第五章：纵坡设计

1、 3.1概述 3.2纵坡及坡长设计 3.3竖曲线设计 3.4高等级道路上的爬坡车道 3.5平纵面线形组合设计 3.6纵断面设计要点与方法 复习思考题道路的纵断面道路的纵断面用一曲面沿道路中线竖直剖切，展开成平面即为道路的纵断面。路线纵断面图路线纵断面图反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸的图形。它反映路线所经地区中线之地面起伏情况与设计标高之间的关系,它与平面图、横断面图结合起来，就能够完整地表达道路的空间位置和立体线形。n地面线：地面线：它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线；条不规则的折线；n设计线：设计线：路线上各点路基设计高程的连续。路线

2、上各点路基设计高程的连续。纵断面线形设计应根据道路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定、排水及工程量等的要求，对纵坡的大小、长短、前后纵坡情况、竖曲线半径大小以及与平面线形的组合关系等进行综合设计，从而设计出纵坡合理、线形平顺圆滑的理想线形，以达到行车安全、快速、舒适、工程费较省、运营费用较少的目的。道路纵断面设计与选线有密切的关系，实际上在选线过程中已做了纵坡大小、坡长分配、纵面与平面配合等的考虑，纵断面设计是将选线的预想具体化，因此，可以认为纵断面设计是选线工作的继续和深化。当然，在纵断面设计过程中还将对选线的预想做些适当的修正，如果在选线过程中对纵坡值考虑不够，就可能

3、改线。 对路基设计标高的规定对路基设计标高的规定 纵坡度的表示方式纵坡度的表示方式 其他对于新建公路，高速公路和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则是指在设置超高加宽之前该处标高；对于改建公路，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。对城市道路而言，路基设计标高一般是指车行道中心。 BiJbJbiGiGihbJchcch路线设计高程路线设计高程纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（），即每一百米的路线长度其两端高差几米，就是该路段的纵坡，其上坡为“”，下坡为“”。例如某段路线长度为米，高差为米，则纵坡度为2.5

4、。 一般认为道路上的纵坡对汽车行驶不造成困难，即上坡时不必换档，下坡时不必刹车。对于小于的纵坡，可以不作特殊考虑，只是为了排水的需要（公路边沟的沟底纵坡与路线纵坡一般是相同的），一般要有一个不小于最小纵坡的坡度。如果排水上无困难，可以用平坡。但是采用了大于的纵坡时，必须慎重考虑，因为纵坡太大，上坡时汽车的燃料消耗过大，而下坡时又必须用刹车，重车或有拖挂车的车辆都易出事故，对运输经济与安全极为不利。 在路线的测设过程中，平面设计和纵断面设计是分开进行的，这样做固然有其方便之处。但是，必须注意平面设计和纵断面设计要互相配合，设计中要发挥设计人员对平、纵组合的空间想象力，否则，不可避免会在技术经济上

5、和美学上产生缺陷。 纵断面设计是路基设计、桥涵设计及其它设计的基础，要与道路上行驶的汽车的技术性能相适应，满足汽车行驶力学要求、驾驶员视觉及心理要求和乘客的舒适性要求，主要解决道路线形在纵断面上的位置、形状和尺寸问题，在路线纵断面图上决定坡度坡长、竖曲线半径等数值以及做有关的计算工作。 道路纵断面线形由直线和竖曲线组成，其设计内容包括纵坡设纵坡设计计和竖曲线设计竖曲线设计两项。通过纵断面设计所完成的纵断面图是道路设计文件重要内容之一。1. 纵坡度2. 坡长限制3. 合成坡度4. 纵坡设计的一般要求（1）最大纵坡（2）最小纵坡（3）平均纵坡（4）高原纵坡折减l最大纵坡是道路纵坡设计的极限值，是纵

6、面线形设计的一项重要指标。l最大纵坡的大小将直接影响路线的长短、使用质量、行车安全以及运营成本和工程的经济性。l制定最大纵坡主要是依据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶安全以及工程、运营经济等因素进行确定。汽车沿陡坡行驶时，因升坡阻力增加而需增大牵引力，从而降低车速，若长时间爬陡坡，不但会引起汽车水箱沸腾、气阻，使行驶无力以致发动机熄火，使驾驶条件恶化，而且在爬坡时汽车的机件磨损也将增大。因此，应从汽车爬坡能力考虑对最大纵坡加以限制。与上坡相比，汽车下坡时的安全性更为重要。汽车下坡时，制动次数增加，制动器易因发热而失效，司机心理紧张，也容易发生车祸。根据行车事故调查分析，坡度大于8、

7、坡长为360m或坡长很短但坡度很大（）的路段下坡的终点是发生交通事故的主要地点；同时，调查资料表明，当纵坡大于8.5时，刹车次数急增，所以，最大纵坡的制定从下坡安全来考虑，其最大值应控制在为宜其最大值应控制在为宜。另外，还要考虑拖挂车的要求。调查资料表明，拖挂车爬8的纵坡需用一档；爬的纵坡需用二档或一档，从不致使拖挂车行驶困难来看，最大纵坡也应控制在8为宜。各各 级级 公公 路路 最最 大大 纵纵 坡坡设计速度（km/h)1201008060403020最大纵坡（%） 3456789大、中桥上的纵坡大、中桥上的纵坡不宜大于，桥头引道的纵坡不宜大于，位于市镇附近非汽车交通较多的地段，桥上及桥头引

8、道的纵坡均不得大于，紧接大、中桥桥头两端引道的纵坡应与桥上纵坡相同。隧道内纵坡隧道内纵坡不应大于，并不小于.（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。在非汽车交通比例较大的路段在非汽车交通比例较大的路段，可根据具体情况将纵坡适当放缓：平原、微丘区一般不大于；山岭、重丘区一般不大于。 为了保证挖方地段、设置边沟的低填方地段和横向排水不畅地段的纵向排水，防止积水渗入路基而影响其稳定，规定各级公路的长路堑路段、以及其它横向排水不畅的路段，均应采用不小于.的纵坡。当必须设计水平坡（）或小于.的纵坡时，边沟排水设计应与纵坡设计一起综合考虑，其边沟应作纵向排

9、水设计，在城市道路中一般可采用设置锯齿形街沟或采取其它排水措施来处理。（2）最小纵坡）最小纵坡典型的连续下坡公路l在道路设计中，平均纵坡是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。平均纵坡是衡量路线线形设计质量的重要指标之一。l根据对山区道路行车的实际调查发现，有时虽然道路纵坡设计完全符合最大纵坡、坡长限制及缓和坡长规定，但也不能保证行车顺利安全。如果在长距离内，平均纵坡较大，汽车上坡用二档时间较长，发动机长时间发热，易导致汽车水箱沸腾、气阻；同样，汽车下坡时，频繁刹车，易引起制动器发热，甚至烧毁制动片，加之司机心理过分紧张，极易发生事故。因此，从汽车行驶方便和安全出发，为了合理

10、利用最大纵坡、坡长和缓和坡段的规定，还要控制平均纵坡。平均纵坡是在宏观上控制路线纵坡。lHip在海拔高度较高地区，汽车发动机的功率会因空气稀薄而降低，相应地降低了汽车的爬坡能力，因此对海拔高度在3000m以上地区公路最大纵坡应予以折减，折减值见下表。经折减后的最大纵坡如小于4，则仍用4。（4）高原纵坡折减（1）最大坡长限制（2）最小坡长限制（3）组合坡长坡长限制是根据汽车动力性能来决定的。长距离的陡坡对汽车行驶不利。连续上坡，发动机过热影响机械效率，从而使行驶条件恶化；下坡则因刹车频繁而危及行车安全，因此，应对陡坡的长度有所限制。对城市道路来讲，坡长限制还应考虑到非机动车的要求。具体应用时，高

11、速公路和一级公路纵坡及坡长限制的选用应充分考虑车辆运行质量的要求。对高速公路来讲，即使是2的纵坡，坡长也不宜过长。为了改善汽车在较陡坡道上行驶的不利状况，避免长时间使用低档爬坡，减轻汽车机件负荷和减少下坡汽车刹车次数，降低制动器过高的温度，使行车缓和，各级公路当连续纵坡较大时，应在不大于表中所规定的长度两端设缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于，其最小长度应符合最小坡长限制的规定。（1）最大坡长限制）最大坡长限制 最小坡长是指相邻两个变坡点之间的最小长度。若其长度过短，就会使变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，当坡度差较大时还容易造成视觉的中断，视距不良，从而影响到行车的平顺性和安全性。另外，从线形的

12、几何构成来看，纵断面是由一系列的直坡段和竖曲线所构成，若坡长过短，则不能满足设置最短竖曲线这一几何条件的要求。为使纵断面线形不至因起伏频繁而呈锯齿形的状况，并便于平面线形的合理布设，故应对纵坡的最小长度做出限制。最小坡长通常以设计速度行驶最小坡长通常以设计速度行驶915s的行程作为规的行程作为规定值。一般在设计速度大于或等于定值。一般在设计速度大于或等于60km/h时取时取9s，设计速度为，设计速度为40km/h 时取时取11s，设计速度为，设计速度为20km/h时取时取15s。(2)最小坡长限制各各 级级 公公 路路 最最 小小 坡坡 长长设计速度（km/h)1201008060403020

13、最小坡长（m) 30025020015012010060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。如三级公路某段8的纵坡，长为120m，该长度是相应限制坡长(300m)的2/5，如相邻坡段的纵坡为7,则其坡长不应超过相应限制坡长(500m)的(1-2/5)，即5003/5=300m，也就是说8纵坡设计120m后，还可以接着设计7纵坡段300m或6纵坡段480m，其后再设置缓和坡段。（3）组合坡长）组合坡长 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所合成的方向上，这时的最大坡度称为合成坡度，如下图所示。其值可按下式计算：3

14、、合成坡度、合成坡度22ciziHi1）纵坡设计必须符合标准、公路路线设计规范和城市道路设计规范关于纵坡的有关规定。各级公路的最大纵坡值及陡坡限制坡长，一般不轻易使用，而应当留有余地。只有在越岭线中为争取高度、缩短路线长度或避免工程艰巨地段等不得已时才采用最大值。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6；越岭线的纵坡应力求均匀，应尽量不采用极限或接近极限的坡度，更不宜连续采用极限长度的陡坡夹短距离缓坡的纵坡线形，越岭展线不应设置反坡。4、纵坡设计一般要求、纵坡设计一般要求(1)公路纵坡设计一般

15、要求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，并重视平纵面线形的组合。短距离内要避免线形起伏过短距离内要避免线形起伏过于频繁，于频繁，由于纵面线形连续起伏，使视线中断，视觉不良；避免避免能看得见近处和远处而看不见中间的凹陷路段，能看得见近处和远处而看不见中间的凹陷路段，由于线形发生凹陷，出现隐蔽路段，使驾驶员视觉不适，产生莫测感，影响行车速度和安全；在较长的连续陡坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，在较长的连续陡坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近顶部的纵坡放缓些；接近顶部的纵坡放缓些；应注意与平面线形的配合。4）纵坡设计应结合自然条件综合考虑。为利于路面和边沟排水，一般情况下最小纵坡以不小于0.5为宜。在受洪水影响的沿河路段及平原区的低洼路段，应保证路线的最低标高，以免受洪水冲刷，确保路基稳定。5）纵坡设计为保证路基稳定，应尽量减少深路堑和高填方，在设计中应重视纵、横向填挖的调配利用，争取填挖平衡，尽量利用挖方作就近填方，以减少借方和废方，降低工程造价。6）纵坡设计应结合道路沿线的