外，处于平坦地区的城市道路，当设计纵坡小于最小纵坡时，为便于排水，应在道路两侧做锯齿形街沟设计。,一、城市道路纵断面设计要求,城市道路纵断面设计的要求，除了前面讲述的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、合成坡度、平均纵坡、竖曲线最小半径和最短长度、平纵组合的要求以外，还应满足一些其它的特殊要求。,（一）在确定道路中线设计标高时，必须满足下列各控制点标高的要求1城市桥梁桥面标高H桥H桥h水h浪h净h桥h面(m)式中：h水河道设计水位标高(m)；h浪浪高(m)，一般取为0.5m；h净河道通航净空高度(m)，视通航等级而定；h桥桥梁上部建筑结构高度(m)；h面桥上路面结构厚度(m)，应包括预留的路面补强厚度在内。,2、立交桥桥面标高H桥（1）桥下为铁路时H桥h轨h净h桥h面h沉(m)式中：h轨铁路轨面标高(m)；h净铁路净空高度(m)，一般蒸汽机车、内燃机车为6m，电气机车为6.55m；h沉桥梁预计沉降量(m)。（2）桥下为道路时H桥h路h净h桥h面(m)式中：h路路面标高（m），应包括预留的路面补强厚度在内；h净道路净空高度(m)，,3铁路道口应以铁路轨顶标高为准。4相交道路交叉点应以交叉中心规划标高为准。5满足沿街建筑物前地坪标高的要求。,沿街两侧建筑物前地坪标高,（二）应与相交道路、街坊、广场和沿街建筑物的出入口有平顺的连接。（三）山城道路及新建道路的纵断面设计应尽量使土石方平衡。（四）旧路改建应尽量利用原有路面，若加铺结构层时，不得影响沿路范围内的排水。（五）机动车和非机动车混合行驶的道路，最大纵坡宜不大于3，以满足非机动车爬坡能力的要求。（六）道路最小纵坡应不小于5，困难时不小于3，特别情况下小于3时，应设置锯齿形街沟或采取其它综合排水措施。（七）道路纵断面设计必须满足城市各种地下管线最小覆土深度的要求（见表423）。,常用管线的最小覆土深度表4-23,二锯齿形街沟设计,（一）设置锯齿形街沟的原因我国大多数城市都座落在地形平坦的地区，城市道路的纵坡很小甚至为零。这样虽然有利于车辆的行驶，但对排水却极为不利。尽管设置了路拱横坡，但应纵坡很小使纵向排水不畅通，路面会产生局部积水，尤其在暴雨或多雨季节，积水面积更大，不仅妨碍交通，且影响路基的稳定性。因此，对设计纵坡很小的路段，要设法保证路面排水畅通，其中设置锯齿形街沟（或称偏沟）就是一种有效方法。,（二）设置锯齿形街沟的条件,城规规定：道路中线纵坡度小于0.3%时，可在道路两侧车行道边缘1m3m宽度范围内设置锯齿形街沟。,（三）锯齿形