道路勘测第四章 纵断面设计

1、第四章第四章 纵断面设计纵断面设计n 第一节第一节 概概 述述n定义：定义：沿着道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵沿着道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵断面。断面。n纵断面设计纵断面设计：在路线纵断面图上研究路线线位高度在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡度变化情况的过程。及坡度变化情况的过程。n任务：任务：研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度。研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度。n依据：依据：汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等。理条件以及工程经济性等。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

2、点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映沿着中线地面的起伏变化情条不规则的折线，反映沿着中线地面的起伏变化情况。况。n设计线：设计线：它是设计人员从技术、经济、美学等方面它是设计人员从技术、经济、美学等方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线比较后定出的一条具有规则形状的几何线,反映了道反映了道路路线的起伏变化情况。它由直线和竖曲线组成。路路线的起伏变化情况。它由直线和竖曲线组成。n直线：直线：即均匀坡度线，有上坡和下坡，用坡度和水即均匀坡度线，有上坡和下坡，用坡度和水平长度表示。平长度表示。n竖曲线：竖曲线：在直线的坡度转折处为平顺过渡而设置的在直线的坡度转折处为平顺过渡而设置的曲线。竖曲线有

3、凸、凹之分，其大小用半径和水平曲线。竖曲线有凸、凹之分，其大小用半径和水平长度表示。长度表示。规范规范对路基设计标高的规定对路基设计标高的规定n地面标高：地面标高：中线上地面点高程。中线上地面点高程。n设计标高：即路基设计标高。设计标高：即路基设计标高。规范规范规定如下：规定如下：n1.新建公路的路基设计标高新建公路的路基设计标高n高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；标高； 二、三、四级公路采用路基边缘标高，在设置超二、三、四级公路采用路基边缘标高，在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。

4、设计高程设计高程设计高程设计高程规范规范对路基设计标高的规定对路基设计标高的规定n2.改建公路的路基设计标高改建公路的路基设计标高一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用行车道中线处的标高。而采用行车道中线处的标高。对于城市道路，设计标高指建成后的行车道中对于城市道路，设计标高指建成后的行车道中线路面标高或中央分隔带中线标高。线路面标高或中央分隔带中线标高。n路基高度：路基高度：横断面上设计高程与地面高程之高横断面上设计高程与地面高程之高差。差。n 路堤：路堤：设计高程大于地面高程。设计高程大于地面高程。n 路堑：路堑：设计高程小于地面高程。设计高

5、程小于地面高程。n纵断面设计内容纵断面设计内容：坡度及坡长、竖曲线坡度及坡长、竖曲线 一、最大纵坡一、最大纵坡 最大纵坡：最大纵坡：是指在纵坡设计时各级道路允许使用的是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。最大坡度值。 确定最大纵坡的依据：确定最大纵坡的依据： 1.汽车的动力特性：汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力。汽车在规定速度下的爬坡能力。 2.道路等级：道路等级：等级高，行驶速度大，要求坡度阻力等级高，行驶速度大，要求坡度阻力尽量小，纵坡就小。尽量小，纵坡就小。 3.自然条件：自然条件：海拔高程、气候（积雪寒冷等）。海拔高程、气候（积雪寒冷等）。 纵坡度大小的优劣：纵坡度大

6、小的优劣： 坡度大：坡度大：行车困难，上坡速度低，下坡较危险。行车困难，上坡速度低，下坡较危险。 山区公路可缩短里程，降低造价。山区公路可缩短里程，降低造价。 城市道路最大纵坡约相当于公路按设计速度计的城市道路最大纵坡约相当于公路按设计速度计的最大纵坡减小最大纵坡减小1。 高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证合理，最大纵坡可增加技术经济论证合理，最大纵坡可增加1。 位于海拔位于海拔2000m以上或严寒冰冻地区，四级公以上或严寒冰冻地区，四级公路山岭、重丘区的最大纵坡不应大于路山岭、重丘区的最大纵坡不应大于8。各级公路最大纵坡的规定各级

7、公路最大纵坡的规定设计速度设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%） 3 4 5 6 7 8 9表4-1 对桥上及桥头路线的最大纵坡：对桥上及桥头路线的最大纵坡：小桥与涵洞处纵小桥与涵洞处纵坡应按路线规定采用；大、中桥上纵坡不宜大于坡应按路线规定采用；大、中桥上纵坡不宜大于4，紧接大、中桥桥头两端的引道纵坡应与桥，紧接大、中桥桥头两端的引道纵坡应与桥上纵坡相同。上纵坡相同。 隧道部分路线纵坡：隧道部分路线纵坡：隧道内纵坡不应大于隧道内纵坡不应大于3，但独立明洞和短于但独立明洞和短于50m的隧道其纵坡不受此限；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

8、。紧接隧道洞口的路线纵坡应与隧道内纵坡相同。 在非机动车交通比例较大路段：在非机动车交通比例较大路段：平原、微丘区一平原、微丘区一般不大于般不大于23；山岭、重丘区一般不大于；山岭、重丘区一般不大于45。各级公路最大纵坡的规定各级公路最大纵坡的规定 1 1高原为什么纵坡要折减？高原为什么纵坡要折减？ 在高海拔地区，因空气密度下降而使汽车发动机在高海拔地区，因空气密度下降而使汽车发动机的功率、汽车的驱动力以及空气阻力降低，导致的功率、汽车的驱动力以及空气阻力降低，导致汽车的爬坡能力下降。另外，汽车水箱中的水易汽车的爬坡能力下降。另外，汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。于沸腾而破坏冷却系统。

9、2 2规范规范规定：规定：位于海拔位于海拔3000m3000m以上的高原地以上的高原地区，各级公路的最大纵坡值应按表区，各级公路的最大纵坡值应按表4-34-3的规定予以的规定予以折减。折减后若小于折减。折减后若小于4%4%，则仍采用，则仍采用4%4%。二、高原纵坡折减二、高原纵坡折减三、理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡三、理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡n1. 理想的最大纵坡理想的最大纵坡i1：是指设计车型即载重汽车在是指设计车型即载重汽车在油门全开的情况下，持续以理想速度油门全开的情况下，持续以理想速度V1等速行驶所等速行驶所能克服的坡度。能克服的坡度。nV1取值：取值：对低速路为设计速

10、度，高速路为上述载重对低速路为设计速度，高速路为上述载重汽车的最高速度。汽车的最高速度。 i i1 1=D=D1 1-f-f11Dif i i1 1理想最大纵坡理想最大纵坡理想的最大纵坡固然好，但不是总能争取到。理想的最大纵坡固然好，但不是总能争取到。因此，有必要允许车速由因此，有必要允许车速由V1降到降到V2以获得较大以获得较大坡度坡度i2。V2称为允许速度。称为允许速度。n2.2.容许速度容许速度V V2 2：不同等级的道路容许速度应不同，不同等级的道路容许速度应不同，其值一般应不小于设计速度的其值一般应不小于设计速度的1/21/22/32/3（高速路取（高速路取低限，低速路取高限）。低限

11、，低速路取高限）。n3.3.不限长度最大纵坡：不限长度最大纵坡：与允许速度与允许速度V V2 2相对应的纵坡相对应的纵坡i i2 2称为不限长度的最大纵坡。称为不限长度的最大纵坡。 n i i2 2=D=D2 2-f-fn4.4.陡坡、缓坡：陡坡、缓坡：大于大于i i1 1的纵坡称为陡坡；小于的纵坡称为陡坡；小于i i1 1的的纵坡称为缓坡。纵坡称为缓坡。凡大于凡大于i i2 2的纵坡都应限制长度。的纵坡都应限制长度。n最小纵坡：最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。坡度值。n最小纵坡值：最小纵坡值：0.3%0.3%，一般情况下，一般情况下0.5

12、%0.5%为宜。为宜。n适用条件适用条件：横向排水不畅路段：长路堑、桥梁、隧：横向排水不畅路段：长路堑、桥梁、隧道、设超高的平曲线、路肩设截水墙等。道、设超高的平曲线、路肩设截水墙等。n 当必须设计平坡（当必须设计平坡（0%0%）或小于）或小于0.3%0.3%的纵坡时，边的纵坡时，边沟应作纵向排水设计。沟应作纵向排水设计。n 在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。n 干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。四、最小纵坡四、

13、最小纵坡坡长：坡长： 坡长是纵断面上相邻两变坡点间的长度。坡长限制，坡长是纵断面上相邻两变坡点间的长度。坡长限制，主要是对较陡纵坡的最大长度和一般纵坡的最小长度加以限制。主要是对较陡纵坡的最大长度和一般纵坡的最小长度加以限制。 n1最小坡长限制最小坡长限制n最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶915s的行程的行程为宜。为宜。n 标准标准和和城规城规规定了各级道路的最小坡长。规定了各级道路的最小坡长。见表见表4-5、4-6。 n标准标准规定各级公路最大坡长限制。见表规定各级公路最大坡长限制。见表4-7。 n 城规城规规定的城市道路最大坡长按表规定的城市道路最大坡长

14、按表4-8、4-9选选用。用。 n 高速公路和一级公路高速公路和一级公路纵坡及坡长的选用应充分考虑纵坡及坡长的选用应充分考虑车辆运行质量的要求。对高速公路，即使纵坡为车辆运行质量的要求。对高速公路，即使纵坡为2%，其坡长也不宜过长。其坡长也不宜过长。n二、三、四级公路二、三、四级公路，当连续坡度大于，当连续坡度大于5%时，应在不时，应在不大于表大于表4-7所规定的长度处设置缓和坡段；缓和坡段所规定的长度处设置缓和坡段；缓和坡段的纵坡应不大于的纵坡应不大于3%，其长度应符合表，其长度应符合表4-5所规定的最所规定的最小坡长要求。小坡长要求。n在纵断面设计中，当陡坡的长度达到限制坡长时，在纵断面设

15、计中，当陡坡的长度达到限制坡长时，应安排一段缓坡，用以恢复陡坡上降低的速度。同应安排一段缓坡，用以恢复陡坡上降低的速度。同时，从下坡安全考虑，缓坡也是需要的。时，从下坡安全考虑，缓坡也是需要的。n标准标准规定：规定：缓和坡段的纵坡应不大于缓和坡段的纵坡应不大于3，其长，其长度应不小于最小坡长。度应不小于最小坡长。n缓和坡段缓和坡段宜设置在直线或较大半径的平曲线上。在宜设置在直线或较大半径的平曲线上。在地形困难路段可设置在半径较小的平曲线上，但应地形困难路段可设置在半径较小的平曲线上，但应增加缓和坡段的长度，使缓和坡段端部的竖曲线位增加缓和坡段的长度，使缓和坡段端部的竖曲线位于小半径平曲线之外。

16、于小半径平曲线之外。七、平均纵坡七、平均纵坡n平均纵坡是指在一定长度的路段内，路线在纵向所平均纵坡是指在一定长度的路段内，路线在纵向所克服的高差克服的高差H与该路线长度与该路线长度L之比（连续升坡或降坡之比（连续升坡或降坡路段）。路段）。1i2i3i4i5iLH1.二、三、四级公路越岭路线连续上坡二、三、四级公路越岭路线连续上坡(或或下坡下坡)路段，相对高差为路段，相对高差为200500m时，平时，平均纵坡以接近均纵坡以接近5.5为宜；为宜；2.相对高差大于相对高差大于500m时，平均纵坡以接近时，平均纵坡以接近5为宜为宜,并注意任何相连并注意任何相连3km路段的平均路段的平均纵坡不宜大于纵坡

17、不宜大于5.5。标准标准关于平均纵坡的规定关于平均纵坡的规定 1.1.定义：定义：合成坡度是指在设有超高的平曲线上，路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度组合而成的坡度，其方向即流线纵坡与超高横坡度组合而成的坡度，其方向即流水线方向。水线方向。 合成坡度的计算公式为合成坡度的计算公式为：八 、 合 成 坡八 、 合 成 坡度度hin式中：式中：II合成坡度（合成坡度（% %）n 路线设计纵坡坡度（路线设计纵坡坡度（% %）n 超高横坡度（超高横坡度（%）；）； i （2 2）最小合成坡度最小合成坡度：n最小合成坡度不宜小于最小合成坡度不宜小于0.5%0.5%。n当合成坡度小于

18、当合成坡度小于0.50.5时，应采取综合排水措施，以保时，应采取综合排水措施，以保证路面排水畅通。证路面排水畅通。（1）最大合成坡度：）最大合成坡度：标准标准规定，在设有超高的平规定，在设有超高的平曲线上，超高与纵坡的合成坡度值不得超过表曲线上，超高与纵坡的合成坡度值不得超过表4-10的的规定；在积雪冰冻地区，合成坡度值不应大于规定；在积雪冰冻地区，合成坡度值不应大于8%。n当陡坡与小半径平曲线重合时，在条件许可的情当陡坡与小半径平曲线重合时，在条件许可的情况下，以采用较小的合成坡度为宜。况下，以采用较小的合成坡度为宜。 特别是下述情况，其合成坡度必须小于特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%

19、8%。 在冬季路面有积雪结冰的地区；在冬季路面有积雪结冰的地区； 自然横坡较陡峻的傍山路段；自然横坡较陡峻的傍山路段； 非汽车交通比率高的路段。非汽车交通比率高的路段。 例如：某二级公路，有一平曲线半径为例如：某二级公路，有一平曲线半径为250m250m，超高横坡，超高横坡为为8%8%，该路段纵坡度为，该路段纵坡度为4.8%4.8%，则合成坡度为，则合成坡度为%9%33. 948. 008. 02222iiIh3. 合成坡度指标的控制作用合成坡度指标的控制作用 ：n 控制陡坡与急弯的重合；控制陡坡与急弯的重合；n 平坡与设超高平曲线的配合问题。平坡与设超高平曲线的配合问题。 n 九、纵坡设计的

20、一般要求九、纵坡设计的一般要求n 1纵坡设计必须满足纵坡设计必须满足标准标准的各项规定。的各项规定。n 2纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。于频繁。n 尽量避免采用极限纵坡值。尽量避免采用极限纵坡值。n 合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。陡坡夹最短长度的缓坡。n 连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。n 越岭线哑口附近的纵坡应尽量缓一些。越岭线哑口附近的纵坡应尽量缓一些。 n 3纵坡设计应对沿线地面、地下管线、地质、水文、纵坡设计应对沿

21、线地面、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅证道路的稳定与通畅 。 4 4一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。低造价和节省用地。n 5 5平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填上高度要求，保证路基稳定。小填上高度要求，保

22、证路基稳定。n 6 6对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。交叉处前后的纵线等，纵坡应和缓、避免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓一些。坡应平缓一些。n 7 7在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。等方面的要求。 一、竖曲线的计算公式一、竖曲线的计算公式 纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，称为竖曲线。设计上采用二次抛物线曲线来缓和，称为竖曲线。设计上采用二次抛物线作为竖曲线。作为竖曲线。12i1i2i3

23、变坡点：相邻两条坡度线的交点。变坡点：相邻两条坡度线的交点。坡度差：设变坡点相邻两条直坡段坡度分别为坡度差：设变坡点相邻两条直坡段坡度分别为i i1 1和和i i2 2，规定上坡为正，下坡为负。则相邻两坡度代数差即规定上坡为正，下坡为负。则相邻两坡度代数差即为坡度差，用为坡度差，用表示，即表示，即 =i=i2 2-i-i1 1凹型竖曲线凹型竖曲线 00凸型竖曲线凸型竖曲线 00 xixky1221一、竖曲线要素的计算公式一、竖曲线要素的计算公式n在图示坐标系下，二次抛物线一般方程为在图示坐标系下，二次抛物线一般方程为: :i2ABn对竖曲线上任一点对竖曲线上任一点P P，其切线的斜率（纵坡）为

24、，其切线的斜率（纵坡）为n因为因为i i是介于是介于i i1 1和和i i2 2之间，且之间，且i i1 1和和i i2 2均很小，故均很小，故i i2 2可可略去不计，则：略去不计，则：n抛物线上任一点的曲率半径为：抛物线上任一点的曲率半径为：n当当x=0时，时，i=i1；则；则LiiLk12n因为因为n即即n则则i2n竖曲线上任一点竖距竖曲线上任一点竖距h： RxxixiRxyyPQhQP222112hh488222TLRERTE或n （一）竖曲线最小半径或最小长度的限制因素（一）竖曲线最小半径或最小长度的限制因素n 1 1缓和冲击缓和冲击n 汽车在竖曲线上行驶时其离心加速度为汽车在竖曲线

25、上行驶时其离心加速度为: : 二、竖曲线的最小半径二、竖曲线的最小半径 ,R13VRva22a13VR2n根据试验，认为离心加速度应限制在根据试验，认为离心加速度应限制在0.50.7m/s2比较比较合适。我国合适。我国标准标准规定的凹形竖曲线最小半径值，规定的凹形竖曲线最小半径值，相当于相当于a=0.278 m/s2。 6 . 3,6 . 32min2minVLVR或n 2时间行程时间行程不过短不过短n 最短应满足最短应满足3s3s行程。行程。2 . 12 . 16 . 3minminminVLRVtVL则n 凸形竖曲线最小长度凸形竖曲线最小长度应以满足视距要求为主。应以满足视距要求为主。n按

26、竖曲线长度按竖曲线长度L和停车视距和停车视距ST的关系分为两种情况。的关系分为两种情况。n 1当当LST: 1121122RhdRdh，则2222222RhdRdh，则)(22121hhRddST4)(222212minTTShhSL)(2212hhSRTn凸形竖曲线一般最小半径为极限最小半径的凸形竖曲线一般最小半径为极限最小半径的1.52.0倍。倍。n凸形竖曲线最小长度相当于各级道路计算行车速凸形竖曲线最小长度相当于各级道路计算行车速度的度的3秒行程秒行程 。 凹形竖曲线的最小长度，应满足两种视距的要求凹形竖曲线的最小长度，应满足两种视距的要求:一是保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距一是

27、保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距离；二是保证跨线桥下行车有足够的视距。离；二是保证跨线桥下行车有足够的视距。（三）凹形竖曲线最小半径和最小长度（三）凹形竖曲线最小半径和最小长度n（1）夜间行车前灯照射距离要求夜间行车前灯照射距离要求n当当LST时，时，n当当LST时，时，n式式4-16计算结果大于式计算结果大于式4-15计算结果，应以式计算结果，应以式4-16作为有效控制。作为有效控制。n（2）跨线桥下行车视距要求）跨线桥下行车视距要求n当当LST时，时，n当当LST时，时，n比较以上两式，应以式比较以上两式，应以式4-18作为有效控制。作为有效控制。凹形竖曲线一般最小半径为极限最小半径

28、的凹形竖曲线一般最小半径为极限最小半径的1.52.0倍。倍。凹形竖曲线最小长度相当于各级道路计算行车速度凹形竖曲线最小长度相当于各级道路计算行车速度的的3秒行程秒行程 。n例例4-3：某山岭区一般二级公路，变坡点桩号为：某山岭区一般二级公路，变坡点桩号为k5+030.00，高程高程H1=427.68m，i1=+5%，i2=- -4%，竖曲线半径，竖曲线半径R=2000m。n试计算竖曲线诸要素以及桩号为试计算竖曲线诸要素以及桩号为k5+000.00和和k5+100.00处处的设计高程。的设计高程。n解：解：1计算竖曲线要素计算竖曲线要素n =i2- - i1= - - 0.04- -0.05=

29、- - 0.090，为凸形。，为凸形。n 曲线长曲线长 L = R=20000.09=180mn 切线长切线长 9021802LTn 外外 距距 03. 22000290222RTEn 竖曲线起点竖曲线起点QD（K5+030.00）- - 90 = K4+940.00n 竖曲线终点竖曲线终点ZD（K5+030.00）+ + 90 = K5+120.00 K5+000.00：位于上半支：位于上半支 横距横距x1= Lcz QD = 5000.00 4940.0060m 竖距竖距 90. 0200026022211Rxyn切线高程切线高程 HT = H1 + + i1（ Lcz - - BPD）n

30、 = 427.68 + 0.05(5000.00 - - 5030.00)n = 426.18m n设计高程设计高程 HS = HT - - y1 = 426.18 - - 0.90=425.18m n （凸竖曲线应减去改正值）（凸竖曲线应减去改正值） 按竖曲线终点分界计算：按竖曲线终点分界计算： 横距横距x2= Lcz QD = 5100.00 4940.00160m 竖距竖距 40. 62000216022222Rxyn 切线高程切线高程 HT = H1 + + i1（ Lcz - - BPD）n = 427.68 + 0.05(5100.00 - - 5030.00)n = 431.18

31、m n 设计高程设计高程 HS = HT y2 = 431.18 6.40 = 424.78m 按变坡点分界计算：按变坡点分界计算： 横距横距x2= ZD Lcz = 5120.00 5100.00 20m 竖距竖距 10. 02000220R2xy2222n 切线高程切线高程 HT = H1 + + i2（ Lcz - - BPD）n = 427.68 - - 0.04(5100.00 - - 5030.00)n = 424.88m n 设计高程设计高程 HS = HT y2 = 424.88 0.10 = 424.78m 作业：作业： 某二级公路一路段有三个变坡点，详细资料如下：某二级公路

32、一路段有三个变坡点，详细资料如下： 变坡点桩号变坡点桩号 设计高程设计高程 竖曲线半径竖曲线半径 K12+450 172.513 5000 +950 190.013 4000 K13+550 173.513 3000 试计算试计算K12+700K13+300段段50m间隔的整桩号的设计高程间隔的整桩号的设计高程值。值。 1.平、纵线形组合的概念平、纵线形组合的概念平、纵线形组合是指在满足汽车运动学和动力学要平、纵线形组合是指在满足汽车运动学和动力学要求的前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续、求的前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续、舒适及与周围环境相协调的要求，并有良好的排水舒适及与周

33、围环境相协调的要求，并有良好的排水条件。条件。2.平、纵线形组合设计的总要求平、纵线形组合设计的总要求对于设计速度对于设计速度60km/h的道路，必须注意平、纵的的道路，必须注意平、纵的合理组合，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良合理组合，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。好、景观协调、安全舒适。对于设计速度对于设计速度40km/h的道路，首先应在保证行车的道路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用线形要素指标，在条件安全的前提下，正确地运用线形要素指标，在条件允许的情况下力求做到各种线形要素的合理组合，允许的情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不

34、利的组合。并尽量避免和减轻不利的组合。n 1 1视觉分析的概念和意义视觉分析的概念和意义n （1 1）视觉分析的概念：）视觉分析的概念：从视觉心理出发，对道路的从视觉心理出发，对道路的空间线形及其与周围自然景观和沿线建筑的协调等进空间线形及其与周围自然景观和沿线建筑的协调等进行研究分析，以保持视觉的连续性，使行车具有足够行研究分析，以保持视觉的连续性，使行车具有足够的舒适感和安全感的综合设计的舒适感和安全感的综合设计称为视觉分析称为视觉分析。一、视觉分析一、视觉分析 （2）视觉与车速的动态规律）视觉与车速的动态规律驾驶员的注意力集中和心理紧张的程度随着车速的驾驶员的注意力集中和心理紧张的程度随

35、着车速的增加而增加。增加而增加。注意力集中点随着车速增加而向远方移动。高速行注意力集中点随着车速增加而向远方移动。高速行驶时，驾驶员对前景细节的视觉开始模糊起来。驶时，驾驶员对前景细节的视觉开始模糊起来。视角随车速的增加而变窄，高速时驾驶员已不能顾视角随车速的增加而变窄，高速时驾驶员已不能顾及两侧的景象了。及两侧的景象了。n（1）视觉评价方法：）视觉评价方法：较好的方法是利用视觉印象随较好的方法是利用视觉印象随时间变化的道路透视图来评价。时间变化的道路透视图来评价。n（2）道路透视图：）道路透视图：是按照汽车在道路上的行驶位置，是按照汽车在道路上的行驶位置，根据线形的几何状况确定的视轴方向以及

36、由车速确定根据线形的几何状况确定的视轴方向以及由车速确定的视轴长度，利用坐标透视的原理绘制的。的视轴长度，利用坐标透视的原理绘制的。n（3）透视图的作用：）透视图的作用：n可直观地看出立体线形是否顺适，有否易产生判断可直观地看出立体线形是否顺适，有否易产生判断错误或茫然的地方，路旁障碍是否有妨碍视线的地方错误或茫然的地方，路旁障碍是否有妨碍视线的地方等等。若存在上述缺陷则要在设计阶段进行修改，然等等。若存在上述缺陷则要在设计阶段进行修改，然后再绘出透视图分析研究，直至满意为止。后再绘出透视图分析研究，直至满意为止。 n （一）道路平、纵线形组合设计原则（一）道路平、纵线形组合设计原则n 1应在

37、视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保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。持视觉的连续性。n 2注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。n 3选择组合得当的合成坡度，以利于行车安全和选择组合得当的合成坡度，以利于行车安全和路面排水路面排水。n 4注意线形与自然环境和景观的协调配合。注意线形与自然环境和景观的协调配合。（二）平、纵线形组合的形式（二）平、纵线形组合的形式 （1）型组合往往线形单调、枯燥，行车过程中视景）型组合往往线形单调、枯燥，行车过程中视景缺乏变化，容易使驾驶员产生疲劳和频繁超车。缺乏变化，容易使驾驶员产生疲劳和频繁超车

38、。 设计时应采用画车道线、设标志、绿化，并与路侧设计时应采用画车道线、设标志、绿化，并与路侧设施配合等方法来调节单调的视觉，增进视线诱导。设施配合等方法来调节单调的视觉，增进视线诱导。 （2）型组合具有较好的视距条件，能给驾驶员以动）型组合具有较好的视距条件，能给驾驶员以动的视觉效果，行车条件较好。的视觉效果，行车条件较好。 设计时要注意避免采用较短的凹形竖曲线，尤其在设计时要注意避免采用较短的凹形竖曲线，尤其在两个凹形坚曲线间注意不要插入短的直坡段；在长两个凹形坚曲线间注意不要插入短的直坡段；在长直线末端不宜插入小半径的凹形竖曲线。直线末端不宜插入小半径的凹形竖曲线。 （3）型组合视距条件差

39、，线形单调，）型组合视距条件差，线形单调，应注意避免，应注意避免，无法避免时应采用较大的坚曲线半径；苦与无法避免时应采用较大的坚曲线半径；苦与(2)型组型组合时，应注意克服合时，应注意克服“驼峰驼峰”、“暗凹暗凹”和和“浪形浪形”等不良视觉现象出现。等不良视觉现象出现。 （4）型组合一般说来只要平曲线半径选择适当，纵）型组合一般说来只要平曲线半径选择适当，纵坡不太陡，即可获得较好的视觉和心理感受。坡不太陡，即可获得较好的视觉和心理感受。 设计时须注意检查合成坡度是否超限。设计时须注意检查合成坡度是否超限。 (5)、(6)型组合设计是一种常见的又比较复杂的组型组合设计是一种常见的又比较复杂的组合

40、形式。如果平、纵面线形几何要素的大小适宜，合形式。如果平、纵面线形几何要素的大小适宜，位置适当，均衡协调，可以获得视觉舒顺、视线诱位置适当，均衡协调，可以获得视觉舒顺、视线诱导良好的立体线形。导良好的立体线形。相反，则会出现一些不良的后相反，则会出现一些不良的后果，设计时应引起特别重视。果，设计时应引起特别重视。 1.当竖曲线与平曲线组合时，当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲竖曲线宜包含在平曲线内，且平曲线应稍长于竖曲线。线内，且平曲线应稍长于竖曲线。 竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内。线内。n 若做不到平、竖曲线较好的组合，

41、则宁可把平竖曲若做不到平、竖曲线较好的组合，则宁可把平竖曲线拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位线拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。于直线上。若平、竖曲线半径都很大，则平、竖位置可不受上若平、竖曲线半径都很大，则平、竖位置可不受上述限制。述限制。3.当平曲线缓而长、纵断面坡差较小时，可不要求平、当平曲线缓而长、纵断面坡差较小时，可不要求平、竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长于平曲线。这对平坦地区的高速公路设计曲线略长于平曲线。这对平坦地区的高速公路设计是重要的。是重要的。2.要保持平曲线与竖曲线大小的均衡要保

42、持平曲线与竖曲线大小的均衡n当平曲线半径不大于当平曲线半径不大于1000m,竖曲线半径大约为平曲竖曲线半径大约为平曲线半径的线半径的1020倍，便可达到线形的均衡性。倍，便可达到线形的均衡性。4.要选择适当的合成坡度要选择适当的合成坡度n合成坡度过大，对行车不利；过小对排水不利。合成坡度过大，对行车不利；过小对排水不利。n在进行平、纵线形组合时，最好使合成坡度小于在进行平、纵线形组合时，最好使合成坡度小于8%，最小合成坡度不应小于最小合成坡度不应小于0.5%。（1）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

43、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。

44、 （2）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，从美学观点讲以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形线次之 。应避免：应避免：1)长直线配长坡。2)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。4)在长直线上设置坡陡及曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。5)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。 q长坡配长直线长坡配长直线q浪形浪形q长长直直线线内内多多次次变变坡坡q锯锯齿齿形形路路段段q暗暗凹凹路路段段q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、

45、施工全过程中重视景观要求。尤其在规划和选线阶段。2) 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。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。3) 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，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。6) 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。q景景

46、观观路路线线q景观景观路线路线q景景观观路路线线q景景观观路路线线q景景观观路路线线q景观景观路线路线第五节第五节 纵断面设计方法及纵断面图纵断面设计方法及纵断面图 n1.1.关于纵坡极限值的运用关于纵坡极限值的运用n 根据汽车动力特性和考虑经济等因素制定的极根据汽车动力特性和考虑经济等因素制定的极限值，设计时不可轻易采用应留有余地。一般讲，纵限值，设计时不可轻易采用应留有余地。一般讲，纵坡缓些为好，但为了路面和边沟排水，最小纵坡不应坡缓些为好，但为了路面和边沟排水，最小纵坡不应低于低于0.3%0.3%0.5%0.5%。n n2.2.关于最短坡长关于最短坡长n 坡长不宜过短，以不小于计算行车速

47、度坡长不宜过短，以不小于计算行车速度9 9秒的行秒的行程为宜。对连续起伏的路段，坡度应尽量小，坡长和程为宜。对连续起伏的路段，坡度应尽量小，坡长和竖曲线应争取到极限值的一倍或二倍竖曲线应争取到极限值的一倍或二倍以上，避免锯齿以上，避免锯齿形的纵断面。形的纵断面。一、纵断面设计要点 n3.各种地形条件下的纵坡设计各种地形条件下的纵坡设计 （1）平原、微丘区：）平原、微丘区：平原、微丘地形的纵坡应均平原、微丘地形的纵坡应均匀平缓，注意保证最小填土高度和最小纵坡的要求。匀平缓，注意保证最小填土高度和最小纵坡的要求。丘陵地形应避免过分迁就地形而起伏过大，注意纵丘陵地形应避免过分迁就地形而起伏过大，注意

48、纵坡应顺适不产生突变。坡应顺适不产生突变。（2）山岭、重丘区：）山岭、重丘区：山岭、重丘地形的沿河线应山岭、重丘地形的沿河线应尽量采用平缓纵坡，坡长不应超过限制长度，纵坡尽量采用平缓纵坡，坡长不应超过限制长度，纵坡不宜大于不宜大于6，注意路基控制标高的要求。，注意路基控制标高的要求。（3）越岭线）越岭线的纵坡力求均匀，尽量不采用极限或接的纵坡力求均匀，尽量不采用极限或接近极限的坡度，更不宜在连续采用极限长度的陡坡之近极限的坡度，更不宜在连续采用极限长度的陡坡之间夹短的缓和披段。越岭路一般不应设置反坡。满足间夹短的缓和披段。越岭路一般不应设置反坡。满足平均坡度的要求。平均坡度的要求。 （4）山脊

49、线和山腰线）山脊线和山腰线除结合地形不得已时采用较大除结合地形不得已时采用较大纵坡外，在可能条件下纵坡应缓些。纵坡外，在可能条件下纵坡应缓些。n 一般情况下：竖曲线应选用较大半径为宜。一般情况下：竖曲线应选用较大半径为宜。n 坡差小时：应尽量采用大的竖曲线半径。坡差小时：应尽量采用大的竖曲线半径。n 条件受限制时：可采用一般最小值条件受限制时：可采用一般最小值n 特殊困难情况下：方可用极限最小值。特殊困难情况下：方可用极限最小值。n 有条件时：宜采用表有条件时：宜采用表4-14的规定进行设计。的规定进行设计。 n（1）同向曲线：）同向曲线：相邻两个同向凹形或凸形竖曲线，相邻两个同向凹形或凸形竖

50、曲线，特别是同向凹形竖曲线之间，如直坡段不长应合并特别是同向凹形竖曲线之间，如直坡段不长应合并为单曲线或复曲线，避免出现断背曲线。为单曲线或复曲线，避免出现断背曲线。n（2）反向曲线：）反向曲线：相邻反向竖曲线之间，为使增重与相邻反向竖曲线之间，为使增重与减重间和缓过渡，中间最好插入一段直坡段。若两减重间和缓过渡，中间最好插入一段直坡段。若两竖曲线半径接近极限值时，这段直坡段至少应为计竖曲线半径接近极限值时，这段直坡段至少应为计算行车速度的算行车速度的3s行程。当半径比较大时，亦可直接行程。当半径比较大时，亦可直接连接。连接。二、纵断面设计的一般原则二、纵断面设计的一般原则1.1.应满足纵坡及

51、竖曲线的各项规定应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、（最大纵坡、坡长限制、坡段最小长度、竖曲线最小半径及竖坡长限制、坡段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）。曲线最小长度等）。2.2.纵坡应均匀平顺纵坡应均匀平顺。纵坡尽量平缓、起伏不宜过。纵坡尽量平缓、起伏不宜过大和频繁；变坡点处尽量设置大半径竖曲线，尽大和频繁；变坡点处尽量设置大半径竖曲线，尽量避免极限纵坡值；缓和段配合地形布设；垭口量避免极限纵坡值；缓和段配合地形布设；垭口处纵坡尽量放缓；越岭线应尽量避免设置反坡段。处纵坡尽量放缓；越岭线应尽量避免设置反坡段。3.3.设计标高的确定应结合沿线自然条件，设计标高的确定应结合沿线自

52、然条件，如地形、如地形、土壤，水文、气候等因素综合考虑；土壤，水文、气候等因素综合考虑；沿河线路线标沿河线路线标高应在设计洪水位高应在设计洪水位0.5m以上，并计入雍水高度及以上，并计入雍水高度及浪高的影响；稻田低湿路段还应有最小填土高度的浪高的影响；稻田低湿路段还应有最小填土高度的保证。保证。 路基设计标高一般应高出表路基设计标高一般应高出表4-15所规定的洪水频所规定的洪水频率计算水位率计算水位0.5m以上。对于桥涵标高，应在桥涵以上。对于桥涵标高，应在桥涵设计洪水频率洪水位以上，设计洪水频率按表设计洪水频率洪水位以上，设计洪水频率按表4-16确定。确定。4.4.纵断面的设计应与平面线形和

53、周围的景观相协纵断面的设计应与平面线形和周围的景观相协调调，应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡来确定纵断面的设计线。线相协调及半径的均衡来确定纵断面的设计线。5.应争取填挖平衡应争取填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价。方量，降低工程造价。6.依路线的性质要求依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输，适当照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的要求。工具、农业机械、农田水利等方面的要求。7.城市道路的纵坡设计及设计标高的确定城市道路的纵坡设计及设计标高的确定，还，还应考虑沿线两侧街坊地

54、坪标高及保证地下管线应考虑沿线两侧街坊地坪标高及保证地下管线最小覆土深度要求。一般应使侧石顶面标高低最小覆土深度要求。一般应使侧石顶面标高低于两侧街坊或建筑物的地坪标高于两侧街坊或建筑物的地坪标高1.准备工作准备工作q绘出绘出 地面线 平面直线、平曲线示意图q写出写出 桩号 地面标高 沿线土壤地质q熟悉和掌握熟悉和掌握 全线有关勘测设计资料 领会领会 设计意图和要求。 三、纵断面设计方法步骤三、纵断面设计方法步骤n点绘地面线，填写有关内容。点绘地面线，填写有关内容。JD5 R= Ls=JD6 R= Ls=JD5 R= Ls=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

55、线必须通过它或限制从其上、下方通过。2）参考性的）参考性的“控制点控制点” 叫经济点。叫经济点。考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点。n 2标注控制点位置标注控制点位置n所谓控制点，是指影响路线纵坡设计的所谓控制点，是指影响路线纵坡设计的高程控制点。高程控制点。n（1）控制性控制点）控制性控制点n 路线起、讫点的接线标高；路线起、讫点的接线标高；越岭哑越岭哑口；口；大中大中桥涵；桥涵；地质不良地段的最小地质不良地段的最小填土高度和最大挖深；填土高度和最大挖深；沿溪线的洪水位；沿溪线的洪水位； 隧道进出口；隧道进出口；平面交叉和立体交叉点；平面交叉和立体交叉点；铁路道口；铁路道口；城镇规划控制

56、标高以及受城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。等。 （2）参考性控制点）参考性控制点对于山区公路，还应根据路基填挖平衡对于山区公路，还应根据路基填挖平衡要求来选择控制路中心处填挖的高程点，要求来选择控制路中心处填挖的高程点，称之为称之为“经济点经济点”。其含义是：如果纵。其含义是：如果纵坡设计线刚好通过该点，则在相应的横坡设计线刚好通过该点，则在相应的横断面上将形成填挖面积大致相等的纵坡断面上将形成填挖面积大致相等的纵坡设计。设计。 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JD5 R= Ls=JD6

57、R= Ls=JD5 R= Ls=n 2标注高程控制点位置标注高程控制点位置 3试坡试坡 试坡要根据技术标准、选线意图，结合地试坡要根据技术标准、选线意图，结合地形情况，以形情况，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，反复比前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点较，以线交点”。JD5 R= Ls=JD6 R= Ls=JD5 R= Ls=4调整调整 按平纵配合要求及按平纵配合要求及标准标准执行情况执行情况等进行检查调整。等进行检查调整。 调整方法：有抬高、降低、延长、缩调整方法：有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减小纵坡度等短纵坡线和加大、减小纵坡度等。JD5 R= Ls=JD6 R= Ls=JD5 R= Ls=4调整：调整：按平纵配合要求及按平纵配合要求及标准标准执行情况等进执行情况等进行检查调整。行检查调整。 5.核对核对 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