项目三路线纵断面

1、课程名称称公路勘测测技术专业名称称道路桥梁梁工程技技术专业业授课教师师/职称称王建林/副教授授授课方式式（合、小班）小班授课题目目（章、节）项目三路路线纵断断面教材及参参考书目目公路工程程、公路路线型设设计规范范、公路路工程技技术标准准教学目的的与要求求：知道路路线纵断断面的组组成；会进行行纵坡及及坡长、竖曲线线的计算算和设计计。知道拉拉坡过程程中的变变坡点位位置选择择及平、纵线形形的组合合；会最大大纵坡、最小纵纵坡、最最短坡长长、缓和和坡段、陡坡组组合及合合成纵坡坡的运用用；能进行行纵断面面拉坡设设计、中中桩设计计标高的的计算。内容和时时间安排排、教学学方法：1内容容：纵断断面设计计一般规规

2、定要求求；竖曲曲线设计计；平纵纵组合设设计；纵纵断面设设计方法法、纵断断面设计计成果2时间间安排：14学学时3教学学方法：多媒体体、例题题、讲述述、作业业教学重点点和难点点：1重点点：纵断断面设计计的一般般方法与与步骤、纵断面面设计及及设计成成果2难点点：竖曲曲线半径径的理论论依据。复习思考考题、作作业题：1、如何何进行纵纵断面设设计？纵纵断面设设计有哪哪些一般般规定与与要求；什么情情况下不不宜设置置转坡点点？确定定竖曲线线半径时时一般需需要考虑虑哪些方方面？实施情况况及分析析：本章为课课程的重重点之一一，特别别是讲解解纵断面面设计时时，所需需考虑的的问题是是多方面面的，所所以讲课课时通过过实

3、例及及工程案案例剖解解，并配配合多媒媒体课件件，学生生基本能能掌握，然后再再通过课课程设计计布置（预布置置）。使使学生有有了一个个更深的的理解。知识目标：具备纵坡设计时的一般规定与要求，圆曲线设计计算公式综合设计时的几点要求能运用的能力。能力目标：能绘制纵断面，会计算各点的设计标高，会竖曲线设计与计算。课堂组织：教师采用PPT课堂讲授6学时，采取演示法教学。在课堂上每讲一项功能后，另安排2学时课间实训，通过投影仪投影把有关图片放到屏幕上，起到直观、形象的效果，使学生能迅速掌握有关知识。另为加强学生的直观性，对实地道路的超高、加宽情况进行现场讲解。项目三路线纵断面勘测设计工作任务务1路线线纵断面

4、面线形组组成分析析（2学学时）有关概念念解释：绘图解解释路线纵断断面通过公公路中线线的竖向向剖面展展开图。地面标高高公公路中心心线上各各桩号在在实地上上的高程程。通过过中平测测量得到到。地面线由相相邻地面面标高的的连线(用细实实线的折折线表示示)。反映地面面起伏情情况。设计标高高未未超高、未加宽宽前的路路基内侧侧边缘标标高(或或路中线线标高)。设计线设计计标高的的连线(直坡线线与竖曲曲线组成成)。经过纵坡坡和坡长长设计后后得到的的一条空空间线。施工高度度设设计标高高和地面面标高之之差,也也为填挖挖高度。纵断面设设计是根根据汽车车的行驶驶特性、公路等等级和性性质、路路线当地地的自然然条件、工程经

5、经济研究究路线的的纵坡大大小及其其长度。纵断面设设计直接接影响到到行车的的安全性性和迅速速、工程程造价、运输成成本和运运营费用用、乘客客的舒适适程度。纵坡：上上坡“+”，下下坡“”纵坡设计计的一般般规定与与要求一、汽车车的动力力性能按上上式虽可可以对汽汽车的牵牵引性能能进行分分析,但但很繁琐琐,因为为式中即即包括了了运动性性能数据据(f,i,vv),又又包含了了汽车的的构造数数据(GG,K)等,而而后者对对不同类类型的汽汽车影响响是不相相同的.以车速VV为横坐坐标,DD为纵坐坐标,就就可以绘绘出排挡挡下的DD-V关关系曲线线,称称为该型型汽车的的运动特特性图。二、汽车车行驶对对公路纵纵坡的要要

6、求(一)汽汽车上坡坡的几种种情况:1.纵坡坡平缓,行驶阻阻力小于于牵引力力,汽车车可以较较高的车车速行驶驶。2.纵坡坡较陡但但坡段较较短汽车车可以用用较高的的排挡,利用上上坡前的的加速和和上坡前前的减速速来动力力上坡,走完全全程。3.纵坡坡陡而长长，汽车车只能以以高挡动动力上坡坡一定距距离后,换入较较低的排排挡继续续上坡。4.纵坡坡不很陡陡,但坡坡长较短短而连续续上坡，汽车在在这种情情况下行行驶时司司机需多多次换排排挡,增增加劳动动强度,又增加加行程时时间,又又增加了了汽车的的燃料消消耗与机机件的磨磨损。(二)对对道路纵纵坡的要要求1.纵坡坡度力求求平缓。2.陡坡坡宜短,较大纵纵坡的坡坡段长度

7、度应限制制其长度度，长陡陡坡的纵纵坡度应应加以限限制。3.纵坡坡度变化化不宜过过繁,力力求纵坡坡均匀。三、纵坡坡设计的的一般规规定与要要求1、纵坡坡设计的的一般要要求纵坡设计计应满足足的要求求:1.纵坡坡设计必必须满足足公路路工程技技术标准准的规规定。2.应具具有一定定的平顺顺性(纵纵坡起伏伏不宜边边于频繁繁,并避避免采用用极限纵纵坡)。3.对较较陡的纵纵坡应限限制其坡坡段长度度,以利利于汽车车上坡和和下坡。4.连续续升坡或或降坡时时不宜设设计反坡坡和小半半径的平平曲线。5.设计计标高应应保证最最小排水水纵坡(挖方或或低填方方地段)和保保证路基基稳定的的最小填填土高度度。6.纵坡坡设计应应考虑

8、填填挖平衡衡，以挖挖作填，减少借借方与废废方，降降低工程程造价。7.纵坡坡设计应应考虑农农业、农农田水利利、灌溉溉等。2、最大大纵坡与与最小纵纵坡(一)最最大纵坡坡最大纵坡坡是指各各级公路路容许采采用的最最大坡度度值，是是纵断面面设计中中的一项项重要控控制指标标。在山区,纵坡度度大小将将直接影影响路线线的长短短,使用用性质、运输成成本和工工程造价价。1.确定定最大纵纵坡应考考虑因素素:(1).汽车的的动力特特性。(2).公路等等级与设设计速度度。(3).自然因因素:地地形,气气候,海海拨高度度等。(4).上坡要要可能、下坡要要安全。2.最大大纵坡的的确定根据实际际调查可可知:解解放CAA-10

9、091型型汽车可可用挡顺利利爬上112%的的纵坡。汽车下坡坡不安全全。当i88%纵坡坡时，汽汽车下坡坡行驶,因为刹刹车次数数过多,造成刹刹车失效效易产生生事故。所以实践践证明:imaax8%，只只有在工工程特殊殊困难的的山岭地地区，经经过技术术认证合合理最大大纵坡可可增加11%。最大纵坡坡运用注注意点：1.海拨拨纵坡折折减，汽汽车爬坡坡能力下下降2.严重重冰冻地地区的纵纵坡折减减，考虑虑行车安安全3.大中中桥上的的纵坡及及桥头两两端的纵纵坡.4.隧道道内的纵纵坡及隧隧道两端端的纵坡坡.5.非汽汽车交通通量所占占比例较较大的路路段.6.平面面交叉口口的纵坡坡及两端端接线的的纵坡.7、高速速公路的

10、的最大纵纵坡.8、城市市、乡镇镇路段的的最大纵纵坡(二)最最小纵坡坡最小纵坡坡=0%（高填填方路段段），但但要考虑虑路面与与路基纵纵向排水水。较长的路路堑路段段和设置置边坡的的低填方方路段,为保证证排水与与路基稳稳定的要要求:iminn0.33%当imiin00.3%时，其其边沟必必须作纵纵向排水水设计。干旱地区区以及横横向排水水条件良良好的路路段，最最小纵坡坡不受到到限制。3、坡长长限制与与缓和坡坡段（一）坡坡长限制制坡长限制制内容:一是连连续纵坡坡大于55%时,其最最大坡长长要限制制；二是不论论纵坡度度大小如如何,其其最小坡坡长要保保证。1、最小小坡长的的限制最小坡长长的限制制考虑三三个问

11、题题1）汽车车行驶的的平顺性性与乘客客的舒适适性；2）纵面面视距与与相邻竖竖曲线的的布置；3）避免免驾驶员员换挡频频繁。坡长短，转坡多多，纵坡坡线形形形成锯齿齿形状，路容不不美观；坡长短，相邻转转坡坡度度相差大大，增加加驾驶员员操作劳劳动强度度。按汽车行行驶9-15秒秒的时间间来控制制,原则则是:车速快快取小值值,车速速慢取大大值。2、最大大坡长的的限制规规定:大大于5%的纵坡坡长度应应于以限限制。具体设计计时,应应按坡长长限制的的规定进进行折算算:例如:VV=400Km/h,设设置连续续大于55%的纵纵坡，如如图所示示，其中中i1=8%，l1=1200m，ii2=77%，ll2=?查表可知知

12、:i11=8%l1mmax=3000mi22=7%l2mmax=5000m（二）缓缓和坡段段设置缓和和坡段的的作用：改善汽汽车在连连续陡坡坡上长时时间内用用低挡行行驶的不不利状况况，避免免汽车长长时间低低速行驶驶和汽车车下坡产产生不安安全因素素。我国规定定:二、三、四四级公路路当连续续纵坡大大于5%时,应应设置缓缓和坡段段，纵坡坡i3%。坡坡长大于于最小坡坡长。四、平均均纵坡平均均纵坡是是指某一一路段的的起终点点高差与与水平距距离之比比,即:i平均均=H/L因为纵坡坡坡度、坡长均均符合要要求,但采用用较大纵纵坡太多多时,平平均纵坡坡就会增增大,造造成上坡坡用挡时间间过长,易使发发动机水水箱开锅

13、锅,而下下坡时司司机精神神紧张易易使制动动发热使使刹车失失灵而出出事故,因此,有必要要从行车车顺利和和安全出出发,来来控制平平均坡度度值。我国规定定:二.三.四四级公路路的平均均纵坡:当相对高高差2000-5000米时时i平均均5.5%当相对高高差5500米米时i平平均55.0%且任意相相连的33Km路路段的平平均纵坡坡=55.5%五、合成成纵坡合成坡度度产生在在有纵坡坡和超高高的平曲曲线上，合成坡坡度方向向为纵坡坡和超高高合成方方向上。其值为:由于i合合大于ii纵,因因此当合合成坡度度较大时时,汽车车会沿合合成坡度度方向倾倾斜和侧侧向滑移移，对汽汽车行驶驶不利,因此对对i合应应予以限限制。计

14、计算公式式:式中:iimaxx各级公公路的最最大纵坡坡ib对对应于公公路等级级及半径径的超高高横坡度度V各级级公路的的设计速速度，KKm/hh我国标标准规规定的各各级公路路最大容容许合成成坡度。特别以下下情况合合成坡度度应小于于8%：1、冬季季路面有有积雪和和结冰的的地区。2、自然然横坡较较陡的越越岭路线线。3、非汽汽车交通通所占比比例大的的路段。最小合成成坡度为为0.55%。六、爬坡坡车道在陡坡路路段上坡坡方向的的正线右右侧设置置专供载载重汽车车行驶的的爬坡车车道。设置爬坡坡车道的的目的:1.载货货车比重重较大，实践车车速降低低2.小客客车超车车频繁，影响车车道通行行能力3.上坡坡方向行行驶

15、车速速规定4.小时时交通量量超过设设计通行行能力5当路路段长超超过10000米米时标准规定，高速公公路与一一级公路路，当纵纵坡大于于4%，可设置置爬坡车车道，宽宽度为33.5mm。规范规定，高速公公路、一一级公路路与二级级公路，符合下下列条件件，可设设置爬坡坡车道，宽度为为3.55m。1、沿上上坡方向向载重汽汽车的行行驶车速速降低到到容许最最低速度度时；2、上坡坡路段的的设计通通行能力力小于设设计小时时交通量量时；3、应分分析设置置爬坡车车道爬坡车道道的宽度度包括左左侧路缘缘带0.5m，爬坡车车道右侧侧为路肩肩。爬坡车道道的超高高横坡度度。爬坡车道道的长度度与起终终点：1、爬坡坡车道的的长度应

16、应与主线线相应纵纵坡长度度一致；2、爬坡坡车道的的起终点点如图11-0-3-77所示，爬坡车车道的起起点处过过渡段长长度为445米；3、爬坡坡车道的的附加长长度，爬爬坡车道道的末端端应设置置附加长长度；4、爬坡坡车道的的起终点点位置视视线良好好；5、高速速公路与与一级公公路爬坡坡车道的的最小长长度为5500米米。工作任务务2路线线纵断面面设计（6学时时）竖曲线设设计在两相邻邻纵坡段段的转折折处设置置一段平平顺曲线线。竖曲线形形状：平平曲线、二次抛抛物线。一般采采用二次次抛物线线。纵断面图图上只反反映水平平距离和和竖直高高差，竖竖曲线的的切线和和弧长是是在水平平面上的的投影，切线支支距是竖竖直高

17、差差。一、竖曲曲线要素素计算公公式两相邻纵纵坡段相相交角为为转坡角角=11-22=i1-i2若为正正,则为为凸型竖竖曲线若为正正,则为为凹型竖竖曲线1、竖曲曲线基本本方程R二次次抛物线线参数，原点的的曲率半半径，竖竖曲线半半径2、竖曲曲线要素素计算公公式曲线长:切线长:外距E：二、凸型型竖曲线线的最小小长度和和半径凸型竖曲曲线最小小长度和和半径是是按停车车视距、行程时时间和减减少径向向离心力力要求进进行计算算。（一）按按停车视视距确定定竖曲线线的最小小长度和和半径1、当竖竖曲线长长度L小小于停车车视距SS停时设:司机机的眼睛睛离地高高度h11=1.2米,障碍物物高度hh2=00.1米米,则则:

18、S停停=t11+L+t2从下图可可知:2、当竖竖曲线长长度L大大于停车车视距SS停时（二）按按行驶时时间求竖竖曲线最最小长度度和半径径（三）按按径向离离心力求求竖曲线线的最小小长度和和半径目的是为为了缓和和转折点点及离心心力引起起的弹簧簧超载.径向离心心力:一般控制制F/GG=00.0225以内内,故:根据汽车车在凸型型竖曲线线上行驶驶的停车车视距、行程时时间和径径向离心心力要求求进行计计算最小小长度和和最小半半径，取取较大值值。标准规定各各级公路路的凸型型竖曲线线最小长长度和最最小半径径值。三、凹形形竖曲线线的最小小长度和和半径（一）按按停车视视距确定定竖曲线线的最小小长度和和半径1、当竖竖

19、曲线长长度L小小于停车车视距SS停时2、当竖竖曲线长长度L大大于停车车视距SS停时标准规定各各级公路路的凹型型竖曲线线最小长长度和最最小半径径值。凸形竖曲曲线按停停车视距距与行程程时间控控制凹形竖曲曲线按径径向离心心力与行行程时间间控制四、竖曲曲线的设设计与计计算1、竖曲曲线设计计合理选择择竖曲线线半径和和长度。1.在符符合极限限最小半半径的前前提下,尽量量选用一一般最小小半径和和较大半半径；2.按变变坡处的的填挖值值确定半半径；从相邻两两曲线的的连接选选定半径径：(同向竖竖曲线，特别是是同向凹凹形竖曲曲线之间间，当半半径小于于100000mm，可考考虑单曲曲线或径径向连接接成复曲曲线。)（反

20、向曲曲线应有有一段直直坡段,直坡段段长度应应小于行行程3ss时间间的距离离。)4.考虑虑竖曲线线长及施施工方便便E=0.005；5对设设计速度度较高的的公路，为了使使公路的的线形获获得理想想的视觉觉效果，从视觉觉角度确确定最小小半径。2、竖曲曲线计算算凸形竖曲曲线路基基设计标标高=切切线设计计标高-h凹形竖曲曲线路基基设计标标高=切切线设计计标高+h例题:转转坡点桩桩号为KK14KK+5440,其其高程为为4844.377m,ii1=-5%,i2=+3%，R=20000m试求竖曲曲线上整整20米米处的设设计标高高.1、计算算竖曲线线要素i1=-5%,i2=+3%，i11-i22=-00.088

21、，为凹凹形竖曲曲线。2、计算算各点的的设计标标高竖曲线起起点桩号号为=(14KK+5440)-T=114K+4600竖曲线终终点桩号号为=(14KK+5440)+T=114K+6200计算公式式为:桩号切线标高高xy设计标高高K14+4600488.3700488.37+4800487.37200.1487.47+5000486.37400.4486.77+5200485.37600.9486.27+5400484.37801.6485.97+5600484.97600.9485.87+5800485.57400.4485.97+6000486.17200.1486.27+6200486.77

22、00486.77平面和纵纵面线形形组合设设计一、平面面和纵面面线形组组合原则则1、保持持驾驶员员视觉的的连续性性；2、平面面、纵面面线形技技术指标标应大小小均匀；3、选择择组合得得当的合合成坡度度，以利利路面排排水和行行车安全全；4、保持持自然景景观的连连续性。二、平曲曲线与竖竖曲线组组合1、平包包竖：平平曲线与与竖曲线线相互重重合，使使平曲线线稍长于于竖曲线线，并将将竖曲线线的起、终点放放在平曲曲线的两两个缓和和曲线的的中间，这是平平、纵面面最好的的组合。平曲线与与竖曲线线半径均均较大，不受此此限制。2、平曲曲线与竖竖曲线的的大小应应保持均均衡。3、从行行车安全全和路面面排水考考虑，在在平曲

23、线线与竖曲曲线组合合设计中中，应避避免不利利组合：1）应避避免将小小半径曲曲线的起起终点放放在凸形形竖曲线线的顶部部或凹形形竖曲线线的底部部。前者者会使驾驾驶员不不必要减减速或操操纵不当当造成事事故，后后者会出出现汽车车高速行行驶时急急转弯，行车不不安全。2）应避避免使凸凸形竖曲曲线的顶顶部或凹凹形竖曲曲线的底底部与反反向平曲曲线的拐拐点重合合。前者者会使驾驾驶员操操纵失误误引起事事故，后后者路面面排水困困难，容容易积水水。3）应避避免将凸凸形竖曲曲线的顶顶部或凹凹形竖曲曲线的底底部放在在缓和曲曲线上。造成路路面排水水困难，容易积积水，对对行车安安全不利利。纵断面设设计方法法目的:合合理确定定路线的的纵坡,坡长及及设计标标高一、纵断断面设计计要点(一)标标高控制制:1.平原原区保证证路基稳稳定的最最小填土土高度2.丘陵陵区土石石方平衡衡,造价价.3.山岭岭区高.深填.挖,但但土石方方也需平平衡.4.沿河河路段洪水水位0.5米以以上.在纵断面面图上标标出必须须通过的的控制点点标高和和工程量量较小的的经济点点。控制点垭垭口、路路线的起起终点、交叉口口、桥、涵、隧隧道、填填方坡段段的最小小填土高高度经济点纵纵横向填填挖方的的平均经经济点、与其它它构造物物相配合合的点(二)纵纵坡设计计:根据以上上标出的的控制点点和经济济点进行行