T道路设计培训讲义2103

道路工程主讲老师xxxx工业大学土水学院2022/11/27道路工程2第三章道路纵断面设计§3-1概述§3-2纵坡设计§3-3竖曲线设计§3-4平纵面线性组合设计§3-5爬坡车道2022/11/27道路工程3

沿道路中线垂直剖切，然后展开即为道路纵断面，且道路纵断面总是一条有起伏的空间线。示意图见下图

纵断面图上主要有两条线：地面线和设计线。

纵断面设计线由直线和竖曲线组成；

在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式的不同，竖曲线有凹有凸，其大小用半径和水平长度表示。§3-1概述2022/11/27道路工程4§3-2纵坡设计一.纵坡度1.最大纵坡最大纵坡是指纵坡设计时，各级道路允许采用的最大坡度值。考虑因素:

汽车的动力性能道路等级自然条件2022/11/27道路工程5

纵坡度公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一二二三四地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘最大纵坡(%)345546575768692022/11/27道路工程6

纵坡度城市道路最大纵坡：公路最大纵坡-1%；高速公路：最大纵坡可上调1%（特殊情况）；海拔2000m以上，四级公路最大纵坡8%；大中桥上最大纵坡4%；桥头引道最大纵坡5%桥头引道最大纵坡5%；隧道内最大纵坡3%；非机动车交通量较大时：平原微丘2~3%，山岭重丘4~5%

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纵坡度2.最小纵坡

保证排水要求，最小纵坡为0.3%；一般情况下不小于0.5%为宜。2022/11/27道路工程8

纵坡度3.平均纵坡指一定长度范围内，线路两端点的高差与线路长度的比值。

ip=H/LH:相对高差

L:路线长度

ip:平均纵坡二、三、四级公路越岭线的平均纵坡5.5%（相对高差为200~500M）和5%(相对高差大于500M)任何连续3公里产度范围的平均纵坡不宜大于4.5%2022/11/27道路工程9

纵坡度4.高原纵坡折减高海拔地区，汽车爬坡能力下降。《规范》规定的高原纵坡折减值见表4-3。折减后小于4%时，采用4%。5.理想最大纵坡和不限长度的最大纵坡理想纵坡i1为设计车辆在油门全开的情况下,持续以速度V1等速行驶能克服的坡度.

由计算行车速度V1查动力特性图得到动力因数D1。V1取值：低速道路—

计算行车速度高速道路—载重汽车的最高速度理想纵坡为以速度V1均匀行驶的纵坡。若允许速度由V1降至V2速度等速行驶，V2称为容许速度。则

i2称为不限长度的最大纵坡。V2=(1/2~1/3)V12022/11/27道路工程10§3-2纵坡设计二.坡长限制1.最大坡长限制

坡度大于i1，称为陡坡；在陡坡上行驶，速度将由V1减速,终速不得低于V2。大于i2的纵坡应限制坡长；小于i1的纵坡属于缓坡，汽车在缓坡上加速行驶。

2022/11/25道路路工工程程11坡长长限限制制2.最短短坡坡长长的的限限制制：：行驶驶平平顺顺性性的的要要求求，，见见表表3-7、3-8三.组合合坡坡长长：：合成成坡坡度度指指路路线线纵纵坡坡与与超超高高横横坡坡（（或或路路拱拱横横坡坡））组组合合而而成成的的坡坡度度，，其其方方向向即即流流水水线线方方向向。计算公公式：I—合成坡度度（%）；ih—超高横坡坡度或路路拱横坡坡度（%）；i—路线设计计纵坡度度（%）。纵坡与横横向超高高所组成成的坡度度。合成坡度度应控制制在一定定的范围围，见表表4-10。积雪冰冻冻地区最最大8%。排水最小小坡度0.5%。2022/11/25道路工程程12§3-2纵坡设计计四.纵坡设计计一般要要求1.公路纵坡坡设计一一般要求求1)满足《标准》的要求；；2)一定的平平顺性，，起伏不不宜过大大；3)对各种条条件的综综合考虑虑；4)填挖平衡衡,经济性的的考虑;5)最小填土土高度、、路基稳稳定性要要求；6)交叉处前前后应平平缓；7)与其他产产业的关关系（通通道、农农田水利利等）2022/11/25道路工程程13纵坡设计计一般要要求2.城市道路路纵坡设设计一般般要求p412022/11/25道路工程程14§3-2纵坡设计计五.纵断面设设计方法法与步骤骤1.准备工作作2.标注控制制点3.试坡4.调坡5.核对6.定坡2022/11/25道路工程15§3-2纵坡设计六.纵断面设计1.公路纵断面设设计图2.城市道路纵断断面图2022/11/25道路工程16§3-3竖曲线设计一.竖曲线计算相邻坡段的坡坡度为i1和i2,代数差为ω=i2-i1ω为正时，是凹凹曲线；ω为负，是凸曲曲线。1.用二次抛物线线作为竖曲线线的基本方程程式2022/11/25道路工程17竖曲线计算抛物线上任一一点的曲率半半径为：式中：代代入上式，，有：或：2022/11/25道路工程18竖曲线计算2..竖曲线诸要素素计算公式竖曲线长度或或竖曲线半径径R:（前提：ω很小）L=Rω竖曲线切线长长：T=L/2=Rω/23.竖曲线上任一一点竖距h：竖曲线外距：2022/11/25道路工程19竖曲线计算4.竖曲线上任一一点设计标高高的计算（1）计算切线高高程H1H1=H0-（T-x）iH0---变坡点标高i---纵坡度（2）计算设计标标高H=H1+-y凹曲线取+，凸曲线取-2022/11/25道路工程20§3-3竖曲线设计二.竖曲线设计标标准（一）竖曲线线最小半径1.凹曲线极限最最小半径（1）缓和冲击对对离心加速速度加以控制制。根据经验，a=0.5~0.7m/s2比较合适。我我国取a=0.278,则：Rmin=V2/3.6或Lmin=V2ω/3.62022/11/25道路工程21竖曲线最小半半径（2）夜间行车前灯灯照射距离要要求1）L<ST2)L≥STL<STLmin=2ST-26.92/ω(4-14)L≥STω/26.92(4-15)3s时间行程为有有效控制。ST---停车视距2022/11/25道路工程22竖曲线最小半半径2.凸曲线极限最最小半径（1）失重不致过过大考虑计算同凹曲线线（2）视距要求1）当L<ST时，Lmin=2ST-4/ω2）当L≥ST时，ST为停车视距。。以上两个公式式，第二个公公式计算值大大，作为有效效控制。按缓和冲击、、时间行程和和视距要求（（视距为最不不利情况）计计算各行车速速度时的最小小半径和最小小长度，见表表4-13。2022/11/25道路工程23竖曲线设计计标准3.竖曲线一般般最小半径径缓和行车冲冲击和保证证视距（二）竖曲曲线最小长长度与平曲线相相似3s控制2022/11/25道路工程24§3-3竖曲线设计计三.竖曲线设计计纵断面设计计要点纵断面设计计的主要内内容是根据据道路等级级、沿线自自然条件和和构造物控控制标高等等，确定路路线合适的的标高、各各坡段的纵纵坡度和坡坡长，并设设计竖曲线线。基本要求：：纵坡均匀平平顺、起伏伏和缓、坡坡长和竖曲曲线长短适适当、平面面与纵面组组合设计协协调，填挖挖经济、平平衡。2022/11/25道路工程25竖曲线设计计（一）关于于纵坡极限限值的运用用在设计时不不可轻易采采用。一般般讲，纵坡坡缓些为好好，但为了了路面和边边沟排水，，最小纵坡坡不应低于于0.3~0.5%。（二）关于于最短坡长长坡长是指纵纵断面两变变坡点之间间的水平距距离。坡长长不宜过短短，以不小小于计算行行车速度9秒的行程为为宜。对连连续起伏的的路段，坡坡度应尽量量小，坡长长和竖曲线线应争取到到极限值的的一倍或两两倍以上。。2022/11/25道路工程26竖曲线设计计（三）各种种地形下的的纵坡设计计1.平原、微丘丘地形的纵纵坡应均匀匀平缓，注注意保证最最小填土高高度和最小小纵坡的要要求。2.山岭、重丘丘地形的沿沿河线应尽尽量采用平平缓纵坡，，坡长不应应超过限制制长度，纵纵坡不宜大大于6%，注意路基基控制标高高的要求。。3.越岭线的纵纵坡应力求求均匀，尽尽量不采用用极限或接接近极限的的坡度，不不宜在连续续采用极限限长度的陡陡坡之间夹夹短的缓和和坡段，一一般不应设设置反坡。。4.山脊线和山山腰线在可可能条件先先，纵坡应应缓些。2022/11/25道路工程27竖曲线设计计四）关于竖竖曲线半径径的选用竖曲线应选选用较大半半径为宜，，当有条件件时，应按按表4-20的规定进行行设计。（五）关于于相邻竖曲曲线的衔接接相邻两个同同向曲线，，特别是同同向凹形竖竖曲线之间间，如直坡坡段不长应应合并为单单曲线或复复曲线，避避免出现断断背曲线，，如图4-15a。相邻反向竖竖曲线之间间，为使增增重、减重重间和缓过过渡，中间间最好插入入一段直坡坡段，如图图4-15b。2022/11/25道路路工工程程28竖曲曲线线设设计计2022/11/25道路工程29§3-4平纵面线性组组合设计视觉分析1.视觉分析的意意义道路设计除应应考虑自然条条件、汽车行行驶力学的要要求外，还要要考虑驾驶人人员的心理和和视觉上的反反应。视觉是是连接道路与与汽车的重要要媒介。从视觉心理出出发，对道路路的空间线形形及其与周围围自然景观和和沿线建筑的的协调等进行行研究分析，，以保持视觉觉的连续性，，使行车具有有足够的舒适适感和安全感感的综合设计计称为视觉分分析。2022/11/25道路工程30§3-4平纵面线性组组合设计2.视觉与车速的的动态规律驾驶员的视觉觉判断能力与与车速密切相相关，车速越越高，其关注注前方越远，，视野越窄。。3.视觉评价方法法所谓线形状况况是指道路平平面和纵面线线形所组成的的立体形状，，在汽车快速速行驶中给驾驾驶员提供的的连续不断的的视觉印象。。评价方法主主要有三位动动态模拟技术术和透视图法法。透视图是按照照汽车在道路路上的行驶位位置，根据线线形的几何状状况确定视轴轴方向以及由由车速确定的的视轴长度，，利用坐标透透视的原理绘绘制的。通过过透视图，可可以看出立体体线形是否顺顺适，是否有有易产生判断断错误或茫然然的地方，路路旁障碍是否否妨碍视线等等。2022/11/25道路工程31§3-4平纵面线性组组合设计一.组合设计原则则1.视觉上自然引引导驾驶员视视线，保持连连续性；2.平、纵线形技技术指标大、小均衡；；3.得当的合成坡坡度；4.与环境的配合合、协调。2022/11/25道路工程32§3-4平纵面线性组组合设计二.线性组合设计计要点1.平曲线与竖曲曲线组合（1）平曲线与竖竖曲应相互重合，，且平曲线应稍长于于竖曲线（“平包竖”）2022/11/25道路工程33§3-4平纵面线性组组合设计2022/11/25道路工程34线性组合设设计要点（2）平曲线与与竖曲线大大小应保持持均衡；平曲线和竖竖曲线其中中一方大而而平缓，另另一方就不不要形成多多而小。一一个平曲线线内有两个个以上竖曲曲线，或一一个大的竖竖曲线含有有两个以上上的平曲线线，看上去去非常别扭扭，如左图图所示。2022/11/25道路工程35线性组合设设计要点（3）暗、明弯弯与凸、凹凹竖曲线暗弯与凸形形竖曲线及及明弯与凹凹形竖曲线线的组合是是合理的，，悦目的。。（4）平、竖曲曲线应避免免的组合平、竖曲线线重合是一一种理想的的组合，但但由于地形形等条件的的限制，这这种组合往往往不是总总能争取到到的。如果果平曲线的的中点与竖竖曲线的顶顶（底）点点位置错开开不超过平平曲线长度度的四分之之一，仍然然可以获得得比较满意意的外观。。设计时应应注意以下下几点：2022/11/25道路工程36线性组合设设计要点（1）要避免凸凸形竖曲线线的顶部或或凹形竖曲曲线的底部部与反向平平曲线的拐拐点重合。。（2）小半径竖竖曲线不宜宜与缓和曲曲线相重叠叠。（3）计算行车车速度≥40km/h的道路，应应避免在凸凸形竖曲线线顶部或凹凹形竖曲线线底部插入入小半径的的平曲线。。2022/11/25道路工程37线性组合设设计要点2.直线与纵断断面的组合合直线上一次次变坡时很很好的平、、纵组合，，从美学观观点讲以包包括一个凸凸形竖曲线线为好，而而包括一个个凹形竖曲曲线次之；；直线中短短距离内二二次以上变变坡会形成成反复凸凹凹的“驼峰”和“凹陷”，看上去线线形既不美美观也不连连贯，使驾驾驶员的视视线中断。。2022/11/25道路工程程38线性组合合设计要要点3.平、纵线线形组合合与景观观的协调调配合1.在道路的的规划、、选线、、设计、、施工全全过程中中重视景景观要求求。2.尽量少破破坏沿线线自然景景观，避避免深挖挖高填。。3.应能提供供视野的的多样性性，力求求与周围围的风景景自然的的融为一一体。4.不得已时时，可采采用修整整、植草草皮、种种树等措措施加以以补救。。5.条件允许许时，以以适当放放缓边坡坡或将其其变坡点点修整圆圆滑，以以使边坡坡接近于于自然地地面形状状，增加加路容美美观。6.应进行综综合绿化化处理，，避免形形式和内内容上的的单一化化。2022/11/25道路工程程39§3-5爬坡车道道一.设置爬坡坡车道的的条件1.公路设置条件件1.沿上坡方方向载重重汽车速速度降低低到允许许最低速速度（表表4-15）以下时时，可设设置爬坡坡车道；；2.上坡路段段的设计计通行能能力小于于设计小小时交通通量时，，应设置置爬坡车车道。爬坡车道道通行能能力的计计算方法法与正线线的通行行能力计计算方法法相同。。2022/11/25道路工程程402.城市道路路二。爬坡坡车道设设计1.横断面组组成