道路勘测设计第四章 纵断面设计

1、4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计4.3 4.3 竖曲线竖曲线4.4 4.4 爬坡车道与避险车道爬坡车道与避险车道4.6 4.6 道路平、纵线形组合设计道路平、纵线形组合设计4.5 4.5 纵断面设计方法及纵断面图纵断面设计方法及纵断面图4.1.1 4.1.1 路线纵断面图组成路线纵断面图组成4.1 4.1 概述概述图图4-1 4-1 路线纵断面图路线纵断面图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，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况。反映了沿着中线地面的起伏变化情况。 2 2）设计线

2、）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形，反映了道路路线的起伏的一条具有规则形状的几何线形，反映了道路路线的起伏变化情况。变化情况。 直线：直线：竖曲线：竖曲线：表示方法：坡度和水平长度表示方法：坡度和水平长度表示方法：半径和水平长度表示方法：半径和水平长度4.1.2 4.1.2 路基设计标高路基设计标高（1 1）新建公路的路基设计标高）新建公路的路基设计标高 高速公路和一级公路采用高速公路和一级公路采用中央分隔带外侧边缘中央分隔带外侧边缘标高；标高；二、三、四级公路采用二、三、四级公路采用路基边缘路基边

3、缘标高标高, ,在设置超高和加宽段在设置超高和加宽段则是指在设置超高和加宽之则是指在设置超高和加宽之前前该处原路基边缘的标高。该处原路基边缘的标高。 （2 2）改建公路的路基设计标高）改建公路的路基设计标高 一般按一般按新建新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用公路的规定办理，也可视具体情况而采用中央分隔带中线或行车道中线中央分隔带中线或行车道中线标高。标高。 （3 3）城市道路的路基设计标高）城市道路的路基设计标高建成后的建成后的行车道中线行车道中线路面标高或路面标高或中央分隔带中线中央分隔带中线标高。标高。 4.2 4.2 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计4.2.1 4.2.1 最大纵坡最大

4、纵坡（1 1）最大纵坡影响因素）最大纵坡影响因素 1 1）汽车动力特性）汽车动力特性2 2）道路等级）道路等级3 3）自然条件）自然条件 4 4）工程费用和运营经济）工程费用和运营经济 表表4-1 4-1 公路最大纵坡公路最大纵坡（2 2）道路最大纵坡）道路最大纵坡（3 3）最大纵坡的规定）最大纵坡的规定表表4-2 4-2 城市道路最大纵坡城市道路最大纵坡 1) 1)高速公路受地形条件或其它特殊情况限制时，经技术高速公路受地形条件或其它特殊情况限制时，经技术经济论证合理，可增加经济论证合理，可增加1%1%。 2) 2) 四级公路位于海拔四级公路位于海拔2000m2000m以上或积雪冰冻地区的路

5、段，以上或积雪冰冻地区的路段，最大纵坡不应大于最大纵坡不应大于8%8%。 3) 3)桥上及桥头的最大纵坡：小桥与涵洞处纵坡应按路线桥上及桥头的最大纵坡：小桥与涵洞处纵坡应按路线纵坡设计；大桥上纵坡不宜大于纵坡设计；大桥上纵坡不宜大于4%4%，桥头引道纵坡不宜大，桥头引道纵坡不宜大于于5%5%，引道紧接桥头部分的线形应与桥上线形相配合。，引道紧接桥头部分的线形应与桥上线形相配合。 4) 4)位于市镇附近非机动车交通量较大路段，其纵坡可根位于市镇附近非机动车交通量较大路段，其纵坡可根据具体情况适当据具体情况适当放缓放缓。 4.2.2 4.2.2 高原纵坡折减高原纵坡折减表表4-3 4-3 高原纵坡

6、折减值高原纵坡折减值折减后若小于折减后若小于4%4%，则仍采用，则仍采用4%4%。 4.2.3 4.2.3 最小纵坡最小纵坡公路纵坡不宜小于公路纵坡不宜小于0.3%0.3%。 横向排水不畅的路段或长路堑路段，采用横向排水不畅的路段或长路堑路段，采用平坡平坡或小于或小于0.3%0.3% 的纵坡时，其边沟应作纵向排水设计。的纵坡时，其边沟应作纵向排水设计。4.2.4 4.2.4 平均纵坡平均纵坡（1 1）定义）定义 平均纵坡是指一定长度的路段内，路线纵向所克服的平均纵坡是指一定长度的路段内，路线纵向所克服的高差与路线长度之比。高差与路线长度之比。 （2 2）平均纵坡规定）平均纵坡规定 二、三、四级

7、公路越岭线连续上坡（或下坡）路段，二、三、四级公路越岭线连续上坡（或下坡）路段，相对高差为相对高差为200200500m500m时，平均纵坡不应大于时，平均纵坡不应大于5.5%5.5%为宜；为宜； 越岭线相对高差大于越岭线相对高差大于500m500m时，平均纵坡不应大于时，平均纵坡不应大于5.0%5.0%，并注意任何相连，并注意任何相连3km3km路段平均纵坡不应大于路段平均纵坡不应大于5.5%5.5%。 4.2.5 4.2.5 合成坡度合成坡度表表4-4 4-4 各级公路允许的最大合成坡度各级公路允许的最大合成坡度表表4-5 4-5 城市道路最大允许合成坡度城市道路最大允许合成坡度（1 1）

8、公式）公式22iiIh（2 2）最大合成坡度的规定）最大合成坡度的规定 为保证路面排水为保证路面排水, ,公路路线设计规范公路路线设计规范还规定在超高还规定在超高过渡的变化处，合成坡度不应设计为过渡的变化处，合成坡度不应设计为0%0%。当合成坡度小于。当合成坡度小于0.5%0.5%时，应采用综合排水措施，保证路面排水通畅。时，应采用综合排水措施，保证路面排水通畅。 当陡坡与小半径圆曲线重叠时，宜采用较小的合成当陡坡与小半径圆曲线重叠时，宜采用较小的合成坡度。特别是下述情况，其合成坡度必须小于坡度。特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%8%。 1 1）冬季路面有积雪、结冰的地区；）冬季路面有积雪

9、、结冰的地区； 2 2）自然横坡较陡的傍山路段；）自然横坡较陡的傍山路段；3 3）非汽车交通量较大的路段。）非汽车交通量较大的路段。 （3 3）最小合成坡度的规定）最小合成坡度的规定 4.2.6 4.2.6 坡长限制坡长限制（1 1）坡长定义）坡长定义纵断面上相邻变坡点间的纵断面上相邻变坡点间的水平长度水平长度。（2 2）最小坡长限制）最小坡长限制最小坡长通常规定以设计速度行驶最小坡长通常规定以设计速度行驶9 91515s s的行程。的行程。 表表4-6 4-6 最小坡长最小坡长（3 3）最大坡长限制）最大坡长限制表表4-6 4-6 不同纵坡最大坡长（不同纵坡最大坡长（m m） 缓和坡段的坡度

10、不宜大于缓和坡段的坡度不宜大于3%3%，其长度应符合所规定的，其长度应符合所规定的最小坡长要求。最小坡长要求。 （4 4）组合坡长）组合坡长 当连续陡坡由几个不同受限制坡度值的坡段组合而成时，当连续陡坡由几个不同受限制坡度值的坡段组合而成时，应按不同坡度的应按不同坡度的坡长限制坡长限制折算确定。折算确定。4.2.7 4.2.7 缓和坡段缓和坡段 公路连续上坡或下坡时，应在不大于规范规定的纵坡公路连续上坡或下坡时，应在不大于规范规定的纵坡长度之间设长度之间设缓和坡段缓和坡段。4.2.8 4.2.8 纵坡设计的一般要求纵坡设计的一般要求 （1 1）纵坡设计必须满足）纵坡设计必须满足公路工程技术标准

11、公路工程技术标准或或城市城市道路设计规范道路设计规范的各项规定。的各项规定。 （2 2）路线应有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。）路线应有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。 （3 3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、排水等因素综合考虑。排水等因素综合考虑。 （4 4）一般情况下道路纵坡设计应考虑路基工程填挖平衡）一般情况下道路纵坡设计应考虑路基工程填挖平衡. . （5 5）由于平原微丘区除应满足最小纵坡外，还应满足）由于平原微丘区除应满足最小纵坡外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。最小填土高度要求，保证路基稳定。 （6

12、 6）对连接段纵坡，纵坡应缓和）对连接段纵坡，纵坡应缓和. . （7 7）在实地调查基础上，公路应充分考虑通道、农田）在实地调查基础上，公路应充分考虑通道、农田水利等方面的要求。水利等方面的要求。 映日公路的野生动物通道 为保证行车安全、舒适及视距的需要，在变坡点处为保证行车安全、舒适及视距的需要，在变坡点处设置的竖向曲线称为竖曲线。设置的竖向曲线称为竖曲线。纵断面上只计纵断面上只计水平距离和竖直高度，水平距离和竖直高度，斜线用斜线用坡度坡度计。计。(1)(1)概述概述图图4-2 4-2 路线纵断面图路线纵断面图12iiw竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线。竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线。4.

13、3 4.3 竖曲线竖曲线坡度差：坡度差：图图4-3 4-3 竖曲线几何要素竖曲线几何要素（2 2）竖曲线几何要素计算）竖曲线几何要素计算 RwL 2LT RTE22（3 3）竖曲线上任意点纵）竖曲线上任意点纵距距y y 的计算的计算 Rxy22计算点纵距y线起点的桩号差桩号与竖曲计算点x（4 4）竖曲线上任意点设计高程的计算）竖曲线上任意点设计高程的计算 1)1)计算切线高程计算切线高程ixTHH).(012)2)计算设计高程计算设计高程yHH1竖曲线设计的限制因素竖曲线设计的限制因素: : （1 1）缓和冲击）缓和冲击 aVR1326 . 32minVR6 . 32minwVL（2 2）时间

14、行程不过短）时间行程不过短 2 . 16 . 3minVtVL（3 3）满足视距的要求）满足视距的要求 4.3.2 4.3.2 竖曲线的最小半径和最小长度竖曲线的最小半径和最小长度 1)1)凸形竖曲线最小半径和最小长度凸形竖曲线最小半径和最小长度 图图4-4 4-4 凸形竖曲线的计算图示凸形竖曲线的计算图示当当LSL SL ST T时时42minwSLT凸形竖曲线最小半径和最小长度凸形竖曲线最小半径和最小长度 表表4-6 4-6 )(mSTminLminLminLw4000w2778w1778w1000w444w250w111w11025w6400w3025w1406w400w225w100w

15、11000w6500w3000w1400w450w250w100图图4-5 4-5 前车灯照射距离前车灯照射距离2)2)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 夜间行车前灯照射距离要求夜间行车前灯照射距离要求)026. 075. 0(2minwSSLTTTTSwSL0524. 05 . 12min当当LSL SL ST T时时跨线桥下行车视距要求跨线桥下行车视距要求图图4-6 4-6 跨线桥下行车视距跨线桥下行车视距(1)(1)当当LSL SL ST T时时92.262minwSLT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 表表4-7 4-7 )(mSTmin

16、LminLminLw4000w2778w1778w1000w444w250w111w3527w2590w1666w1036w445w293w157w1638w951w449w209w59w33w15minLw4000w3000w2000w1000w450w250w1004.3.34.3.3竖曲线设计的要求竖曲线设计的要求（1 1）应选用）应选用较大较大的竖曲线半径。的竖曲线半径。 当坡度差当坡度差较小较小时，应采用时，应采用较大较大半径半径; ;条件受限制时可采用条件受限制时可采用一般一般最小半径最小半径; ; 特殊困难不得已才允许采用特殊困难不得已才允许采用极限极限最小半径；最小半径； 在有

17、条件路段，满足在有条件路段，满足视觉要求视觉要求的最小半径。的最小半径。表表4-8 4-8 从视觉观点所需的竖曲线最小半径从视觉观点所需的竖曲线最小半径 2)2)同向竖曲线应避免断背曲线。同向竖曲线应避免断背曲线。 同向竖曲线特别是同向凹形竖曲线间，如直坡段同向竖曲线特别是同向凹形竖曲线间，如直坡段不长不长，应合应合为单曲线或复曲线。为单曲线或复曲线。 4)4)设计速度大于或等于设计速度大于或等于60km/h60km/h的公路，竖曲线宜采用长的竖的公路，竖曲线宜采用长的竖曲线和长直线坡段的组合。曲线和长直线坡段的组合。3)3)反向竖曲线间最好设置一段直坡段。反向竖曲线间最好设置一段直坡段。 图

18、图4-7 4-7 竖曲线间衔接竖曲线间衔接4.4 4.4 爬坡车道与避险车道爬坡车道与避险车道 4.4.1 4.4.1 爬坡车道爬坡车道图图4-8 4-8 爬坡车道爬坡车道（1 1）定义）定义 爬坡车道是在爬坡车道是在陡坡陡坡路段路段上坡上坡方向行车道方向行车道右侧右侧增设的供增设的供载载重汽车重汽车行驶的行驶的专用专用车道。车道。（2 2）设置爬坡车道的条件）设置爬坡车道的条件 1 1）沿上坡方向载重车的行驶速度降低到允许最低速度以下）沿上坡方向载重车的行驶速度降低到允许最低速度以下时，可设爬坡车道。时，可设爬坡车道。表表4-9 4-9 上坡方向容许最低速度上坡方向容许最低速度 2 2）上坡

19、路段的设计通行能力小于设计小时交通量时，应设）上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量时，应设置爬坡车道。置爬坡车道。 3 3）对需设置爬坡车道的路段应与改善主线纵坡不设爬坡车）对需设置爬坡车道的路段应与改善主线纵坡不设爬坡车道的方案进行技术经济比较，设置爬坡车道效益费用比、行车道的方案进行技术经济比较，设置爬坡车道效益费用比、行车安全性较优时。安全性较优时。 4.4.2 4.4.2 避险车道避险车道图图4-9 4-9 避险车道避险车道（1 1）定义）定义 避险车道是在避险车道是在长陡坡长陡坡路段路段下坡下坡方向方向行车道右侧行车道右侧为失控车为失控车辆辆安全减速安全减速增设的增设的专用专用车

20、道。车道。 理想的路线纵断面本身理想的路线纵断面本身应按不需设置爬坡车道或避险车应按不需设置爬坡车道或避险车道来设计。道来设计。4.5 4.5 路线纵断面设计方法及纵断面图路线纵断面设计方法及纵断面图 4.5.1 4.5.1 纵断面设计要点纵断面设计要点（1 1）关于纵坡极限值的运用）关于纵坡极限值的运用（2 2）关于极限坡长）关于极限坡长 坡长不宜过短，以不小于设计速度的坡长不宜过短，以不小于设计速度的9s9s行程为宜。行程为宜。 （3 3）各种地形条件下的纵坡设计）各种地形条件下的纵坡设计 图图4-10 4-10 哈同路哈同路图图4-11 4-11 山岭区道路山岭区道路（4 4）关于竖曲线

21、半径的选用）关于竖曲线半径的选用 （5 5）相邻竖曲线间的衔接）相邻竖曲线间的衔接4.5.2 4.5.2 纵断面设计方法步骤及注意问题纵断面设计方法步骤及注意问题1 1）准备工作）准备工作 2 2）标注控制点）标注控制点 （1 1）纵断面设计方法与步骤）纵断面设计方法与步骤路线起点、终点、越岭垭口、隧道进出口、沿溪线出口、路线起点、终点、越岭垭口、隧道进出口、沿溪线出口、沿溪线洪水位、重要桥梁、地质不良地段的最小填土高度、沿溪线洪水位、重要桥梁、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、平面交叉和立体交叉点及经济点等。最大挖深、平面交叉和立体交叉点及经济点等。 3)3)试坡试坡 4)4)调整坡度线

22、调整坡度线 5)5)核对核对 6)6)定坡定坡 变坡点桩号：调整到变坡点桩号：调整到10m10m的整桩号上。的整桩号上。坡度值：精确到小数点两位，即坡度值：精确到小数点两位，即0.00%0.00%。变坡点高程：精确到小数点三位，即变坡点高程：精确到小数点三位，即0.000%0.000%。中桩高程：精确到小数点两位，即中桩高程：精确到小数点两位，即0.00%0.00%。 7)7)设置竖曲线设置竖曲线 8)8)设计高程计算设计高程计算 （2 2）纵坡设计应注意的问题）纵坡设计应注意的问题 1 1） 大中桥大中桥不宜不宜设置凹形竖曲线，桥头两端竖曲线的起、设置凹形竖曲线，桥头两端竖曲线的起、终点应设

23、在桥头终点应设在桥头10m10m以外。以外。 图图4-12 4-12 桥涵纵坡处理桥涵纵坡处理 2) 2)小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现顺，应尽量避免在小桥涵处出现“驼峰式驼峰式”纵坡。纵坡。 4) 4)拉坡时如受拉坡时如受“控制点控制点” 制约，导致纵坡起伏过大，或制约，导致纵坡起伏过大，或土石方工程量太大，经调整仍难以解决时，可用土石方工程量太大，经调整仍难以解决时，可用纸上移线纸上移线的方法修改原定平面线形。的方法修改原定平面线形。 3 3）注意平面交叉口纵坡及两端接线要求。道路与道路交）注意平面交

24、叉口纵坡及两端接线要求。道路与道路交叉时，一般宜设在叉时，一般宜设在水平坡段水平坡段，其长度应不小于最短坡长规，其长度应不小于最短坡长规定。两端接线纵坡及山区艰臣工程地段应不大于定。两端接线纵坡及山区艰臣工程地段应不大于3%3%、5%5%。 5) 5)设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准先设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准先定出该地段的纵坡，然后从两端接坡，应注意在回头曲线定出该地段的纵坡，然后从两端接坡，应注意在回头曲线地段地段不宜设竖曲线不宜设竖曲线。 4.6 4.6 道路平、纵线形组合设计道路平、纵线形组合设计4.6.14.6.1平、纵组合设计原则平、纵组合设计原则 1

25、) 1)应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视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。觉的连续性。 图图4-13 4-13 道路图片道路图片2)2)平、纵线形技术指标大小应保持均衡。平、纵线形技术指标大小应保持均衡。 图图4-14 4-14 平纵线形组合平纵线形组合4)4)选择组合得当的合成坡度，利于路面排水和行车安全。选择组合得当的合成坡度，利于路面排水和行车安全。 5)5)注意与道路周围环境的配合。注意与道路周围环境的配合。 3)3)条件受限制时条件受限制时, ,极值的选用应考虑前后地形、技术指标运极值的选用应考虑前后地形、技术指标运用等对实际行驶速度的影响。用等对实

26、际行驶速度的影响。 图图4-14 4-14 道路图片道路图片图图4-15 4-15 平纵线形组合的形式平纵线形组合的形式 4.6.24.6.2平、纵线形组合的形式平、纵线形组合的形式图图4-15 4-15 平纵线形组合的形式平纵线形组合的形式 图图4-16 4-16 直线与纵断面应避免的组合直线与纵断面应避免的组合 4.6.3 4.6.3 直线与纵断面的组合直线与纵断面的组合 平面直线上平面直线上一次一次变坡是很好的平、纵组合。变坡是很好的平、纵组合。直线与纵断面应直线与纵断面应避免避免组合：组合：小小半径凹、凸形直线的组合；直线中短距离内半径凹、凸形直线的组合；直线中短距离内二二次以上变坡；次以上变坡；一眼能看到路线方向转折两次以上一眼能看到路线方向转折两次以上, ,纵坡起伏纵坡起