道路勘测设计纵断面设计PPT学习教案

1、会计学1道路勘测设计纵断面设计道路勘测设计纵断面设计第1页/共132页第2页/共132页第二节第二节 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计The Design of Profile Grade and Slope Length第3页/共132页第4页/共132页第5页/共132页第6页/共132页第7页/共132页第8页/共132页 计算车速(km/h) 80 60 50 40 30 20最 大 纵坡（）推荐值 4 5 5.5 6 7 8限制值 6 7 7 8 9 9 备注：海拔30004000m高原城市按表值减小1，积雪寒冷地区应控制在6以内表4-2第9页/共132页公路等级高速公路一二三四地形平原

2、微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘最大纵坡（）345546576869各级公路最大纵坡表4-3备注：（1）高速公路受地形条件或其它情况限制时，经 技术经济论证合理,最大纵坡可增加1； （2）海拔2000m以上或严寒冰冻区的山岭重丘区 四级公路，最大纵坡 不应大于8。第10页/共132页第11页/共132页第12页/共132页第13页/共132页fDi11第14页/共132页第15页/共132页VV31212fDi22第16页/共132页第17页/共132页计算行车速度(km/h)V1201008060403020滚动阻力系数(%)F1.01.01.01

3、.52.02.02.0减速范围V1V28060805580506040402530202015动力因数(%)D1D22.33.02.33.22.33.33.03.55.45.85.75.85.85.8H=0, =1.19i1i21.72.61.72.81.72.92.12.74.44.94.84.94.94.9H=1000, =1.05i1i21.42.21.42.41.42.51.72.53.74.14.04.14.14.1H=2000, =0.93i1i21.11.81.12.01.12.11.31.83.03.43.33.43.43.4H=3000, =0.82i1i20.91.50.9

4、1.60.91.71.01.42.42.82.72.82.82.8第18页/共132页第19页/共132页 坡长限制，主要是指对较陡纵坡的最大长度和一般纵坡的最小长度加以限制。 Restriction of Slope Length第20页/共132页 最小坡长是指纵断面上两个变坡点之间的最小长度。最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的，如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏的路段会产生增重与减重的频繁变化，导致乘客感到极不舒适，车速越高越感突出。另外，坡长太短，变坡点之间不能设置相邻两竖曲线的切线长；此外，对两凸型变坡点间的距离还应满足行车视距的要求。考虑上述因素，应对最小

5、坡长加以限制。第21页/共132页标准规定各级公路最短坡长见表47。 各级公路最短坡长 表4-7公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一二二三四地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘最短坡长（m）30025020015025015020012020012015010010060城规规定城市道路相对坡长见表48。 城市道路最短坡长表4-8计算行车速度（km/h）806050403020最短坡长2901701401108560 在平面交叉口、立体交叉口的匝道，以及过水路面地段，最短坡长不受此限。 第22页/共132页 道路纵坡的大小及其坡

6、长对汽车正常行驶影响很大。纵坡越陡、坡长越长，对汽车影响也越大。主要表现在：上坡时使汽车行驶速度显著下降，需换较低排挡以克服坡度阻力，同时，坡长太长，易是水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡时制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸。因此，为保证行车的正常与安全，应对坡长加以限制。 第23页/共132页(1) 各级公路纵坡长度限制，见表410； 各级公路纵坡长度限制表4-10公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一二二三四地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘纵坡坡度（）21500/38001000/1000/460

7、08009007008007001000/1000/800800/5/600700500/5008007008007006007007008006/500300/300/500/5004007005007007/300/300/500/5008/300/3009/200第24页/共132页(2) 城市道路纵坡长度限制，见表411；(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，见

8、表411。城市道路纵坡长度限制表4-11计算行车速度（km/h）80605040纵坡坡度（） 55.5666.5766.576.578纵坡长度限制（m）600500400400350300350300250300250200第25页/共132页 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。Alleviate Section of The Slope第26页/共132页 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

9、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。第27页/共132页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 lHi平均 式中：H相对高度 (m) ； l路段长 度 (m) 。（）（） Average Vertical-slope第28页/共132页 通过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、坡长限制和缓和坡长的规定，但也不一定能保证行车的顺利与安全。如

10、对地形较为复杂的地段，设计者可能交替使用极限长度的最大纵坡及缓和坡长，从而形成“台阶式”纵断面线形，这是一种合法但不合理的做法。在这种坡道上汽车会较长时间频繁地使用低档行驶，对机件和安全都不利。纵坡坡度（%）车 种自行车三轮车、板车2.530015032001003.5150/城市道路非机动车坡长限制 （m） 表 4-12 第29页/共132页 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

11、纵坡应较规定值减少0.51.0。第30页/共132页第三节第三节 竖曲线竖曲线 Vertical Alignment第31页/共132页第32页/共132页LxhQi1EPi2T2T1xy图 4 - 2 竖 曲 线 要 素 示 意 图第33页/共132页xixky12211ikxdxdyiP第34页/共132页1iiP21iikLiPLiiLk12222/32/1dxyddxdyRpidxdykdxyd1222/321PikR第35页/共132页kR xixLy122xixRy1221第36页/共132页2221RLTTT第37页/共132页RxxixiRxyyPQhQP22211248822

12、2TLRRTE(4-7) 第38页/共132页 在纵断面设计中，竖曲线设计要受众多因素的限制，其中有三个限制因素决定着竖曲线的最小半径和最小长度。 Minimum of The Radius & Length To The Vertical CurveThe Restricted Factor In Vertical Curve Designing 第39页/共132页1、缓和冲击、缓和冲击 Rva2 Alleviate Collision第40页/共132页 aVR132 6 . 32minVR6 . 32minVL第41页/共132页2、时间行程不过短、时间行程不过短2 . 16

13、. 3minVtVL2.1minVR Time Route Not Too Short第42页/共132页3、满足视距的要求、满足视距的要求Meet The request of Sight Distance第43页/共132页RtRdh222121121112tRhdRtRdh222222222222tRhdMinimum of The Radius & Length To The Prominent Vertical Curve 第44页/共132页ltRhldt211112211llRht第45页/共132页第46页/共132页lLtRhlLdt222222222lLlLRhtl

14、LRhLlRhtLtST212120dldSTLhhhl211第47页/共132页22221221LhhLhhLRST221min22hhSLT42minTSL第48页/共132页Rdh2211112Rhd Rdh2222222Rhd 21212122hhLhhRddST4222212minTTShhSL2、当时（见图44），有第49页/共132页第50页/共132页第51页/共132页第52页/共132页222222LSRlRlLtgShTTtgShSLTT2min第53页/共132页TTSSL026. 075. 02minLSRStgShTTT2222tgShSLTT22min第54页/共

15、132页 图4-5 车前灯照射距离（）图4-5 车前灯照射距离（）第55页/共132页TTSSL0524.05.12minRtRtLh2222220第56页/共132页图4-7 跨线桥下行车视距（LST）图4-8 跨线桥下行车视距（L=ST）第57页/共132页ltShhhABT1121TTSltRtRtLSlthBD122221022RlCD2221tLtSTLtStT12CDBDABh第58页/共132页ltShhhT1121TSltRtRtL1222222Rl22ltShhhT1121LtSRSltLTT11222Rl22LtSLhhRtSRShhTTT112121max222221Lt

16、SLhhRT112222第59页/共132页0/1maxdtdhLSRLLShhRhhTT28222121maxmax2max1max21maxmin112142hhhhhhhhSLT由可解出t1，代入上式，得 解此，得 第60页/共132页将已知数据代入，得 92.262minTSL (4-14)(2) 当TSL 时（见图48），有RShT220第61页/共132页lShhhABT121lRSSlhBDTT20RlCD22CDBDABhlShhhT121lRST2Rl22 同理可得 +第62页/共132页由dh/dl=0可解出l，代入上式并整理，得 2121max221TTSShhRRhh2

17、2max1max2min22hhhhSLT92.262minTSL则 将已知数据代入，得 (4-15)第63页/共132页第四节 爬坡车道Crawler Lane 第64页/共132页第65页/共132页第66页/共132页计算行车速度（km/h） 120 100 8060容许最低速度（km/h） 60555040 2 上坡路段的通行能力小于设计小时交通量 时，应设置爬坡车道。第67页/共132页第68页/共132页第69页/共132页 如图49所示，爬坡车道的宽度一般为3.5m，包括设于其左侧的路缘带宽度0.5m。 爬坡车道的路肩和正线一样，仍然由硬路肩和土路肩组成。但由于爬坡车道上车辆行驶

18、速度较低，其硬路肩宽度可以比正线小一些，一般为1.0m；而土路肩宽度以按正线要求设计为宜。窄路肩不能供停车使用，在长而连续的爬坡车道上，其右侧应按规定设置紧急停车带。 第70页/共132页第71页/共132页 在弯道上，爬坡车道也应设置横向超高。但因爬坡车道的行车速度比正线小，其横向超高坡度应小些。 高速公路正线超高坡度与爬坡车道的超高坡度之间的对于关系见表416所示。爬坡车道的超高坡度表4-16正线的超高坡度（）1098765432爬坡车道的超高坡度（）5432 超高坡度的旋转轴为爬坡车道内侧边缘线。若爬坡车道位于直线路段时，其横向坡度的大小与正线路拱坡度相同，采用直线式横坡，坡向向外。第7

19、2页/共132页爬坡车道的平面布置见图410。第73页/共132页 其总长度由起点处渐变长度L1、爬坡车道的长度L和终点处附加长度 L2组成，即L总 L1 LL2 式中：L1 起点处渐变段长度（使车辆始离正线而进入爬坡车 道），取L1 45m； L爬坡车道的长度； L2 终点处附加长度，见表417。爬坡车道终点附加长度 表4-17附加段的纵坡下坡平坡上坡0.51.01.520.附加长度150200250300350400 爬坡车道起点与终点的具体位置除按上述公式确定外，还应考虑与线形的关系。通常应设在通视条件良好，容易辨认并与正线连接顺适的地点。第74页/共132页第五节 合成坡度Synthe

20、sis Slope 所谓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 22iiIh 式中：I合成坡度（）； ih超高横坡度或路拱横坡度（）； i路线纵坡度（）。 在有平曲线的坡道上，最大坡度既不是纵坡方向，也不是横坡方向，而是两者组合成的流水线方向。将合成坡度I控制在一定范围内，目的是尽可能地避免急弯和陡坡的不利组合，防止因合成坡度过大而引起的汽车滑移或倾覆，保证车辆在斜坡弯道上的安全运行。第75页/共132页公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一二二三四地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重

21、丘平原微丘山岭重丘合成坡度（%）10.010.010.510.510.010.59.010.09.010.09.510.09.510.0 各级公路最大允许合成坡度 表4-18 各级公路最大允许合成坡度规定值见表418。 一、最大允许合成坡度Maximum Allowable Synthesis Slope 此外，应注意以下几点：当陡坡与小比较平曲线重合时，在条件允许的情况下，以采用较小的坡度为宜；在积雪严寒地区、自然横坡较陡的傍山路段以及非汽车交通比率较高的路段，其合成坡度不大于8； 第76页/共132页 城市道路最大允许合成坡度见表419。 另外，对于积雪严寒地区各级城市道路，其合成坡度不大

22、于6%，当路线的平面设计和纵坡设计基本完成后，可由式（416）或图411验算合成坡度是否超过允许值。当超过最大允许合成坡度时，可减少纵坡坡度或加大平曲线半径以减少横向坡度，或者两方面同时减小。在进行平曲线设计时，也可按下式计算平曲线上允许的最大纵坡，即 22maxhRiIi 式中：iR平曲线上的允许最大纵坡度（）； Imax最大允许合成坡度（）； ih横向超高坡度（）。 城城市市道道路路最最大大允允许许合合成成坡坡度度 表 4-19 计算行车速度（km/h） 80 60 50 40 30 20 合成坡度（%） 7 6.5 7 8 第77页/共132页 各级道路最小合成坡度不宜小于0.5%。当合

23、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。二、最小允许合成坡度Minimum Allowable Synthesis Slope1123456789 10 1123456789101110.5%10%9.5%9.0%8.0%横坡（%）图4-11 合成坡度临界线图第78页/共132页一、视觉分析 The vision analysis 1、视觉分析的意义第79页/共132页第80页/共132页第81页/共132页第82页/共132页第83页/共132页第84页/共132页第85页/共132页R=R=300060mR=R=1000图4-12第86页/共132页第87页/共132页

24、第88页/共132页第89页/共132页第90页/共132页第91页/共132页第92页/共132页第93页/共132页第94页/共132页第95页/共132页第七节 纵断面设计方法及纵断面图Vertical Section Design And Drawing第96页/共132页第97页/共132页第98页/共132页第99页/共132页第100页/共132页 视视觉觉要要求求的的最最小小竖竖曲曲线线半半径径值值 表表4-20 竖曲线半径（m） 计算行车速度 （km/h） 凸形 凹形 120 20000 12000 100 16000 10000 80 12000 8000 60 9000

25、6000 40 3000 2000 第101页/共132页第102页/共132页R1R2R1R2R1R2R1R2图 4 - 1 5 相 邻 竖 曲 线 的 衔 接第103页/共132页第104页/共132页第105页/共132页1:0.11:0.21:0.3 1:0.51:0.71:11:1.51:11:0.5图4-16 路基断面透明模板第106页/共132页第107页/共132页第108页/共132页6、定坡、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。7、设置竖曲线、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。第109页/共132页

26、三、三、纵断面图的绘制纵断面图的绘制（见图418和419） Draw of Vertical Section 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；

27、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。第110页/共132页不 设平 曲 线里 程 和 桩 号地 面 标 高设 计 标 高挖 （ ）添 （ ）坡 长 （ ）坡 度 （o/oo）土 壤 地 质 说 明泥 质 页 岩泥 质 砂 岩泥 质 页 岩亚 粘 土设 计 标 高，距25.0号桩位 右18的石头上 333.455 石箱涵K0+500.00石涵箱石涵箱 桩左屋基石上332.315图 4-18 公

28、路 路 线 纵 断 面 图第111页/共132页直线,曲线及交叉口原有地面标高设计路中心线桩 号坡度及距离标高南北街沟设计标高坡度及距离坡度及距离标高5.004.003.002.001.001+5611+5711+573.51+5801+5871+6171+6201+628.51+724.51+764.53.321.561.563.323.112.993.003.023.053.903.903.903.903.903.933.953.973.833.763.833.763.843.783.863.803.883.823.903.840.580.732.340.580.732.340.580.7

29、90.910.930.930.92同上同上00.57302003.3 3.33.3 3.33.3 3.33.3 3.33.3 3.33.32121212418241824182424路中心设计线锯齿形街沟设计线原地面线第112页/共132页第八节第八节 城市道路纵断面设计要求及 锯齿形街沟设计 Design Request of urban-road Vertical Section and Design of Zizag Street Gutter 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

30、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 Design Request Of Urban-road 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，第113页/共132页 主要表现在如下几个方面：（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 1 城市桥梁桥面标高H桥 H桥 h水 h浪 h净h桥h面 (m) （418

31、） 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) （419） 式中：h轨铁路轨面标高 (m) ； 第114页/共132页 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) （420）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) ，见表421。 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（见图420）。 行车行道种类行驶车辆种类 各种汽车无轨电车有轨电车 自行车、行人 其他非机动车 最小净高4.555.52.53.5 机动车道 非机动车道 道路最小净高 表4-21第115页/共132页车 行 道人 行 道地 坪中线中顶横人地地 The elevation before the building along both