第31-2节纵断面设计1

1、主要内容：主要内容：一、概述一、概述二、纵坡设计二、纵坡设计三、竖曲线设计三、竖曲线设计四、平纵面线形组合设计四、平纵面线形组合设计五、高等级道路上的爬坡车道五、高等级道路上的爬坡车道l用一曲面沿道路中线竖直剖切，展开成平用一曲面沿道路中线竖直剖切，展开成平面称面称道路的纵断面道路的纵断面。l反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸的图形叫的图形叫路线纵断面图路线纵断面图，它反映路线所经，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地区中线之地面起伏情况与设计标高之间的关系的关系,它与平面图、横断面图结合起来，它与平面图、横断面图结合起来，就能够完整地表达

2、道路的空间位置和立体就能够完整地表达道路的空间位置和立体线形。线形。道路的平面、纵断面及横断面道路的平面、纵断面及横断面1、对于新建公路，高速公路和一级公路采用中、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央分隔带外侧边缘标高;2、新建二、三、四级公路采用路基边缘高程，、新建二、三、四级公路采用路基边缘高程，在设置超高和加宽路段则是指在设置超高加宽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之前该处标高;3、对于改建公路，一般按新建公路的规定办理，、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高程也可以采用中央分隔带中线或行车道中线高程;

3、4、对城市道路而言，路基设计标高一般是指车、对城市道路而言，路基设计标高一般是指车行道中心。行道中心。 高等级公路高等级公路改建公路改建公路城市道路城市道路低等级公路低等级公路 纵坡度的表示方式不用角度，而用百分纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（）数（） 必须必须注意平面设计和纵断面设计要互相配注意平面设计和纵断面设计要互相配合合，设计中要发挥设计人员对平、纵组，设计中要发挥设计人员对平、纵组合的空间想象力，否则，不可避免会在合的空间想象力，否则，不可避免会在技术经济上和美学上产生缺陷。技术经济上和美学上产生缺陷。 包括纵坡设计和竖曲线设计包括纵坡设计和竖曲线设计 一、纵坡度一、纵坡度二、

4、坡长限制二、坡长限制三、合成坡度三、合成坡度四、纵坡设计的一般要求四、纵坡设计的一般要求五、纵坡设计方法与纵断面设计图五、纵坡设计方法与纵断面设计图1、最大纵坡、最大纵坡2、最小纵坡、最小纵坡3、平均纵坡、平均纵坡4、高原纵坡折减、高原纵坡折减(1)最大纵坡的影响最大纵坡的影响 最大纵坡的大小将直接影响路线的长短、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使用质量、行车安全以及运营成本和工程的经济性。程的经济性。(2)确定最大纵坡的考虑因素确定最大纵坡的考虑因素 确定最大纵坡主要是依据汽车的确定最大纵坡主要是依据汽车的动力特性、动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶

5、安全以及道路等级、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。工程、运营经济等因素进行确定。 (3)最大纵坡的规定最大纵坡的规定公路公路设 计 车 速 （ km h） 120 100 80 60 40 30 20 最 大 纵 坡 （ % ） 3 4 5 6 7 8 9 设计速度为设计速度为120km/h、100km/h、80km/h的高速公路受地的高速公路受地形条件或其它特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡形条件或其它特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡可增加可增加1%。 公路改建中，利用原有公路的设计速度为公路改建中，利用原有公路的设计速度为40km/h、30km/h、2

6、0km/h的路段，经技术经济论证，最大纵坡可增加的路段，经技术经济论证，最大纵坡可增加1%。 四级公路位于海拔四级公路位于海拔2 000m以上或积雪冰冻地区的路段，最以上或积雪冰冻地区的路段，最大纵坡不应大于大纵坡不应大于8%。(3)最大纵坡的规定最大纵坡的规定城市道路城市道路设计车速（ kmh） 80 60 50 40 30 20 最大纵坡度推荐值（%） 4 5 5.5 6 7 8 最大纵坡度限制值（%） 6 7 8 9 (4)特别规定特别规定大、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，桥头引道的纵坡不宜大于，位于市镇附近不宜大于，位于市镇附近非汽车交通较多非汽车交通较

7、多的的地段，桥上及桥头引道的纵坡均不得大于，地段，桥上及桥头引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紧接大、中桥桥头两端引道的纵坡应与桥上纵坡相同。相同。隧道内纵坡隧道内纵坡不应大于，并不小于不应大于，并不小于.（独（独立明洞和短于立明洞和短于50m的隧道其纵坡不受此限制），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。紧接隧道洞口的路线纵坡应与隧道内纵坡相同。在在非汽车交通比例较大的路段非汽车交通比例较大的路段，可根据具体情况将，可根据具体情况将纵坡适当放缓：平原、微丘区一般不大于纵坡适当放缓：平原、微丘区一般不大于；山岭、重丘区一般不大于；山岭

8、、重丘区一般不大于l各级公路的长路堑路段、以及其它横向排水不畅各级公路的长路堑路段、以及其它横向排水不畅的路段，均应采用不小于的路段，均应采用不小于.的纵坡。的纵坡。l当必须设计水平坡（）或小于当必须设计水平坡（）或小于.的纵坡的纵坡时：时：公路：公路：边沟排水设计应与纵坡设计一起综合考虑，边沟排水设计应与纵坡设计一起综合考虑，其边沟应作纵向排水设计。其边沟应作纵向排水设计。城市道路：城市道路：一般可采用设置锯齿形偏沟或采取其一般可采用设置锯齿形偏沟或采取其它排水措施来处理。它排水措施来处理。 在道路设计中，在道路设计中，平均纵坡是指一定路线长度平均纵坡是指一定路线长度范围内，路线两端点的高差

9、与路线长度的比值。范围内，路线两端点的高差与路线长度的比值。平均纵坡是在宏观上控制路线纵坡。平均纵坡是在宏观上控制路线纵坡。 (3-1)式中式中ip平均纵坡；平均纵坡； l路线长度（路线长度（m）；）； H路线长度两端的高差路线长度两端的高差(m)。(1）作用：）作用：.衡量纵断面线型质量。衡量纵断面线型质量。.可供放坡定线参考。可供放坡定线参考。 lHip(2）规定）规定.越岭线高差越岭线高差200500m时，时，ip5.5%为宜。为宜。.越岭线高差越岭线高差500m时，时，ip5.0%为宜。为宜。.任意连续任意连续3km内，内，ip5.5%。.要考虑公路等级影响。要考虑公路等级影响。 在海

10、拔高度较高地区，汽车发动机的功率会因空气稀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，因此薄而降低，相应地降低了汽车的爬坡能力，因此对海拔高对海拔高度在度在m以上地区公路最大纵坡应予以折减，以上地区公路最大纵坡应予以折减，折减折减值见表值见表33。经折减后的最大纵坡如小于经折减后的最大纵坡如小于4，则仍用，则仍用4。海海 拔拔 高高 度（度（m）30004000400050005000以上以上折折 减减 值（值（%）123高原纵坡折减值高原纵坡折减值 表表331、最大坡长限制、最大坡长限制2、最小坡长限制、最小坡长限制3、组合坡长、组合坡长l考虑上坡易开

11、锅；考虑上坡易开锅；l下坡刹不住车；下坡刹不住车；l最大坡长限制见表最大坡长限制见表3-4和表和表3-5l缓和坡段：在纵坡长度达到坡长限制时，缓和坡段：在纵坡长度达到坡长限制时，按规定设置的较小纵坡路段。按规定设置的较小纵坡路段。 标准和城市道路设计规范对各级公路和城市道路的最小坡长规定见表37和表38。各级公路最小坡长各级公路最小坡长 表37设计车速设计车速（kmh）1201008060403020最最 小小 坡坡 长长（m）30025020015012010060 城市道路纵坡坡段最小长度城市道路纵坡坡段最小长度 表38设计车速设计车速（kmh）806050403020坡段最小长度坡段最小

12、长度（m）2901701401108560 当连续陡坡是由几个不同受限坡度值的坡段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（定。如三级公路（40Km/h）某段）某段 120/300(8%)+300/500(7%)=2/5+3/5=1合成坡度；合成坡度； 在陡坡急弯处，若合成坡度过大，将产生附加阻力、汽车重心在陡坡急弯处，若合成坡度过大，将产生附加阻力、汽车重心偏移等不良现象，给行车安全带来影响偏移等不良现象，给行车安全带来影响,为防止汽车沿合成坡度为防止汽车沿合成坡度方向滑移，应对由超高横坡和路线纵坡组

13、成的合成坡度加以限制。方向滑移，应对由超高横坡和路线纵坡组成的合成坡度加以限制。三 合成坡度道路在平曲线路段，若纵向有纵坡且横向又有超高时，则道路在平曲线路段，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，如图坡度称为合成坡度，如图31。其值可按下式计算：。其值可按下式计算：22ciziHiHiZici式中：路线纵坡；路线纵坡；超高横坡。超高横坡。(3-2)图3-1 合成坡度 标准和城市道路设计规范对公路和城市道路合成坡度的规定如表39和表310。公路最大合成坡度公路最大合成坡度 表39设计

14、速度设计速度(kmh)1201008060403020合成坡度（）合成坡度（）10.010.010.510.510.010.010.0城市道路合成坡度城市道路合成坡度 表310设计速度（设计速度（kmh）806050403020合成坡度（合成坡度（%）76.578注：积雪地区各级道路的合成坡度应小于或等于注：积雪地区各级道路的合成坡度应小于或等于6%。在路线的平面和纵坡设计基本完成以后，检查合成坡度。如果在路线的平面和纵坡设计基本完成以后，检查合成坡度。如果超过最大容许合成坡度时，可减少纵坡或者加大平曲线半径以超过最大容许合成坡度时，可减少纵坡或者加大平曲线半径以减小横坡，或者两方面同时减小。

15、减小横坡，或者两方面同时减小。无论纵坡还是横坡采用最大值，允许另一方采用不大于无论纵坡还是横坡采用最大值，允许另一方采用不大于2%的缓的缓坡，同时最小合成坡度不宜小于坡，同时最小合成坡度不宜小于0.5%。在超高过渡的变化处，。在超高过渡的变化处，合成坡度不应设计为合成坡度不应设计为0%，当合成坡度小于，当合成坡度小于0.5%时，则应采取综时，则应采取综合排水措施，保证路面排水通畅。合排水措施，保证路面排水通畅。22zhHiii用合成坡度临界图或者公式验算最大允许合成坡度。 1、公路纵坡设计一般要求、公路纵坡设计一般要求1）纵坡设计必须符合）纵坡设计必须符合标准标准、公路路线设计规范公路路线设计

16、规范关于纵关于纵坡的有关规定，并尽量避免采用极限值。坡的有关规定，并尽量避免采用极限值。2）纵坡设计应考虑地形特征。）纵坡设计应考虑地形特征。 平原、微丘地形的纵坡应均匀、平缓；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；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；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的坡度，更不宜连

17、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越岭展线不应设置反坡。 1、公路纵坡设计一般要求、公路纵坡设计一般要求3）纵面线形应与地形相适应，设计成视觉连续、平）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。顺而圆滑的线形，并重视平纵面线形的组合。4）纵坡设计应结合自然条件综合考虑。）纵坡设计应结合自然条件综合考虑。为利于路面为利于路面和边沟排水，一般情况下最小纵坡以不小于和边沟排水，一般情况下最小纵坡以不小于0.5为宜为宜。在受洪水影响的沿河路段及平原区的低洼路段，应。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

18、受洪水冲刷，确保路基稳保证路线的最低标高，以免受洪水冲刷，确保路基稳定。定。1、公路纵坡设计一般要求、公路纵坡设计一般要求5）纵坡设计为保证路基稳定，应）纵坡设计为保证路基稳定，应尽量减少深路堑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，争取填挖平衡用，争取填挖平衡，尽量利用挖方作就近填方，以，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。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实际情况和具体条）纵坡设计应结合道路沿线的实际情况和具体条件进行设计，并适当照顾农业机械、农田水利等方件进行设计，并适当照顾农业

19、机械、农田水利等方面的要求。面的要求。2、城市道路纵坡设计一般要求、城市道路纵坡设计一般要求 1)纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。 2)为保证行车安全、舒适，纵坡宜缓顺，起伏不宜为保证行车安全、舒适，纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。频繁。 3)山城道路及新辟道路的纵断面设计应综合考虑土山城道路及新辟道路的纵断面设计应综合考虑土石方平衡、汽车运营经济效益等因素，合理确定路石方平衡、汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。面设计标高。2、城市道路纵坡设计一般要求、城市道路

20、纵坡设计一般要求 4)机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。动车爬坡能力设计纵坡度。 5)纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水要求综合考虑。文、气候和排水要求综合考虑。（一）纵断面设计方法与步骤（一）纵断面设计方法与步骤1、准备工作、准备工作 (1)路线纵断面图的地面线路线纵断面图的地面线; (2)绘出平面直线、平曲线示意图，写出每个绘出平面直线、平曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面高程以及沿线土壤地质说中桩的桩号和地面高程以及沿线土壤地质说明资料明资料; (3

21、)熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求设计意图和要求(规范要求和建设方要求规范要求和建设方要求)。*2、标注控制点、标注控制点l所谓控制点，就是指影响纵坡设计的所谓控制点，就是指影响纵坡设计的高程控制点高程控制点。l“控制点控制点”可分为两类，可分为两类，一类是属于一类是属于控制性的控制性的“控制点控制点”，控制路线纵坡，控制路线纵坡设计时必须通过它或限制从其上方或设计时必须通过它或限制从其上方或下方通过。下方通过。 *2、标注控制点、标注控制点l公路控制性控制点主要有： 公路路线的起终点起终点*2、标注控制点、标注控制点l公路控制性控制点主要

22、有： 垭口*2、标注控制点、标注控制点l公路控制性控制点主要有： 重要桥梁及特殊涵洞*2、标注控制点、标注控制点l公路控制性控制点主要有： 重要桥梁及特殊涵洞特殊涵洞*2、标注控制点、标注控制点l公路控制性控制点主要有： 隧道的高程*2、标注控制点、标注控制点l公路控制性控制点主要有： 重要城镇通过位置的高程*2、标注控制点、标注控制点l公路控制性控制点主要有： 受其它因素限制而使路线必须通过的控制点标高等*2、标注控制点、标注控制点l所谓控制点，就是指影响纵坡设计的所谓控制点，就是指影响纵坡设计的高程控制点高程控制点。l第二类是属于参考性的第二类是属于参考性的“控制点控制点”，叫经济点。叫经

23、济点。对于山岭重丘区的公路，对于山岭重丘区的公路，除应标出控制性质的除应标出控制性质的“控制点控制点”以外，以外，还应考虑各横断面上横向填挖基本平还应考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点，以降低工程造价，如图衡的经济点，以降低工程造价，如图32所示。横断面上的经济点有以下三所示。横断面上的经济点有以下三种情况：种情况：图3-2 横断面上的经济点3.试坡试坡试坡主要是在已标出试坡主要是在已标出“控制点控制点”的纵断面的纵断面图上，图上，根据技术标准、选线意图，考虑根据技术标准、选线意图，考虑各控制点和经济点的要求以及地形变化各控制点和经济点的要求以及地形变化情况，初步定出纵坡设计线情况，初步定

24、出纵坡设计线的工作。的工作。 4.调坡调坡 调坡主要从以下两方面进行：调坡主要从以下两方面进行： 1)结合选线意图进行调坡结合选线意图进行调坡。 2)对照技术标准或规范进行调坡对照技术标准或规范进行调坡。 5.核对核对l 核对主要在有控制意义的特殊核对主要在有控制意义的特殊横断面上进上进行行。l检查核对内容：检查核对内容：填挖过大填挖过大坡脚落空坡脚落空挡墙过高挡墙过高桥涵填土不够桥涵填土不够边坡不稳现象边坡不稳现象 6.定坡定坡l定坡就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和定坡就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。高程确定下来。 7.设计竖曲线设计竖曲线l确定竖曲线半径确定竖曲线半径,并

25、计算竖曲线要素。并计算竖曲线要素。8.高程计算高程计算l计算出计算出各桩号的设计高程各桩号的设计高程。l计算出计算出各桩号的路基施工高度（填挖高各桩号的路基施工高度（填挖高度）：度）：中桩设计高程中桩设计高程对应原地面高程对应原地面高程当两者之差为当两者之差为“”，则是填方；，则是填方；两者之差为两者之差为“”，则是挖方。，则是挖方。 (二二)纵断面设计图纵断面设计图1. 公路纵断面设计图公路纵断面设计图l路线纵断面图是纵断面设计的最终成果，是路线纵断面图是纵断面设计的最终成果，是道路设计文件的重要组成部分，如图道路设计文件的重要组成部分，如图3-4。l 道路纵断面设计图采用直角坐标，以横坐标道路纵断面设计图采用直角坐标，以横坐标（水平方向）表示里程及桩号，纵坐标（垂（水平方向）表示里程及桩号，纵坐标（垂直方向）表示水准高程。直方向）表示水准高程。 为了突出地形起伏，纵横坐标通常采用不同为了突出地形起伏，纵横坐标通常采用不同的比例尺。横坐标比例尺一般与路线平面图的比例尺。横坐标比例尺一般与路线平面图一致，为一致，为1：2000或或1：5000，纵坐标的比例，纵坐标的比例尺相应为尺相应为1：200或或1：500。在纵断面图中，图的上半部应包括如下主要内容：在纵断面图中，图的上半部应包