公路工程纵断面设计

1、会计学1公路工程纵断面设计公路工程纵断面设计第1页/共113页2第一节第一节 概述概述第2页/共113页3地面线：地面线：它是根据中线上各桩点的高程而点绘的它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线；一条不规则的折线；设计线：设计线：路线上各点路基设计高程的连续。路线上各点路基设计高程的连续。路线纵断面图构成：路线纵断面图构成：第3页/共113页4第4页/共113页5第5页/共113页6直坡段直坡段坡度两变坡高差坡度两变坡高差/平距平距上坡为正上坡为正下坡为负下坡为负平坡为平坡为0坡长：水平距离坡长：水平距离竖曲线段竖曲线段凸型竖曲线凸型竖曲线凹型竖曲线凹型竖曲线半径半径R长度长度L（

2、水平距离）（水平距离）竖距竖距h(%)Lhi纵断面设计纵断面设计线线 第6页/共113页7设计标高设计标高设计标高设计标高第7页/共113页8改建公路改建公路：一般按新建公路的规定办理，也可以采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标高。用中央分隔带中线或行车道中线标高。城市道路：城市道路：一般指车行道中心标高。一般指车行道中心标高。 第8页/共113页9设计标高n一般公路，路基一般公路，路基未设未设加宽超高加宽超高前前的的路肩边缘路肩边缘的的高程高程。第9页/共113页10设计标高n设分隔带公路，一般为设分隔带公路，一般为分隔带外边缘分隔带外边缘。第10页/共113页

3、11设计标高城市道路：城市道路：行车道中线行车道中线 中央分隔带中线中央分隔带中线第11页/共113页12第12页/共113页13第13页/共113页14 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是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。的最大坡度值。（maximum longitudinal gradient）纵坡度的表示方式不用角度，而用纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（）百分数（） 影响因素：影响因素： 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。 道路等级道路等级：等级高，行驶速度大，要求坡度阻力：

4、等级高，行驶速度大，要求坡度阻力尽量小。尽量小。 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：纵坡度大小的优劣： 坡度大，行车困难，上坡速度低，下坡较危险坡度大，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。第14页/共113页151. 1. 设计速度为设计速度为120km120kmh h、l00kml00kmh h、80km80kmh h的高速的高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡值可增加论证，最大纵坡值可增加1

5、1。2. 2. 公路改建中，设计速度为公路改建中，设计速度为40km40kmh h、30km30kmh h、20km20kmh h的利用原有公路的路段，经技术经济论证，最大纵的利用原有公路的路段，经技术经济论证，最大纵坡值可增加坡值可增加1 1。设计速度设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（最大纵坡（% %）3456789第15页/共113页16第16页/共113页17三、最小纵坡三、最小纵坡最小纵坡：最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。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%0.5

6、%为宜。为宜。适用条件适用条件：横向排水不畅路段：长路堑、桥梁、隧道、设横向排水不畅路段：长路堑、桥梁、隧道、设超高的平曲线、路肩设截水墙等。超高的平曲线、路肩设截水墙等。 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，边沟应作的纵坡时，边沟应作纵向排水设计。纵向排水设计。 在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘不出现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。反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。 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。第17页/共113页18四、平均纵

7、坡四、平均纵坡（average gradient）定义定义 一定长度的路段纵向所克服的高差与路线长度之比。一定长度的路段纵向所克服的高差与路线长度之比。它是它是衡量纵面线形质量的一个重要指标。衡量纵面线形质量的一个重要指标。 作用作用 （1 1）在山区高差较大地区，尽管最大纵坡、坡长限制、缓）在山区高差较大地区，尽管最大纵坡、坡长限制、缓和坡段及最短坡长等均满足和坡段及最短坡长等均满足标准标准规定，但为了防止交替使规定，但为了防止交替使用极限长度的最大纵坡和最短长度的缓坡形成用极限长度的最大纵坡和最短长度的缓坡形成“台阶式台阶式”纵断纵断面线形，应对路线最高点与最低点之间的平均坡度加以限制，面

8、线形，应对路线最高点与最低点之间的平均坡度加以限制，以提高行车质量。以提高行车质量。 （2 2）汽车在长上坡上行驶，会长时间地使用二档，造成发动）汽车在长上坡上行驶，会长时间地使用二档，造成发动机长时间发热，导致车辆水箱沸腾；下坡则频繁刹车，司机驾机长时间发热，导致车辆水箱沸腾；下坡则频繁刹车，司机驾驶紧张，也易引起不良后果。驶紧张，也易引起不良后果。第18页/共113页19二级、三级、四级公路越岭路线：二级、三级、四级公路越岭路线： 1 1）平均纵坡）平均纵坡-指一定路线长度范围内，路线两端点的高指一定路线长度范围内，路线两端点的高差与路线长度的比值。差与路线长度的比值。 二、三、四级公路越

9、岭线的平均纵坡：二、三、四级公路越岭线的平均纵坡： 2 2）相关规定）相关规定 相对高差相对高差200200500m 500m 不应大于不应大于 5.55.5 相对高差相对高差500m 500m 不应大于不应大于 5 5 注意注意： 任何相连任何相连3km3km路段的平均纵路段的平均纵不应大于不应大于5.55.5。高速公路、一级公路的平均纵坡正在研究。高速公路、一级公路的平均纵坡正在研究。第19页/共113页20五、合成坡度五、合成坡度道路在平曲线路段，若纵向有纵坡道路在平曲线路段，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

10、向上，这时的最大坡度称为合成的方向上，这时的最大坡度称为合成坡度合成坡度。 对合成坡度的限制对合成坡度的限制 为了保证路面排水，合成坡度的最小值不宜小于为了保证路面排水，合成坡度的最小值不宜小于0.50.5。22ciziHi第20页/共113页21坡长坡长第21页/共113页22第22页/共113页23n标准规定各级公路最大坡长限制。 第23页/共113页24n 城市道路最大坡长按表城市道路最大坡长按表4.2.5选用。选用。 比公路苛刻第24页/共113页25第25页/共113页26七、缓和坡段七、缓和坡段缓和坡段缓和坡段当连续陡坡长度大于最大坡长限制的规定值时，应当连续陡坡长度大于最大坡长限

11、制的规定值时，应在不大于最大坡长所规定的长度处设置纵坡不大于在不大于最大坡长所规定的长度处设置纵坡不大于3 3的坡段，称的坡段，称为为-缓和坡段缓和坡段。 作用作用 （1 1）对于上坡，当陡坡的长度达到限制坡长时，应安排一段）对于上坡，当陡坡的长度达到限制坡长时，应安排一段缓坡，用以恢复在陡坡上降低的速度。缓坡，用以恢复在陡坡上降低的速度。 （2 2）对于下坡，如缓坡满足了一定长度，就可不用制动，对）对于下坡，如缓坡满足了一定长度，就可不用制动，对操纵起缓冲作用，有利于行车安全。操纵起缓冲作用，有利于行车安全。 大小规定大小规定 标准标准规定，缓和坡段的纵坡应小于规定，缓和坡段的纵坡应小于3

12、3，长度应满足最短，长度应满足最短坡长规定。坡长规定。设置要求设置要求 宜设置在直线或较大半径平曲线上。宜设置在直线或较大半径平曲线上。 地形困难时，可设在较小半径平曲线上，但缓坡长度应适地形困难时，可设在较小半径平曲线上，但缓坡长度应适当增加，以使缓和坡段端部的竖曲线位于小半径平曲线之外。当增加，以使缓和坡段端部的竖曲线位于小半径平曲线之外。第26页/共113页27忽上忽下第27页/共113页28第28页/共113页2912i1i2i3凹型竖曲线凹型竖曲线 00凸型竖曲线凸型竖曲线 00第29页/共113页30第30页/共113页31偏角偏角2 21 1( (方位角方位角) ) 切线长切线长

13、T T、曲线长、曲线长L L为实际长度为实际长度直线用方位角和实际长表示直线用方位角和实际长表示外距外距E E为为QZQZ和和JDJD的连线的连线 任意点支距任意点支距y y与切线垂直与切线垂直坡差坡差i i2 2i i1 1（坡度）（坡度）T T、L L为水平长度为水平长度直坡用坡度和水平长度表示直坡用坡度和水平长度表示外距外距E E为距变坡点的垂直高度为距变坡点的垂直高度任意点支距任意点支距h h为垂直高差为垂直高差第31页/共113页32采用与地形条件吻合的采用与地形条件吻合的指标，显得舒展自然指标，显得舒展自然第32页/共113页33第33页/共113页34第34页/共113页35第3

14、5页/共113页36凸形竖曲线最小半径和最小长度 :n竖曲线最小长度相当于各级道路设计速度的竖曲线最小长度相当于各级道路设计速度的3秒秒行程行程 。第36页/共113页37凹形竖曲线最小半径和最小长度凹形竖曲线最小半径和最小长度n凹形凹形竖曲线最小长度相当于各级道路设计速度的竖曲线最小长度相当于各级道路设计速度的3秒行程秒行程 。第37页/共113页38u竖曲线要素的计算公式竖曲线要素的计算公式221xRy LRRL,22RLT式中：式中：RR抛物线顶点处的曲抛物线顶点处的曲率半径率半径竖曲线长度竖曲线长度L L或竖曲线半径或竖曲线半径R R：竖曲线切线长竖曲线切线长T T：因为因为T = T

15、T = T1 1 = T= T2 2，则，则 竖曲线外距竖曲线外距E E：4822TLERTE，第38页/共113页39逐桩设计高程计算逐桩设计高程计算 变坡点桩号变坡点桩号BPDBPD变坡点设计高程变坡点设计高程H H竖曲线半径竖曲线半径R R纵断面设计成果：纵断面设计成果：HR第39页/共113页402 2竖曲线要素的计算公式：竖曲线要素的计算公式： 变坡角变坡角= i2- i1 曲线长：曲线长：L=R 切线长：切线长：T=L/2= R/2 外外 距：距： R2TE2xn 竖曲线起点桩号竖曲线起点桩号: QD=BPD - Tn 竖曲线终点桩号竖曲线终点桩号: ZD=BPD + TyxRxy

16、22纵纵 距：距：第40页/共113页41H HT TH HS Sy yHnBPDBPDn nBPDn-1-1Hn-1-1i in ni in-1n-1i in+1n+1LczLcz1 1Lcz-BPDLcz-BPDn-1n-1切线高程切线高程：)(11nnnTBPDLcziHHLczLcz2 2H HT T)(nnnTBPDLcziHH第41页/共113页42 直坡段上，直坡段上，y=0。 x竖曲线上任一点离开起（终）点距离；竖曲线上任一点离开起（终）点距离； Rxy22其中：其中： y竖曲线上任一点竖距竖曲线上任一点竖距；设计高程：设计高程： HS = HT y （凸竖曲线取（凸竖曲线取“

17、-”，凹竖曲线取，凹竖曲线取“+”） 切线高程：切线高程：)(11nnnTBPDLcziHH)(nnnTBPDLcziHH以变坡点为分界计算：以变坡点为分界计算： 上半支曲线上半支曲线 x = Lcz - QD 下半支曲线下半支曲线 x = ZD - Lcz以竖曲线终点为分界计算：以竖曲线终点为分界计算： 全部曲线全部曲线 x = Lcz - QD第42页/共113页43n例：某山岭区一般二级公路，变坡点桩号为例：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。试计算竖曲线诸要素以及桩号为

18、。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= - - 0.09500m 500m 不应大于不应大于 5 5 注意注意： 任何相连任何相连3km3km路段的平均纵路段的平均纵不应大于不应大于5.55.5。高速公路、一级公路的平均纵坡正在研究。高速公路、一级公路的平均纵坡正在研究。第108页/共113页109凸形竖曲线最小半径和最小长度 :n竖曲线最小长度相当于各级道路设计速度的竖曲线最小长度相当于各级道路设计速度的3秒秒行程行程 。第109页/共113页110第110页/共113页111第111页/共113页112 ( (四四) )关于竖曲线半径的选用关于竖曲线半径