第四章：城镇道路纵断面的设计(修改)

1、第第四四章章 城镇城镇道路纵断面道路纵断面的的设计设计本章教学基本内容本章教学基本内容 重点与难点重点与难点 1.1.竖曲线要素计算竖曲线要素计算2.2.城市道路纵断面设计要求城市道路纵断面设计要求3.3.锯齿形街沟设计锯齿形街沟设计第一节第一节 概概 述述第二节第二节 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计第三节第三节 竖曲线竖曲线第四节第四节 城市道路纵断面设计要求及锯齿形街沟设计城市道路纵断面设计要求及锯齿形街沟设计第一节第一节 概概 述述 1.1.地面线：地面线：根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映了沿根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化情

2、况着中线地面的起伏变化情况。一、基本概念一、基本概念 2.2.设计线：设计线：经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的。竖曲线组成的。 3. 3.设计标高：设计标高：纵断面设计线上的标高纵断面设计线上的标高新建公路改建公路城市道路(一一)道路纵断面设计应参照城市规划控制标高，并适应临道路纵断面设计应参照城市规划控制标高，并适应临街建筑物立面布置及沿线范围内地面水的排除。街建

3、筑物立面布置及沿线范围内地面水的排除。二、设计原则二、设计原则第一节第一节 概概 述述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求：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求： 城市桥梁桥面标高城市桥梁桥面标高H H桥桥 H H桥桥= =h h水水+ +h h浪浪+ +h h净净+ +h h桥桥+ +h h面面 ( (m)m)立交桥桥面标高立交桥桥面标高H H桥桥 桥下为铁路时桥下为铁路时 H H桥桥= =h h轨轨+ +h h净净+ +h h桥桥+ +h h面面+ +h h沉沉( () ) 桥下为道路时桥下为道路时 H H桥桥= =h h路路+ +h h净净+ +h h

4、面面+ +h h桥桥 （m m）铁路道口应以铁路轨顶标高为准。铁路道口应以铁路轨顶标高为准。相交道路交叉点应以交叉中心规划标高为准相交道路交叉点应以交叉中心规划标高为准满足沿街两侧建筑物前地坪标高满足沿街两侧建筑物前地坪标高 (ha-H(ha-H中中=0.3=0.30.5m)0.5m)（二）为保证行车安全、舒适，（二）为保证行车安全、舒适，纵坡宜缓顺纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。，起伏不宜频繁。（三）山城道路及新辟道路的纵坡设计应（三）山城道路及新辟道路的纵坡设计应综合考虑土石方工程综合考虑土石方工程量平衡量平衡和汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。和汽车运营经济效益等因素，合理确定路面

5、设计标高。（四）对于机动车和非机动车混合行驶的车行道，宜按（四）对于机动车和非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动非机动车爬坡能力车爬坡能力设计道路纵坡。设计道路纵坡。（五）纵断面设计应对沿线地形、地物、地质、水文、气候、（五）纵断面设计应对沿线地形、地物、地质、水文、气候、地下管线和排水要求综合考虑。地下管线和排水要求综合考虑。第一节第一节 概概 述述（一）（一）纵坡设计纵坡设计：包括坡度设计和坡长设计；：包括坡度设计和坡长设计；（二）（二）竖曲线设计竖曲线设计：在两条相邻坡度线的交汇处即变坡点处，设：在两条相邻坡度线的交汇处即变坡点处，设计适当曲率和适当长度的竖向曲线，以缓和坡的变化，保证行

6、车的计适当曲率和适当长度的竖向曲线，以缓和坡的变化，保证行车的平稳和舒适；平稳和舒适；（三）（三）视距验算视距验算：纵断面上产生视距不足的情况主要在小半径的：纵断面上产生视距不足的情况主要在小半径的凸形曲线处和设置立交桥的凹形曲线路段，在这些地方应进行视距凸形曲线处和设置立交桥的凹形曲线路段，在这些地方应进行视距验算，避免出现视距不足的情况发生；验算，避免出现视距不足的情况发生；（四）（四）锯齿形街沟的设计锯齿形街沟的设计：在道路纵坡：在道路纵坡0.3%0.3%时，其街沟的纵向时，其街沟的纵向排水能力很差，为此，需要人为调整加大街沟沟底纵坡，锯齿形街排水能力很差，为此，需要人为调整加大街沟沟底

7、纵坡，锯齿形街沟（或称齿形街沟）便是一种好的办法；沟（或称齿形街沟）便是一种好的办法；（五）（五）平面及纵断面组合设计平面及纵断面组合设计。第一节第一节 概概 述述三、设计内容三、设计内容第二节第二节 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计一、一、 纵坡设计的一般要求纵坡设计的一般要求 必须满足标准规定 纵坡应该尽量平顺起伏不易过大 考虑沿线地形地质、水文等 纵坡设计应考虑填挖平衡 平原区应满足最小填土高度要求 桥梁隧道交叉口前后纵坡应较缓二、二、 最大纵坡最大纵坡 城市道路的最大纵坡减小城市道路的最大纵坡减小1%1%；在非机动车交通比例较大路段，平原、微丘区一般不大于在非机动车交通比例较大路段，平原、

8、微丘区一般不大于2%2%3%3%；山岭、重丘区一般不大于；山岭、重丘区一般不大于4%4%5%5%。 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表4-1 城市道路最大纵坡表4-2 各级公路最大纵坡公路等级高速公路一二三四计算行车速度（km/h）120100806010060804060304020最大纵坡（%）345546576869第二节第二节 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计备注：海拔备注：海拔30004000m高原城市按表值减小高原城市按表值减小1，积雪寒冷地区应控制在，积雪寒冷地区应控制在6

9、以内以内三、三、 最小纵坡最小纵坡 道路最小纵坡度应大于或等于道路最小纵坡度应大于或等于0.50.5，困难时可大于或等于，困难时可大于或等于0.30.3，遇特，遇特殊困难纵坡度小于殊困难纵坡度小于0.30.3时，应设置锯齿形街沟或采取其他排水措施。时，应设置锯齿形街沟或采取其他排水措施。 四、四、 坡长限制坡长限制 最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺的要求考虑的。 如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减中的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出 从路容美观、相临两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最短长度。 通常取910秒的行程距离。1最短坡长限制最短

10、坡长限制最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。纵坡大，坡长较长的时候对行车表现在：使行车速度显著下降，甚至要换较抵挡位克服坡度阻力；易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸 2最大坡长限制最大坡长限制第二节第二节 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计城市道路最短坡长限制城市道路最短坡长限制计算行车速度（计算行车速度（km/h）806050403020最短坡长最短坡长2901701401108560城市道路最大坡长限制城市道路最大坡长限制计算行车速计算行车速度（度（km/h）80605040纵坡坡度纵坡

11、坡度（）（）55.5666.5766.576.578纵坡长度限纵坡长度限制（制（m）600500400400350300350300250300250200第二节第二节 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计在进行平曲线设计时，可按下式计算平曲线上允许的最大纵坡，即在进行平曲线设计时，可按下式计算平曲线上允许的最大纵坡，即 22maxhRiIi 式中：式中： iR平曲线上的允许最大纵坡度（）；平曲线上的允许最大纵坡度（）； Imax最大允许合成坡度（）；最大允许合成坡度（）； ih横向超高坡度（）。横向超高坡度（）。 三、合成坡度三、合成坡度第二节第二节 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计第三节第三节 竖曲线

12、竖曲线纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车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。竖曲线的形式用一段曲线来缓和，称为竖曲线。竖曲线的形式可采用可采用抛物线或圆曲线抛物线或圆曲线，在使用范围上二者几乎，在使用范围上二者几乎没有差别，但在设计和计算上，抛物线比圆曲线没有差别，但在设计和计算上，抛物线比圆曲线更为方便。所以，更为方便。所以，竖曲线一般采用抛物线者居多。竖曲线一般采用抛物线者居多。一、竖曲线基本要素LxhQi1EPi2T2T1xy图 4 - 2 竖 曲 线 要 素 示 意 图第三节第三节 竖曲线竖曲线（1）竖曲线长度）竖曲线长度 LR（2）竖曲线半径竖曲线

13、半径 RL/（3）竖曲线切线长竖曲线切线长 2221RLTTT（4）竖曲线上任意一点）竖曲线上任意一点P的竖距：的竖距： （5）竖曲线外距）竖曲线外距 RxxixiRxyyPQhQP222112488222TLRRTE第三节第三节 竖曲线竖曲线二、竖曲线的最小半径二、竖曲线的最小半径)/(22smRva 缓和冲击缓和冲击汽车在竖曲线上行驶时，其离心加速度为汽车在竖曲线上行驶时，其离心加速度为1. 竖曲线半径限制因素竖曲线半径限制因素竖曲线最小半径考虑了三方面的要求竖曲线最小半径考虑了三方面的要求缓和冲击缓和冲击 时间行程不过短时间行程不过短 满足视距的要求满足视距的要求)(132maVR 将将

14、v(m/s)v(m/s)化成化成V(km/h)V(km/h)并整理，得并整理，得 根据实验，根据实验，a a 限制在限制在0.50.5m/sm/s2 20.7m/s0.7m/s2 2比较合适。但考虑到不因冲击而造成的比较合适。但考虑到不因冲击而造成的不舒适感，以及视觉平顺等的要求，我国标准规定的凹形竖曲线最小半径值相不舒适感，以及视觉平顺等的要求，我国标准规定的凹形竖曲线最小半径值相当于当于a=0.278m/sa=0.278m/s2 2。第三节第三节 竖曲线竖曲线二、竖曲线的最小半径二、竖曲线的最小半径1. 竖曲线半径限制因素竖曲线半径限制因素竖曲线最小半径考虑了三方面的要求竖曲线最小半径考虑

15、了三方面的要求缓和冲击缓和冲击 时间行程不过短时间行程不过短 满足视距的要求满足视距的要求2 . 16 . 3minVtVLLRmin 时间行程不过短时间行程不过短 汽车从直线坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大，如其长过短，汽车汽车从直线坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大，如其长过短，汽车倏然而过旅客会感到不舒适。因此，应限制汽车在竖曲线上的行程时间不过短。倏然而过旅客会感到不舒适。因此，应限制汽车在竖曲线上的行程时间不过短。最短应满足最短应满足3 3s s行程，即行程，即第三节第三节 竖曲线竖曲线二、竖曲线的最小半径二、竖曲线的最小半径1. 竖曲线半径限制因素竖曲线半径限制因素竖曲线

16、最小半径考虑了三方面的要求竖曲线最小半径考虑了三方面的要求缓和冲击缓和冲击 时间行程不过短时间行程不过短 满足视距的要求满足视距的要求 满足视距的要求满足视距的要求汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，会阻挡司机的视线。为了行车安全汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，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或最小长度应加以限制。对凸形竖曲线的最小半径或最小长度应加以限制。第三节第三节 竖曲线竖曲线第三节第三节 竖曲线竖曲线 已知某城市快速路设计车速为已知某城市快速路设计车速为8080km/hkm/h，在道路上有在道路上有一变坡点，桩号为一变坡点，桩号为K3+500K3+500，标

17、高为标高为36.5036.50m m，相邻坡段的相邻坡段的纵坡度分别为纵坡度分别为i i1 1=2.5%=2.5%，i i2 2=-3.5%=-3.5%。试设计该变坡点处的试设计该变坡点处的竖曲线。竖曲线。 1.1.计算竖曲线的基本要素计算竖曲线的基本要素 2. 2.求竖曲线起点和终点桩号求竖曲线起点和终点桩号 3. 3.求竖曲线范围内各桩号的设计标高求竖曲线范围内各桩号的设计标高第三节第三节 竖曲线竖曲线三、竖曲线计算示例三、竖曲线计算示例1.1.什么是锯齿形街沟什么是锯齿形街沟 所谓街沟是指城市道路上利用高出路面的缘石与路面所谓街沟是指城市道路上利用高出路面的缘石与路面边缘（或平石）地带作

18、为排除地面水的沟道。边缘（或平石）地带作为排除地面水的沟道。交替地改变交替地改变缘石顶面线与路面边缘（或平石）之间的高度，纵坡呈上缘石顶面线与路面边缘（或平石）之间的高度，纵坡呈上下连续交替状，称之为锯齿形街沟。下连续交替状，称之为锯齿形街沟。二、锯齿形街沟设计二、锯齿形街沟设计第四节第四节 锯齿形街沟设计锯齿形街沟设计2.2.设置锯齿形街沟的目的设置锯齿形街沟的目的 对设计纵坡很小路段，为保证路面排水通畅，其中设对设计纵坡很小路段，为保证路面排水通畅，其中设置锯齿形街沟（或称偏沟）就是一种有效方法。置锯齿形街沟（或称偏沟）就是一种有效方法。3.3.设置锯齿形街沟的条件设置锯齿形街沟的条件 当

19、道路中线纵坡小于当道路中线纵坡小于0.3%0.3%时，就要采取措施保证路面时，就要采取措施保证路面排水通畅。所以，城规规定：道路中线纵坡度排水通畅。所以，城规规定：道路中线纵坡度小于小于0.3%0.3%时，可在道路两侧车行道边缘时，可在道路两侧车行道边缘1 1m m3m3m宽度范围内设置宽度范围内设置锯齿形街沟锯齿形街沟。第四节第四节 锯齿形街沟设计锯齿形街沟设计 设计方法设计方法 锯齿形街沟的设计方法就是保持缘石顶面线与道路中线纵坡设计锯齿形街沟的设计方法就是保持缘石顶面线与道路中线纵坡设计线平行的条件下，交替地改变缘石顶面线与路面边缘（或平石）之线平行的条件下，交替地改变缘石顶面线与路面边缘（或平石）之间的高度，在最低处设置雨水进水口，使雨水口处锯齿形街沟范围间的高度，在最低处设置雨水进水口，使雨水口处锯齿形街沟范围内路面横坡度增大，两雨水口之间分水点处的路面横坡减少，从而内路面横坡度增大，两雨水口之间分水点处的路面横坡减少，从而使路面边缘（或平石）的纵坡度增大到使路面边缘（或平石）的纵坡度增大到0.3%0.3%以上，达到纵向排水要以上，达到纵向排水要求。求。 缘石外露高度缘石外露高度： 一般，在雨水口处缘石外露高度一般，在雨水口处缘石外露高度hg=0.18mhg=0.18m0.20m0.20m，在分水点处在分水点处hw=0.10mhw=0.10m0