第三章 纵断面设计

1、第三章 立交纵断面设计3.1 概 述通过公路中线的竖向剖面称为路线纵断面图。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。设计公路的路基边缘相邻标高的连线，称为设计线，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。公路纵断面设计线由直线和竖曲线两种线形要素所组成在互通式立交设计中，解决好主线、匝道和被交路三者之间的关系是非常重要的，应做到平、纵面线形舒顺，

2、横断面布置合理，平纵横相互之间配合协调。立交的平面线位根据地形、地物、构造物和起终点等诸多要素确定之后，做好纵断线形设计，是达到立交整体造型美观、减少工程造价、确保行车安全、舒适的重要环节。 3.2 纵坡设计的一般规定与要求3.2.1、纵坡设计的一般要求1纵坡设计必须满足公路工程技术标准中的各项规定。2为保证汽车能以一定的车速安全舒顺地行驶，纵坡应具有定的平顺性，伏不宜过大及过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值缓和坡段应自然地配合地形设置，在连续采用极限长度的陡坡之间，不宜插入最短的缓和坡段，以争取较均匀的纵坡。垭口附近的纵坡应尽量放缓一些。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡。3纵坡设计

3、时，应对沿线的地形、地质、水文、气候等自然条件综合考虑，根据不同的具体情况妥善处理，以保证公路的畅通和稳定。4地下水位较高的平原微丘区和潮湿地带的路段，应满足最小填土高度的要求，以保证路基稳定。5纵坡设计在一般情况下应考虑填挖平衡，并尽量利用挖方运作就近路段填方，减少借方和废方，以降低工程造价。6纵坡设计时，应照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的特殊要求。3.2.2、最大纵坡与最小纵坡(一)最大纵坡最大纵坡是指各级公路容许采用的最大坡度值，它是公路纵断面设计的重要控制指标。1 确定最大纵坡应考虑的因素(1) 汽车的动力特性：要根据公路上主要行驶车辆的牵引性能确定。在一定的行驶速度条

4、件下确定(2) 公路等级愈高，要求行车速度愈快，但从汽车的动力特性可知其爬坡能力愈低，因此不同等级的公路有不同的最大纵坡值。(3)自然因素：公路所经地区的地形、气候、海拔高度等自然因素，对汽车行驶条件和爬坡能力也有很大的影响。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、公路等级和自然因素，但另一方面还必须保证行车安全。 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1。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23；山岭、重丘区一般不大于45。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

5、4，桥头引道纵坡不大于5；位于城镇附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致。隧道内的纵坡不应大于3，并不小于0.3；独立的明洞和长度小于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。 (二)最小纵坡公路工程技术标准规定，在各级公路的长路堑路段，以及其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3的纵坡，否则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。 3.3 竖曲线设计竖曲线设计，首先要合理地确定半径。规范规定的一般最小半径约为极限最小半径的1.5

6、2.0倍。因此，当条件许可时应尽量采用大于一般最小半径，只有当地形受到限制或其他特殊困难时，才采用极限最小半径。对行车速度较高的公路，为了使公路的线形获得理想的视觉效果，还须从视觉观点确定最小半径值。1、竖曲线半径选择主要考虑以下因素： (1)同向竖曲线间，特别是同向凹形竖曲线之间，如果直线坡段不长，应合并为单曲线或复曲线，以避免出现断背曲线。 (2)反向竖曲线之间，为使汽车的增重与减重之间有一过渡段，应尽量在中间设置一段直线坡段，以利汽车行驶的过渡。直线坡段的长度一般以不小于3.0s的行程时间为宜。当插人直线段有困难时，也可直接连接。 (3)在不过分增加土石方数量情况下，为使行车舒

7、适，应尽量采用较大半径。 (4)根据竖曲线范围内的纵断面地面线起伏情况和标高控制要求，尽量考虑土石方填挖平衡，确定合适的外距值，按外距控制选择半径。 (5)夜间行车交通量较大的路段，选择半径时应适当加大，使汽车前灯有较长的照射距离。2竖曲线计算竖曲线计算的目的是确定设计纵披上指定桩号的路基设计标高。其要点是首先根据转坡点处的地面线与相邻设计直线坡段情况，按上述竖曲线设计中的有关规定和要求，合理地选定竖曲线半径。其次，根据转坡点相邻纵坡度i1、i2和已确定的半径R，计算出竖曲线的基本要素w、L、T、E及竖曲线起、终点桩号。第三，分别计算出指定桩号的切线设计标高，指定桩号至竖曲线起(或终)点间的平

8、距l和指定桩号的竖距h。则指定校号的路基设计标高为凸形竖曲线：路基设计标高切线设计标高h凹形竖曲线：路基设计标高切线设计标高+h  3.5 五洲互通立交主线纵断面设计3.5.1纵断面设计要点纵断面设计首先涉及的内容是纵断面线形布置，它包括不同地形条件下的设计标高控制，各坡段的纵坡设计和转坡点位置确定等。(一)各种地形条件下的标高控制所谓设计标高的控制，是指在纵坡设计时将路线安排走在哪一个高度上最为合适。1在平原区，地形平坦，河沟纵横交错，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定的最小填土高度所控制。2在丘陵地区，地面有一定的高差，除局部地段外路线在纵断

9、面上克服高差不很困难。因此，设计标高的选定，主要由土石方平衡和降低工程造价所控制。3在山岭地区，地形变化频繁，地面自然坡度大，布线有一定的困难。因此，设计标高主要由纵坡度和坡长所控制，但也要从土石方尽量平衡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，为保证路基安全稳定，路基一般应高出规定洪水频率的计算水位加雍水高、波浪侵袭高和0.5m以上。此外，纵断面设计标高的控制，还应考虑公路的起终点、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控制往往起着决定性的作用。五洲互通立交的控制点主要有：五洲大道、乡间道路、道路交叉口、义乌

10、江。五洲大道和义乌江的净空高度均大于7m，乡间道路与道路交叉口的净空高度均大于3m。均满足规范要求的控制标高的规定。3.5.2 各种地形条件下的纵坡设计对不同地形的纵坡设计，要在初步拟定设计标高控制的基础上以求纵坡设计合理。1平原、微丘地形的纵坡应均匀、平缓，并注意保证路基最小填土高度和最小排水纵坡的要求；2丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而使路线起伏过大；3山岭、重丘地形的沿河线，应尽量采用平缓的纵坡，坡长不宜过短，纵坡度不宜过大高等级的公路更应注意不宜采用陡坡；4越岭线的纵坡应力求均匀，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之间夹短距离缓和坡段的纵坡线形。越岭线不应设

11、置反坡，以免浪费高程；5山脊线和山腰线，除结合地形不得已时采用较大的纵坡外，在般情况下应采用平缓的纵坡五洲互通立交设计主线的最大纵坡为3.912%，最小纵坡为0.437%，均满足规范规定的纵坡要求。主线的纵断面图如图3-1所示 图3-1 主线纵断面图3.6五洲互通立交匝道纵断面设计3.7.1 概述确定桥下净空，核准最不利点的净空，根据桥面结构形式确定匝道桥处匝道的路面高程。如在五洲互通立交设计中A匝道的纵断面设计时，A匝道起于被交线，上穿主线，在纵断面拉坡设计时应考虑到净空要求，此外，B、C、D、E匝道都与A匝道相关，在设计时，也应考虑到这些方面，下面给出A匝道纵断面拉坡设计图，如下图所示：

12、图3-2 ZD-A纵断面图 3.7.2 匝道纵断面设计相关资料：表3-1 匝道最大纵坡匝道设计速度（Km/h）80,7060,5040,35最大纵坡（）最大纵坡（）出口匝道上坡344下坡334入口匝道上坡334下坡344 表3-2 匝道竖曲线最小半径及最小长度(宜采用一般值)匝道设计速度（Km/h）807060504035竖曲线最小半径（m）凸形一般值4500350020001600900700最小值300020001400800450350凹形一般值3000200015001400900700最小值200015001000700450350竖曲线最小长度（m）一般值1009070604035最小值7560504035303.7.3 五洲互通立交各匝道的纵断面设计 A匝道纵断：将A匝道连续的匝道一起拉坡，如A、B匝道一起拉坡，然后再对其他匝道拉坡。为了照顾D、E匝道纵坡，在设计时应对D、E匝道的纵断