公路纵断面设计

1、大路纵断面设计一、概述1. 纵断面设计定义沿道路中心线纵向垂直剖切的一个立面； 它表达了道路沿线起伏变化的状况；道路纵断面设计主要是依据道路的性质和等级， 汽车类型和行驶性能， 沿线地势、地物的状况，当地气候、水文、土质的条件以及排水的要求，详细确定纵坡的大小和各点的标高； 为了适应行车的要求，各级大路和城市道路中的快速路、主干路及相邻坡度代数差大于1的其他道路， 在纵坡变更处均应设置竖曲线，因而，道路纵断面设计线是由直线和竖曲线所组成；在纵断面图上， 通过路中线的原地面上各桩点的高程，称为地面标高， 相邻地面标高的起伏折线的连线， 称为地面线；设计大路的路基边缘相邻标高的连线， 称为设计线，

2、 设计线上表示路基边缘各点的标高，称为设计标高； 在同一横断面上设计标高与地面标高之差，称为施工高度； 当设计线在地面线以上时，路基构成填方路堤； 当设计线在地面线以下时，路基构成挖方路堑； 施工高度的大小直接反映了路堤的高度和路堑的深度；2. 纵断面设计原就2.1 设计原就（1）纵坡设计必需符合大路工程技术标准中有关纵坡的各项规定，如各级大路的最大纵坡，按排水要求的最小纵坡等；（2）为保证汽车以肯定的车速安全顺当地通过，纵坡应具有肯定的平顺性；（3）对沿线的自然条件，应作通盘讨论，依据不同的详细情形分别处理， 使大路畅通和稳固；（4）按路线起伏综合考虑农田水利方面的特殊要求；（5）在水文条件

3、不良或地下水位很高的路段，应考虑适当的路基高度；（6）在保证路基的强度和稳固的前提下，争取填挖平稳，节约土石方及其他工程量，降低工程造价；（7）考虑到今后大路改建时，尽量利用原有路面作为新路面的基层或面层的下层；（8）纵坡设计应与平面设计亲密协作和谐；2.2 城市道路纵断面设计原就除参照大路纵断面设计的原就外，尚须留意以下各点：（1）为使道路两侧邻居地面水的顺当排除，一般应使路缘石顶面标高低于两侧建筑物的地面标高；（2）要为城市各种地下管线的埋设供应有利条件，并保证人防工程与各类管线有必要的最小覆土厚度；（3）对一些具有影响的立面掌握点， 必需与道路平面掌握点综合分析讨论；（4）应与相交的道路

4、、广场等出入口有平顺的连接；（5）对非机动车行驶较多的道路，应充分考虑非机动车的爬坡才能和下坡时的安全性；（6）讨论邻近地区的竖向设计，以和谐城市地区的立面布置和填挖土石方的调配；3. 纵断面设计要求城市道路纵断面设计的要求，除了前面叙述的最大和最小纵坡、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，仍应满意由城市道路的特点所打算的详细要求；（1）纵断面设计应参照城市规划掌握标高、适应临倚建筑立面布置以及沿 路范畴内地面水的排除； 确定道路中线设计标高时，必需满意以下各掌握点标高的要求；（2）应与相交道路、邻居、广场和沿街建筑物的出入口有平顺的连接；（3）山城道路

5、及新建道路的纵断面设计应尽量使土石方平稳；在保证路基稳固的条件下， 力求设计线与地面线接近，以削减土石方工程数量，保持原有自然稳固状态；（4）旧路改建宜尽量利用原有路面，如加铺结构层时，不得影响沿路范畴的排水；（5）机动车与非机动车混合行驶的车行道，最大纵坡宜不大于3，以满意非机动车爬坡才能的要求；（6）道路最小纵坡应不小于0.5 ，困难时不小于o.3，特殊困难情形下小于 0.3 时，应设置锯齿形街沟或实行其它综合排水措施；（7）道路纵断面设计必需满意城市各种地下管线最小覆土深度的要求；二、纵坡设计的一般规定与要求1. 纵坡设计的一般要求（1）纵坡设计必需满意大路工程技术标准中的各项规定；（2

6、）为保证汽车能以肯定的车速安全舒顺地行驶，纵坡应具有定的平顺 性，起伏不宜过大及过于频繁；尽量防止采纳极限纵坡值缓和坡段应自然地配合地势设置， 在连续采纳极限长度的陡坡之间， 不宜插入最短的缓和坡段， 以争取较匀称的纵坡； 垭口邻近的纵坡应尽量放缓一些； 连续上坡或下坡路段， 应防止设置反坡；（3）纵坡设计时，应对沿线的地势、地质、水文、气候等自然条件综合考虑，依据不同的详细情形妥当处理，以保证大路的畅通和稳固；（4）地下水位较高的平原微丘区和潮湿地带的路段，应满意最小填土高度的要求，以保证路基稳固；（5）纵坡设计在一般情形下应考虑填挖平稳，并尽量利用挖方运作就近路段填方，削减借方和废方，以降

7、低工程造价；（6）纵坡设计时，应照料当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的特殊要求；2. 最大纵坡与最小纵坡2.1 最大纵坡最大纵坡是指各级大路容许采纳的最大坡度值，它是大路纵断面设计的重要掌握指标；（1）确定最大纵坡应考虑的因素汽车的动力特性：要依据大路上主要行驶车辆的牵引性能确定；在肯定的行驶速度条件下确定；大路等级愈高，要求行车速度愈快，但从汽车的动力特性可知其爬坡才能愈低，因此不同等级的大路有不同的最大纵坡值；自然因素：大路所经地区的地势、气候、海拔高度等自然因素，对汽车行驶条件和爬坡才能也有很大的影响；（2）最大纵坡的确定最大纵坡的确定主要取决于汽车的动力性能、大路等级和自然因

8、素， 但另一方面仍必需保证行车安全；表 2-3-1最大纵坡设计速度 km/h1201008060403020最大纵坡 3456789高速大路受地势条件或其他特殊情形限制时，经技术经济论证合理， 最大纵坡可增加 1；在非汽车交通比例较大的路段，可依据详细情形将纵坡适当放缓，平原、微丘区一般不大于2 3；山岭、重丘区一般不大于4 5；小桥涵处的纵坡可按表1-3-1的限值设计，但大、中桥上的纵坡不宜大于4， 桥头引道纵坡不大于5；位于城镇邻近非汽车交通量较大的路段，桥上及桥头引道纵坡均不得大于3；紧接大、中桥桥头两端的桥头引道纵坡应与桥上纵坡 一样；隧道内的纵坡不应大于3，并不小于0.3 ；独立的明

9、洞和长度小于50m的隧道其纵坡不受此限；紧接隧道洞口的路线纵坡应与隧道内纵坡相同；（3）高原地区纵坡折减大路工程技术标准规定在海拔3000m以上的高原地区，各级大路的最大 纵坡值应按表 2-3-2 的规定予以折减，最大纵坡折减后如小于4，就仍采纳 4；表 2-3-2高原纵坡折减值海拔高度 m3000 4000400050005000 以上折减值 1232.2 最小纵坡大路工程技术标准 规定， 在各级大路的长路堑路段，以及其他横向排水不畅的路段，均应采纳不小于0.3 的纵坡，否就应对其边沟作纵向排水设计；干旱地区以及横向排水良好的路段，其最小纵坡可不受上述限制；3. 坡长限制与缓和坡段3.1 坡

10、长限制与缓和坡段坡长限制包括最小坡长和最大坡长两个方面的内容；（1）最小坡长限制最小坡长的限制是从汽车行驶平顺性、乘客的舒服性、 纵面视距和相邻两竖曲线的布置等方面考虑的；我国综合考虑了运算行车速度和地势条件等情形，规定最小坡长如表2-3-3所示；表 2-3-3各级大路最大纵坡大路等级高速大路一二三四运算行车速度 km/h120100806010060804060304020最小坡长 m30025020015025015020012015010010060（2）最大坡长限制最大坡长限制是指比较大的纵坡对正常行车的影响；高速大路、一级大路当连续陡坡由几个不同坡度值的坡段组合而成时，应对纵坡长度受

11、限制的路段采纳平均坡度法进行验算；二、三、四级大路当连续纵坡大于 5时，对纵坡长度应加以限制，以利提高车速和行驶安全；在实际纵坡设计中，当大于5的坡长仍未达到其规定的限制坡长时，可变 化坡度（应为连续上坡或连续下坡），但其长度应按坡长限制的规定进行折算； 例如：某三级山岭区大路的第一坡段纵坡为8.0 ，长度为 120m，即占坡长限制值的 2/5 ，如相邻坡段的纵坡为7.0 ，就其坡长不应超过500×3/5 300m ；也就是说 8.0 的纵坡设计了长度120m以后，仍可接着设计坡度为7.0 的 300m坡长，此时坡长限制值已用完；4. 平均纵坡平均纵坡是指肯定长度路段的高差与水平距离

12、之比，以百分率 表示；它是衡量纵断面线形设计质量的一个重要限制性指标；我国大路工程技术标准 规定为了合理运用最大纵坡、 坡长和缓和坡段， 以利汽车安全顺当行驶， 二、三、四级大路越岭线的平均纵坡一船以接近5.5 （相对高差为200 500m）和 5（相对高差大于500m）为宜，并留意任何相连3km路段的平均纵坡不宜大于5.5 ；5. 合成坡度合成坡度是指在设有超高的平曲线上，路线纵坡与超高横坡或路面横坡组合而成的最大坡度；其方向为流水方向，又称流水线坡度；汽车在有合成坡度的路段行驶时，假如合成坡度过大，由于离心力的作用，可能引起汽车向合成坡度方向的倾斜和侧向滑移，给汽车行驶带来危急；因此， 应

13、将合成坡度掌握在肯定的范畴之内；我国大路工程技术标准规定各级大路的最大容许合成坡度值如表2-3-4所示；表 2-3-4各级大路最大容许合成的坡度大路等级高速大路一二三四 运算行车速度 km/h120100806010060804060304020合成坡度 101010.510.51010.5910109.59.5106. 爬坡车道爬坡车道是指在陡坡路段正线行车道右侧设置的专供载货汽车行驶的专用车道；大路工程技术标准规定，高速大路和一级大路，当纵坡大于4时，可设置爬坡车道 其宽度一般为3.5m；大路路线设计规范（ jtj011-94）中规定，高速大路和一级大路， 在其纵坡长度受限制的路段，应对载

14、货汽车上坡行驶速度的降低值和设计通行才能进行验算，符合以下情形之一者， 在上坡方向行车道的右侧设置爬坡车道；（1）沿上坡方向载货汽车的行驶速度降低到容许最低速度以下时，可设置爬坡车道；（2）上坡路段的设计通行才能小于设计小时交通量时，应设置爬坡车道；设计爬坡车道时， 应综合考虑爬坡车道与主线线形设计的关系， 其起、终点应设在通视良好、 便于辨认和过渡顺适的地点； 长而连续的爬坡车道， 其右侧应按规定设置应急停车带；三、竖曲线设计纵断面上相邻两条纵坡线相交的转折处，为了行车平顺用一段曲线来缓和，这条连接两纵坡线的曲线叫竖曲线；竖曲线的外形， 通常采纳平曲线或二次抛物线两种；在设计和运算上为便利一

15、般采纳二次抛物线形式；纵断面上相邻两条纵坡线相交形成转坡点，其相交角用转坡角表示； 当竖曲线转坡点在曲线上方时为凸形竖曲线，反之为凹形竖曲线；1. 竖曲线设相邻两纵坡坡度分别为i 1 和 i 2，就相邻两坡度的代数差即转坡角为=i 1-i 2 ，其中 i 1 、i 2 为本身之值，当上坡时取正值，下坡时取负值；当 i 1 -i 2 为正值时，就为凸形竖曲线；当i 1-i2 为负值时，就为凹形竖曲线；（1）竖曲线基本方程式我国采纳的是二次抛物线形作为竖曲线的常用形式；其基本方程为：2x2py如取抛物线参数p 为竖曲线的半径r ，就有：2x 22ryyx2r（2）竖曲线要素运算公式切线上任意点与竖

16、曲线间的竖距h 通过推导可得：hpqypyq1xl 2 y al 2li1 a2 r2 r竖曲线曲线长： l=rr竖曲线切线长： t=ta=tbl/2=2t 2竖曲线的外距： e=2rx 2竖曲线上任意点至相应切线的距离：y2 r式中： x为竖曲任意点至竖曲线起点（终点）的距离，m；r为竖曲线的半径， m；2. 竖曲线的最小半径2.1 竖曲线最小半径的确定（1）凸形竖曲线极限最小半径确定考虑因素缓和冲击汽车行驶在竖曲线上时， 产生径向离心力， 使汽车在凸形竖曲线上重量减小，所以确定竖曲线半径时，对离心力要加以掌握；经行时间不宜过短当竖曲线两端直线坡段的坡度差很小时，即使竖曲线半径较大， 竖曲线

17、长度也有可能较短，此时汽车在竖曲线段倏忽而过，冲击增大，乘客不适；从视觉上 考虑也会感到线形突然转折；因此，汽车在凸形竖曲线上行驶的时间不能太短， 通常掌握汽车在凸形竖曲线上行驶时间不得小于3 秒钟；满意视距的要求汽车行驶在凸形竖曲线上，假如竖曲线半径太小，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和最小长度应加以限制；（2）凹形竖曲线极限最小半径确定考虑因素缓和冲击在凹形竖曲线上行驶重量增大；半径越小， 离心力越大； 当重量变化程度达到肯定时，就会影响到旅客的舒服性，同时也会影响到汽车的悬挂系统；前灯照耀距离要求对地势起伏较大地区的路段， 在夜间行车时， 如半径过小， 前灯照耀

18、距离过短，影响行车安全和速度； 在高速大路及城市道路上有很多跨线桥、 门式交通标志及广告宣扬牌等， 假如它们正好处在凹形竖曲线上方， 也会影响驾驶员的视线；跨线桥下视距要求为保证汽车穿过跨线桥时有足够的视距，汽车行驶在凹形竖曲线上时，应对竖曲线最小半径加以限制；经行时间不宜过短汽车在凹形竖曲线上行驶的时间不能太短，通常掌握汽车在凹形竖曲线上行驶时间不得小于3 秒钟；四、纵断面设计方法1. 纵断面设计要点纵断面设计第一涉及的内容是纵断面线形布置，它包括不同地势条件下的设计标高掌握，各坡段的纵坡设计和转坡点位置确定等；1.1 各种地势条件下的标高掌握所谓设计标高的掌握， 是指在纵坡设计时将路线支配

19、走在哪一个高度上最为合适；（1）在平原区，地势平整，河沟纵横交叉，地面水源多，地下水位较高，因此，路线设计标高主要由保证路基稳固的最小填土高度所掌握；（2）在丘陵地区，地面有肯定的高差，除局部地段外路线在纵断面上克服 高差不很困难； 因此， 设计标高的选定， 主要由土石方平稳和降低工程造价所控制；（3）在山岭地区，地势变化频繁，地面自然坡度大，布线有肯定的困难；因此，设计标高主要由纵坡度和坡长所掌握，但也要从土石方尽量平稳及路基防护工程经济性等方面考虑，力求降低工程造价；（4）沿溪（河）路段，为保证路基安全稳固，路基一般应高出规定洪水频率的运算水位加雍水高、波浪侵袭高和0.5m 以上；此外，纵

20、断面设计标高的掌握，仍应考虑大路的起终点、交叉口、垭口、隧道、桥梁、排泄涵洞、地质不良地段等方面的要求；有时这些地物和人工造物对设计标高掌握往往起着打算性的作用；1.2 各种地势条件下的纵坡设计对不同地势的纵坡设计， 要在初步拟定设计标高掌握的基础上以求纵坡设计合理；（1）平原、微丘地势的纵坡应匀称、平缓，并留意保证路基最小填土高度和最小排水纵坡的要求；（2）丘陵地势的纵坡应防止过分迁就地势而使路线起伏过大；（3）山岭、重丘地势的沿河线，应尽量采纳平缓的纵坡，坡长不宜过短， 纵坡度不宜过大高等级的大路更应留意不宜采纳陡坡；（4）越岭线的纵坡应力求匀称，尽量不采纳极限或接近极限的坡度，更不 宜连

21、续采纳极限长度的陡坡之间夹短距离缓和坡段的纵坡线形；越岭线不应设置反坡，以免铺张高程；（5）山脊线和山腰线，除结合地势不得已时采纳较大的纵坡外，在般情形下应采纳平缓的纵坡；1.3 转坡点位置的确定转坡点是两条相邻设计纵坡线的交点，两转坡点之间的水平距离称为坡长；转坡点位置的确定，直接影响到纵坡度的大小，坡长，平、纵面组合，土石方填挖平稳和大路的使用质量；因此， 在确定转坡点位置时，要尽量使填挖工程量最小和线形最抱负外，仍应使最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、缓和坡段满意有关规定的要求，同时仍要处理好平、纵面线形的相互协作和和谐；此外，为便利设计和运算，转坡点的位置一般应设在 10m的整数桩号处；2

22、. 纵断面设计方法与步骤2.2 纵坡设计（1）标注掌握点掌握点是指影响纵坡设计的高程掌握点；“掌握点”可分为两类：一类是属于掌握性的“掌握点”，掌握路线纵坡设计时必需通过它或限制从其上方或下方通过；这类掌握点主要有：路线起终点、越岭哑口、重要桥涵、最 小填土高度、最大挖深、沿溪线的洪水位、 隧道进出口、平面交叉和立体交叉点、铁路道口、城镇规划掌握标高以及受其它因素限制路线必需通过的标高掌握点等；其次类是属于参考性的“掌握点” ，叫经济点；对于山岭重丘区的大路，除应标出掌握性质的 “掌握点” 以外， 仍应考虑各横断面上横向填挖基本平稳的经济点，以降低工程造价；横断面上的经济点有以下三种情形：当地

23、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稳的标高，纵坡通过此标高时，在该横断面上挖方数量基本等于填方数量；当地面横坡较陡时，填方往往不宜填稳，有时坡脚伸得较远，采纳多挖 少填甚至全部挖出路基的方法比砌石护坡经济，这时多挖少填或全挖路基的标高为经济点；当地面横坡很陡，无法填方时，需砌筑挡土墙，此时宁愿全部挖出路基或深挖，该全部挖出或深挖路基的标高为其经济点；当地面横坡很陡，必需作挡土墙时，当采纳某一设计标高使该断面按1m长度计施工的土石方与挡土墙费用总和最省， 该标高为其经济点；设计时“经济点” 通常用“路基横断面透亮模板”来确定；“路基横断面透亮模板” 可用透亮描图纸或透亮胶片制成， 其上按横断面图的比例绘出路基宽度 （挖方路段尚应包括两侧边沟的宽度） 和各种不同坡度的边坡线（上为挖方，下为填方） ；使用时将“路基横断面透亮模板”扣在绘好地面线的横断面图上，使中线重合，依据地面横坡的大小，上下移动“模