道路勘测设计第四章 纵断面设计

1、,4 纵断面设计,4.1 概述,4.2 纵坡及坡长设计,4.3 竖曲线,4.4 爬坡车道与避险车道,4.6 道路平、纵线形组合设计,4.5 纵断面设计方法及纵断面图,4.1.1 路线纵断面图组成,4.1 概述,图4-1 路线纵断面图,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。,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形，反映了道路路线的起伏变化情况。,直线：,竖曲线：,表示方法：坡度和水平长度,表示方法：半径和水平长度,4.1.2 路基设计标高,（1）新建公路的路基设计标高,高速公路和一级公路采用中

2、央分隔带外侧边缘标高；二、三、四级公路采用路基边缘标高,在设置超高和加宽段则是指在设置超高和加宽之前该处原路基边缘的标高。,（2）改建公路的路基设计标高,一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用中央分隔带中线或行车道中线标高。,（3）城市道路的路基设计标高,建成后的行车道中线路面标高或中央分隔带中线标高。,4.2 纵坡及坡长设计,4.2.1 最大纵坡,（1）最大纵坡影响因素,1）汽车动力特性,2）道路等级,3）自然条件,4）工程费用和运营经济,表4-1 公路最大纵坡,（2）道路最大纵坡,（3）最大纵坡的规定,表4-2 城市道路最大纵坡,1)高速公路受地形条件或其它特殊情况限制时，经技术经

3、济论证合理，可增加1%。,2) 四级公路位于海拔2000m以上或积雪冰冻地区的路段，最大纵坡不应大于8%。,3)桥上及桥头的最大纵坡：小桥与涵洞处纵坡应按路线纵坡设计；大桥上纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%，引道紧接桥头部分的线形应与桥上线形相配合。,4)位于市镇附近非机动车交通量较大路段，其纵坡可根据具体情况适当放缓。,4.2.2 高原纵坡折减,表4-3 高原纵坡折减值,折减后若小于4%，则仍采用4%。,4.2.3 最小纵坡,公路纵坡不宜小于0.3%。,横向排水不畅的路段或长路堑路段，采用平坡或小于0.3% 的纵坡时，其边沟应作纵向排水设计。,4.2.4 平均纵坡,（1）定义,平均

4、纵坡是指一定长度的路段内，路线纵向所克服的高差与路线长度之比。,（2）平均纵坡规定,二、三、四级公路越岭线连续上坡（或下坡）路段，相对高差为200500m时，平均纵坡不应大于5.5%为宜；,越岭线相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5.0%，并注意任何相连3km路段平均纵坡不应大于5.5%。,4.2.5 合成坡度,表4-4 各级公路允许的最大合成坡度,表4-5 城市道路最大允许合成坡度,（1）公式,（2）最大合成坡度的规定,为保证路面排水,公路路线设计规范还规定在超高过渡的变化处，合成坡度不应设计为0%。当合成坡度小于0.5%时，应采用综合排水措施，保证路面排水通畅。,当陡坡与小半径圆曲线

5、重叠时，宜采用较小的合成坡度。特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%。,1）冬季路面有积雪、结冰的地区；,2）自然横坡较陡的傍山路段；,3）非汽车交通量较大的路段。,（3）最小合成坡度的规定,4.2.6 坡长限制,（1）坡长定义,纵断面上相邻变坡点间的水平长度。,（2）最小坡长限制,最小坡长通常规定以设计速度行驶915s的行程。,表4-6 最小坡长,（3）最大坡长限制,表4-6 不同纵坡最大坡长（m）,缓和坡段的坡度不宜大于3%，其长度应符合所规定的最小坡长要求。,（4）组合坡长,当连续陡坡由几个不同受限制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。,4.2.7 缓和坡段,公路连续

6、上坡或下坡时，应在不大于规范规定的纵坡长度之间设缓和坡段。,4.2.8 纵坡设计的一般要求,（1）纵坡设计必须满足公路工程技术标准或城市道路设计规范的各项规定。,（2）路线应有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。,（3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、排水等因素综合考虑。,（4）一般情况下道路纵坡设计应考虑路基工程填挖平衡.,（5）由于平原微丘区除应满足最小纵坡外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。,（6）对连接段纵坡，纵坡应缓和.,（7）在实地调查基础上，公路应充分考虑通道、农田水利等方面的要求。,映日公路的野生动物通道,为保证行车安全、舒适及视距的需要，在变坡点处设置的

7、竖向曲线称为竖曲线。,纵断面上只计水平距离和竖直高度，斜线用坡度计。,(1)概述,图4-2 路线纵断面图,竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线。,4.3 竖曲线,坡度差：,图4-3 竖曲线几何要素,（2）竖曲线几何要素计算,（3）竖曲线上任意点纵 距y 的计算,（4）竖曲线上任意点设计高程的计算,1)计算切线高程,2)计算设计高程,竖曲线设计的限制因素:,（1）缓和冲击,（2）时间行程不过短,（3）满足视距的要求,4.3.2 竖曲线的最小半径和最小长度,1)凸形竖曲线最小半径和最小长度,图4-4 凸形竖曲线的计算图示,当LST时,当L ST时,凸形竖曲线最小半径和最小长度 表4-6,图4-5 前车

8、灯照射距离,2)凹形竖曲线最小半径和最小长度,夜间行车前灯照射距离要求,当LST时,(2)当L ST时,跨线桥下行车视距要求,图4-6 跨线桥下行车视距,(1)当LST时,(2)当L ST时,凹形竖曲线最小半径和最小长度 表4-7,4.3.3竖曲线设计的要求,（1）应选用较大的竖曲线半径。,当坡度差较小时，应采用较大半径;,条件受限制时可采用一般最小半径;,特殊困难不得已才允许采用极限最小半径；,在有条件路段，满足视觉要求的最小半径。,表4-8 从视觉观点所需的竖曲线最小半径,2)同向竖曲线应避免断背曲线。,同向竖曲线特别是同向凹形竖曲线间，如直坡段不长，应合为单曲线或复曲线。,4)设计速度大

9、于或等于60km/h的公路，竖曲线宜采用长的竖曲线和长直线坡段的组合。,3)反向竖曲线间最好设置一段直坡段。,图4-7 竖曲线间衔接,4.4 爬坡车道与避险车道,4.4.1 爬坡车道,图4-8 爬坡车道,（1）定义,爬坡车道是在陡坡路段上坡方向行车道右侧增设的供载重汽车行驶的专用车道。,（2）设置爬坡车道的条件,1）沿上坡方向载重车的行驶速度降低到允许最低速度以下时，可设爬坡车道。,表4-9 上坡方向容许最低速度,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。,3）对需设置爬坡车道的路段应与改善主线纵坡不设爬坡车道的方案进行技术经济比较，设置爬坡车道效益费用比、行车安全性较优

10、时。,4.4.2 避险车道,图4-9 避险车道,（1）定义,避险车道是在长陡坡路段下坡方向行车道右侧为失控车辆安全减速增设的专用车道。,理想的路线纵断面本身应按不需设置爬坡车道或避险车道来设计。,4.5 路线纵断面设计方法及纵断面图,4.5.1 纵断面设计要点,（1）关于纵坡极限值的运用,（2）关于极限坡长,坡长不宜过短，以不小于设计速度的9s行程为宜。,（3）各种地形条件下的纵坡设计,图4-10 哈同路,图4-11 山岭区道路,（4）关于竖曲线半径的选用,（5）相邻竖曲线间的衔接,4.5.2 纵断面设计方法步骤及注意问题,1）准备工作,2）标注控制点,（1）纵断面设计方法与步骤,路线起点、终

11、点、越岭垭口、隧道进出口、沿溪线出口、沿溪线洪水位、重要桥梁、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、平面交叉和立体交叉点及经济点等。,3)试坡,4)调整坡度线,5)核对,6)定坡,变坡点桩号：调整到10m的整桩号上。 坡度值：精确到小数点两位，即0.00%。 变坡点高程：精确到小数点三位，即0.000%。 中桩高程：精确到小数点两位，即0.00%。,7)设置竖曲线,8)设计高程计算,（2）纵坡设计应注意的问题,1） 大中桥不宜设置凹形竖曲线，桥头两端竖曲线的起、终点应设在桥头10m以外。,图4-12 桥涵纵坡处理,2)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“

12、驼峰式”纵坡。,4)拉坡时如受“控制点” 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平面线形。,3）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，其长度应不小于最短坡长规定。两端接线纵坡及山区艰臣工程地段应不大于3%、5%。,5)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。,4.6 道路平、纵线形组合设计,4.6.1平、纵组合设计原则,1)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。,图4-13 道路图片,2)平、纵线形技术指标大小应保持均

13、衡。,图4-14 平纵线形组合,4)选择组合得当的合成坡度，利于路面排水和行车安全。,5)注意与道路周围环境的配合。,3)条件受限制时,极值的选用应考虑前后地形、技术指标运用等对实际行驶速度的影响。,图4-14 道路图片,图4-15 平纵线形组合的形式,4.6.2平、纵线形组合的形式,图4-15 平纵线形组合的形式,图4-16 直线与纵断面应避免的组合,4.6.3 直线与纵断面的组合,平面直线上一次变坡是很好的平、纵组合。,直线与纵断面应避免组合：,小半径凹、凸形直线的组合；直线中短距离内二次以上变坡；一眼能看到路线方向转折两次以上,纵坡起伏三次以上。,图4-17 平纵线形应避免组合,4.6.4平曲线与纵断面的组合,（2）平曲线与竖曲线的配合,1）平曲线与竖曲线应相互对应，且平曲线应稍长于竖曲线。,图4-18 平、竖曲线的组合关系,（1）平曲线与纵面直线组合,图4-19 平竖曲线组合对比,2)平曲线与竖曲线大小应保持均衡。,图4-17 平曲线与竖曲线大小不均衡,根据德国计算统计，若平曲线半径小于1000m，竖曲线半径大约为平曲线半径的1020倍时，便可达到均衡的目的。,表4-10 平、竖曲线径