学习情境五公路纵断面设计

1、学习任务一学习任务一 概述概述学习任务二学习任务二 纵坡设计纵坡设计学习任务三学习任务三 竖曲线设计竖曲线设计学习任务四学习任务四 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 学习任务五学习任务五 平、纵面线形组合设计平、纵面线形组合设计 学习任务六学习任务六 纵断面设计方法与纵断面设计纵断面设计方法与纵断面设计图图 学习任务学习任务（1）基本概念）基本概念 1）纵断面）纵断面-用一曲面沿道路中线竖直剖切，展开用一曲面沿道路中线竖直剖切，展开成平面。成平面。 2）路线纵断面图路线纵断面图 -反映路线在纵断面上的形状、反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸的图形叫位置及尺寸的图形叫路线纵断面图路

2、线纵断面图学习任务一学习任务一 概述概述 1. 1. 概述概述（2）对路基设计标高）对路基设计标高1）新建公路：）新建公路： 高速、一级公路采用中央分隔带外侧边缘标高；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超高和加宽路段时则是指设置超高加宽之前该处标高；高；设计标高设计标高设计标高设计标高2 2）改建公路：）改建公路：一般按新建公路的规定办理，也可以一般按新建公路的规定办理，也可以采用中央分隔带中线或行车道中线标高。采用中央分隔带中线或行车道中线标高。3 3）城市道

3、路：）城市道路：一般指车行道中心标高。一般指车行道中心标高。 学习任务二学习任务二 纵坡设计纵坡设计 1. 1. 纵坡度纵坡度v 纵坡度表示方法：纵坡度表示方法： 纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（）纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（）v 道路上的纵坡对汽车行驶不造成困难道路上的纵坡对汽车行驶不造成困难 。路线前进水平距离路线前进水平距离米，克服高差米，克服高差米，米，则纵坡为则纵坡为？%2.5%（1）最大纵坡）最大纵坡1）概念道路纵坡设计的极限值，重要指标。其大）概念道路纵坡设计的极限值，重要指标。其大小将直接影响路线的长短、使用质量、行车安全以小将直接影响路线的长短、使用质量、行车

4、安全以及运营成本和工程的经济性。及运营成本和工程的经济性。2）制定依据：）制定依据： 汽车的动力特性； 道路等级（V）； 自然条件（地形、气候）； 车辆行驶安全； 工程、运营经济等因素。 规定P93 表、4.2 （2）最小纵坡）最小纵坡 长路堑地段以及其它横向排水不畅的长路堑地段以及其它横向排水不畅的路段，为了保证排水，均应设置不小于的纵坡。路段，为了保证排水，均应设置不小于的纵坡。 （否则，采取措施。边沟应作纵向排水设计，设否则，采取措施。边沟应作纵向排水设计，设置锯齿形街沟或采取其它排水措施来处理）置锯齿形街沟或采取其它排水措施来处理） （3）平均纵坡）平均纵坡 1）平均纵坡）平均纵坡-指

5、一定路线长度范围内，路线两端点的指一定路线长度范围内，路线两端点的高差与路线长度的比值。高差与路线长度的比值。 二、三、四级公路越岭线的平均纵坡：二、三、四级公路越岭线的平均纵坡： 2）相关规定）相关规定 相对高差相对高差200500m 不应大于不应大于 相对高差相对高差500m 不应大于不应大于 5 注意注意： 任何相连任何相连3km路段的平均纵路段的平均纵不应大于不应大于。2.2.坡长限制坡长限制坡长坡长指变坡点与变坡点之间的水平长度。指变坡点与变坡点之间的水平长度。（1）最大坡长限制）最大坡长限制 1) 限制理由：限制理由： 2) 标准规定标准规定 表表44和表和表45。 （2）缓和坡段

6、缓和坡段当连续陡坡长度大于最大坡长限制的当连续陡坡长度大于最大坡长限制的规定值时，应在不大于最大坡长所规定的长度处设置规定值时，应在不大于最大坡长所规定的长度处设置纵坡不大于纵坡不大于3的坡段，称为的坡段，称为-缓和坡段缓和坡段。坡长坡长（3）最小坡长限制）最小坡长限制1）理由：）理由： 过短，则变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，过短，则变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，影响行车平顺性；影响行车平顺性； 过短，则不能满足设置最短竖曲线这一几何条过短，则不能满足设置最短竖曲线这一几何条件的要求。件的要求。 2）标准规定）标准规定:表表47和表和表48。以计算行车速度行。以计算行车速度行驶驶s的行程作

7、为规定值。的行程作为规定值。（4）组合坡长）组合坡长 当连续陡坡是由几个不同受限坡度值的坡段组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。合而成时，应按不同坡度的坡长限制折算确定。 如三级公路如三级公路 8%-300m 6%-700m 8%（120）+6%（m） =（1-120/300）*700=420 3.3.合成坡度合成坡度（1）合成坡度合成坡度道路在平曲线路段，若纵向有纵道路在平曲线路段，若纵向有纵坡且横向又有超高时，则最大坡度在纵坡和超高横坡坡且横向又有超高时，则最大坡度在纵坡和超高横坡所合成的方向上，这时的最大坡度称为所合成的方向上，这时的最大坡

8、度称为合成坡度合成坡度。 （2）对合成坡度的限制）对合成坡度的限制 为了保证路面排水，合成坡度的最小值不宜小于为了保证路面排水，合成坡度的最小值不宜小于。22ciziHi4.4.纵坡设计一般要求纵坡设计一般要求 （1）公路纵坡设计）公路纵坡设计一般要求一般要求1）符合）符合标准标准的有关规定。的有关规定。2）平原、微丘地形的纵坡应均匀、平缓；丘陵地形的纵坡应避免过分迁）平原、微丘地形的纵坡应均匀、平缓；丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏过大；山岭、重丘地形的沿河线，应尽量采用平缓的纵就地形而起伏过大；山岭、重丘地形的沿河线，应尽量采用平缓的纵坡，坡度不宜大于坡，坡度不宜大于6；越岭线的纵坡

9、应力求均匀，越岭展线不应设置；越岭线的纵坡应力求均匀，越岭展线不应设置反坡。反坡。3）纵面线形应与地形相适应，设计成视觉连续、平顺而圆滑的线形，并）纵面线形应与地形相适应，设计成视觉连续、平顺而圆滑的线形，并重视平纵面线形的组合。重视平纵面线形的组合。4）纵坡设计应结合自然条件综合考虑。）纵坡设计应结合自然条件综合考虑。5）纵坡设计为保证路基稳定，应尽量减少深路堑和高填方，在设计中争）纵坡设计为保证路基稳定，应尽量减少深路堑和高填方，在设计中争取填挖平衡。取填挖平衡。6）纵坡设计应结合道路沿线的实际情况和具体条件进行设计，并适当照）纵坡设计应结合道路沿线的实际情况和具体条件进行设计，并适当照顾

10、农业机械、农田水利等方面的要求。顾农业机械、农田水利等方面的要求。 （2）城市道路纵坡设计）城市道路纵坡设计一般要求一般要求1)1)纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。2)2)为保证行车安全、舒适，纵坡宜缓顺，起伏不宜频为保证行车安全、舒适，纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。繁。3)3)山城道路及新辟道路的纵断面设计应综合考虑土石山城道路及新辟道路的纵断面设计应综合考虑土石方平衡、汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设方平衡、汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。计标高。

11、4)4)机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。车爬坡能力设计纵坡度。5)5)纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水要求综合考虑气候和排水要求综合考虑 。学习任务三学习任务三 竖曲线设计竖曲线设计（1）基本概念）基本概念v 纵断面上两相邻不同坡度线的交点称为纵断面上两相邻不同坡度线的交点称为变坡点变坡点。 v 为保证行车安全、舒适以及视距的需要，而在变坡为保证行车安全、舒适以及视距的需要，而在变坡处设置的纵向曲线，即为处设置的纵向曲线，即为竖曲线竖曲线。v 坡度

12、角坡度角=i2-i1 v 为为“+”，凹形竖曲线，凹形竖曲线v 为为“-”， 凸形竖曲线凸形竖曲线1.1.竖曲线的计算竖曲线的计算 2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准 （1）竖曲线最小半径）竖曲线最小半径 1）凹型竖曲线极限最小半径）凹型竖曲线极限最小半径 2）凸型竖曲线极限最小半径）凸型竖曲线极限最小半径 3）竖曲线一般最小半径）竖曲线一般最小半径（2）竖曲线最小长度）竖曲线最小长度 以汽车在竖曲线上行程以汽车在竖曲线上行程3s控制曲线长度控制曲线长度2)凸凸型型竖竖曲曲线线极极限限最最小小半半径径 从失重不致过大考虑 14)-(4 6 . 3 2VR 从保证纵面行车视距考虑： a 视距s

13、L（竖曲线长度） 16)-4 ( 98. 32minSR bsL 17)-(4 98. 322minsR 经比较，式（416）的计算结果较小，故作为标准的制定依据。 推导式4-16 Rlhww22 Rlhmm22 由几何条件 mwlls 将上述两式代入得：)(2mwhhRs 将hw、hm 的值代入上式： 98. 32minSR 3.3.竖曲线设计竖曲线设计（1）竖曲线设计的一般要求）竖曲线设计的一般要求1）宜选用较大的竖曲线半径。视觉良好，可参照宜选用较大的竖曲线半径。视觉良好，可参照表表413。2）同向竖曲线应避免同向竖曲线应避免“断背曲线断背曲线”。3）反向曲线间，一般由直坡段连接，也可径

14、相连反向曲线间，一般由直坡段连接，也可径相连接。接。4）竖曲线设置应满足排水需要。竖曲线设置应满足排水需要。 （2）半径的选择）半径的选择1) 应符合标准规定。应符合标准规定。2) 在不过分增加土石方工程量的情况下，为使行车在不过分增加土石方工程量的情况下，为使行车舒适，宜采用较大的竖曲线半径。舒适，宜采用较大的竖曲线半径。3) 按外距控制选择半径：按外距控制选择半径： (4-18)28ER 4) 按切线长度选择半径。按切线长度选择半径。 (4-19)5)选择竖曲线半径不宜过大，否则将使竖曲线过长选择竖曲线半径不宜过大，否则将使竖曲线过长而不利于施工和排水。而不利于施工和排水。6) 夜间行车交

15、通量较大的路段，选择半径时应适当夜间行车交通量较大的路段，选择半径时应适当加大。加大。 TR2学习任务四学习任务四 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 学习任务四学习任务四 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 1.1.设置爬坡车道的条件设置爬坡车道的条件 爬坡车道爬坡车道-是陡坡路段主线行车道外侧增设的供载重是陡坡路段主线行车道外侧增设的供载重车行驶的专用车道。车行驶的专用车道。（1）公路）公路1）沿上坡方向行驶载重汽车的行驶速度降低到表沿上坡方向行驶载重汽车的行驶速度降低到表4-14的允许最低速度以下时，可设置爬坡车道。的允许最低速度以下时，可设置爬坡车道。2）上坡路段的

16、设计通行能力小于设计小时交通量时，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。应设置爬坡车道。上上坡坡方方向向允允许许最最低低速速度度 表4-14 计算行车速度（kmh） 120 100 80 60 容许最低速度（kmh） 60 55 50 40 （2）城市道路）城市道路1）快速路及行车速度为快速路及行车速度为60Km/的主干道，纵坡度大的主干道，纵坡度大于的路段。于的路段。2）80 50 Km / 60 40 Km / 。3）由于上坡路段混入大型车辆的干扰，降低路段通行由于上坡路段混入大型车辆的干扰，降低路段通行能力时。能力时。4）经综合分析认为设置爬坡车道比降低纵坡经济合理

17、经综合分析认为设置爬坡车道比降低纵坡经济合理时。时。 2.2.爬坡车道的设计爬坡车道的设计 （1）横断面组成）横断面组成 爬坡车道设于上坡方向主线行车道右侧，宽度爬坡车道设于上坡方向主线行车道右侧，宽度一般为，包括设于其左侧路缘带的宽度。一般为，包括设于其左侧路缘带的宽度。 （2）横坡度）横坡度1）因为爬坡车道的）因为爬坡车道的V比主线小，超高坡度较小，超高比主线小，超高坡度较小，超高坡度的旋转轴为爬坡车道内侧边缘线。坡度的旋转轴为爬坡车道内侧边缘线。2）位于直线路段时，其横坡度的大小同于主线路拱坡）位于直线路段时，其横坡度的大小同于主线路拱坡度，均采用直线式横坡。度，均采用直线式横坡。 爬爬

18、坡坡车车道道的的超超高高坡坡度度 表415 主主线线的的超超高高坡坡度度（%） 10 9 8 7 6 5 4 3 2 爬爬坡坡车车道道超超高高坡坡度度（%） 5 4 3 2 （3）平面布置与长度）平面布置与长度 总长度由起点处渐变段长度总长度由起点处渐变段长度1、爬坡车道的长、爬坡车道的长度度L和终点处附加长度和终点处附加长度2（见表见表）组成。）组成。学习任务五学习任务五 平、纵面线形组合设计平、纵面线形组合设计 1. 1. 组合设计的原则组合设计的原则1)应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。觉的连续性。2)平、纵面线形的技术指

19、标应大小均衡，使线形在视平、纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。觉上、心理上保持协调。3)合成坡度应组合得当，以利于路面排水和行车安全。合成坡度应组合得当，以利于路面排水和行车安全。4)注意与道路周围环境的配合。注意与道路周围环境的配合。 2.2.线形组合设计要点线形组合设计要点 （1）平曲线与竖曲线的组合）平曲线与竖曲线的组合1)平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线与竖曲线应相互重合，且“平包竖平包竖”。2)平曲线与竖曲线大小应保持均衡平曲线与竖曲线大小应保持均衡 R平：R竖=1：1020 3)暗、明弯与凸、凹竖曲线暗、明弯与凸、凹竖曲线4)平、竖曲线应避免的组合平、

20、竖曲线应避免的组合 （2）平、竖曲线应避免的组合：）平、竖曲线应避免的组合：1）设计车速）设计车速40km/h的公路，凸形竖曲线的顶部和凹的公路，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得插入小半径平曲线。形竖曲线的底部，不得插入小半径平曲线。2）凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不得与反）凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不得与反向平曲线的拐点重合。向平曲线的拐点重合。3）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。4）平面转角小于）平面转角小于7的平曲线不宜与坡度角较大的凹形的平曲线不宜与坡度角较大的凹形竖曲线组合在一起。竖曲线组合在一起。5）在完全通视的条

21、件下，应极力避免长上（下）坡路）在完全通视的条件下，应极力避免长上（下）坡路段的平面线形多次转向形成蛇形的组合线形。段的平面线形多次转向形成蛇形的组合线形。 （3）直线与纵断面的组合）直线与纵断面的组合 直线上一次变坡是较好的平、纵组合，从美学观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，而包括一个凹形点讲以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形线次之线次之 。应避免：应避免：1)长直线配长坡。长直线配长坡。2)直线上短距离内多次变坡。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。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

22、在长直线上设置坡陡及曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。竖曲线。5)直线上的纵断面线形应避免出现驼峰、暗凹、跳跃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。等使驾驶者视觉中断的线形。 v 长坡配长直线长坡配长直线v 浪形浪形v 长长直直线线内内多多次次变变坡坡v 锯锯齿齿形形路路段段v 暗暗凹凹路路段段v 蛇蛇形形路路线线（3）平、纵线形组合与景观的协调配合）平、纵线形组合与景观的协调配合1) 应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景应在道路的规划、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。观要求。尤其在规划和选线阶段。2) 在选定路线时，应充分地

23、利用自然风景，尽量作到路在选定路线时，应充分地利用自然风景，尽量作到路线与大自然融为一体，不产生生硬感和隔断大自然。线与大自然融为一体，不产生生硬感和隔断大自然。特别是在长直线路段上，应使驾驶者能看到前方显著特别是在长直线路段上，应使驾驶者能看到前方显著的景物。的景物。3) 对道路本身不能仅把它当作技术对象，还应把它作为对道路本身不能仅把它当作技术对象，还应把它作为景观来看待，修建时要少破坏沿线自然景观，尽量避景观来看待，修建时要少破坏沿线自然景观，尽量避免高填深挖。免高填深挖。4) 横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相适应，横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相适应，弥补填挖对自然景观的破

24、坏。弥补填挖对自然景观的破坏。5) 应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，应将绿化作为诱导视线、点缀风景以及改造环境的一应将绿化作为诱导视线、点缀风景以及改造环境的一种措施而进行专门设计。种措施而进行专门设计。6) 应根据技术和景观要求合理选定构造物的造型、色应根据技术和景观要求合理选定构造物的造型、色彩，使道路构造物成为对自然景观的补充。彩，使道路构造物成为对自然景观的补充。v 景景观观路路线线v 景观景观路线路线v 景景观观路路线线v 景景观观路路线线v 景景观观路路线线v 景观景观路线路线学习任务六学习任务六 纵断面设计方法与纵断面设

25、计图纵断面设计方法与纵断面设计图 1. 1. 纵纵断面设计方法与步骤断面设计方法与步骤（1）准备工作）准备工作v 绘出绘出 地面线地面线 平面直线、平曲线示意图平面直线、平曲线示意图v 写出写出 桩号桩号 地面标高地面标高 沿线土壤地质沿线土壤地质v 熟悉和掌握熟悉和掌握 全线有关勘测设计资料全线有关勘测设计资料 领会领会 设计意图和要求。设计意图和要求。 （2）标注控制点）标注控制点1）控制性的）控制性的“控制点控制点” 控制路线必须通过它或限制控制路线必须通过它或限制从其上、下方通过。从其上、下方通过。2）参考性的）参考性的“控制点控制点” 叫经济点。考虑各横断面上叫经济点。考虑各横断面上

26、横向填挖基本平衡的经济点。横向填挖基本平衡的经济点。控制点控制点控制性的控制性的“控制点控制点参考性的参考性的“控制点控制点（3）试坡）试坡v 试坡应以试坡应以“控制点控制点”为依据，照顾多数为依据，照顾多数“经济点经济点”。要点为要点为：“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点点”。 （4）调坡）调坡1)结合选线意图结合选线意图2)对照技术标准或规范对照技术标准或规范 调整方法：有抬高、降低、延长、缩短纵坡线调整方法：有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减小纵坡度等。和加大、减小纵坡度等。（5）核对）核对 有控制意义的特殊横断面上进行。如选择高填有控制意义的特殊横断面上进行。如选择高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。重要控制点的断面等。 （6）定坡）定坡 定坡定坡就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。高程确定下来。 q坡度值取值到坡度值取值到0.1%。q变坡点桩号调到整变坡点桩号调到整10米桩上。米桩上。v 变坡点的高程是根据路线起