第六章：城市道路纵断面

第六章城市道路纵断面设计本章教学基本内容

重点与难点

1.竖曲线要素计算2.城市道路纵断面设计要求3.锯齿形街沟设计第一节概述第二节纵坡及坡长设计第三节竖曲线第四节城市道路纵断面设计要求及锯齿形街沟设计第一节概述

1.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，反映了沿着中线地面的起伏变化情况。一、基本概念

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竖曲线组成的。

3.设计标高：纵断面设计线上的标高⑴．新建公路⑵．改建公路⑶．城市道路(一)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。二、设计原则第一节概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：⑴．城市桥梁桥面标高H桥H桥=h水+h浪+h净+h桥+h面(m)⑵．立交桥桥面标高H桥①桥下为铁路时H桥=h轨+h净+h桥+h面+h沉(ｍ)②

桥下为道路时H桥=h路+h净+h面+h桥（m）⑶．铁路道口应以铁路轨顶标高为准。⑷．相交道路交叉点应以交叉中心规划标高为准⑸．满足沿街两侧建筑物前地坪标高(ha-H中=0.3～0.5m)（二）为保证行车安全、舒适，纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。（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。（四）对于机动车和非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计道路纵坡。（五）纵断面设计应对沿线地形、地物、地质、水文、气候、地下管线和排水要求综合考虑。第一节概述（一）纵坡设计：包括坡度设计和坡长设计；（二）竖曲线设计：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，保证行车的平稳和舒适；（三）视距验算：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验算，避免出现视距不足的情况发生；（四）锯齿形街沟的设计：在道路纵坡＜0.3%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，锯齿形街沟（或称齿形街沟）便是一种好的办法；（五）平面及纵断面组合设计。第一节概述三、设计内容第二节纵坡及坡长设计一、

纵坡设计的一般要求①必须满足《标准》规定②纵坡应该尽量平顺起伏不易过大③考虑沿线地形地质、水文等④纵坡设计应考虑填挖平衡⑤平原区应满足最小填土高度要求⑥桥梁隧道交叉口前后纵坡应较缓二、

最大纵坡

①城市道路的最大纵坡减小1%；②在非机动车交通比例较大路段，平原、微丘区一般不大于2%～3%；山岭、重丘区一般不大于4%～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第二节纵坡及坡长设计备注：海拔3000～4000m高原城市按表值减小1％，积雪寒冷地区应控制在6％以内三、

最小纵坡

道路最小纵坡度应大于或等于0.5％，困难时可大于或等于0.3％，遇特殊困难纵坡度小于0.3％时，应设置锯齿形街沟或采取其他排水措施。

四、

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。①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②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9－10秒的行程距离。1．最短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：①使行车速度显著下降，甚至要换较抵挡位克服坡度阻力；②易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；③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．最大坡长限制第二节纵坡及坡长设计城市道路最短坡长限制计算行车速度（km/h）806050403020最短坡长2901701401108560城市道路最大坡长限制 计算行车速度（km/h）80605040纵坡坡度（％）55.5666.5766.576.578纵坡长度限制（m）600500400400350300350300250300250200第二节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

式中：iR―――平曲线上的允许最大纵坡度（％）；

Imax―――最大允许合成坡度（％）；

ih―――横向超高坡度（％）。三、合成坡度第二节纵坡及坡长设计第三节竖竖曲线线纵断面上上两个坡坡段的转转折处，，为了便便于行车车用一段段曲线来来缓和，，称为竖竖曲线。。竖曲线线的形式式可采用用抛物线或或圆曲线线，在使用用范围上上二者几几乎没有有差别，，但在设设计和计计算上，，抛物线线比圆曲曲线更为为方便。。所以，，竖曲线一一般采用用抛物线线者居多多。一、竖曲曲线基本本要素第三节竖竖曲线线（1）竖曲线线长度L＝Rω（2）竖曲线线半径R＝L/ω（3）竖曲线线切线长长（4）竖曲线线上任意意一点P的竖距：：（5）竖曲线线外距第三节竖竖曲线线二、竖曲曲线的最最小半径径⑴缓和冲击汽车在竖曲线上行驶时，其离心加速度为1.竖曲线半半径限制制因素竖曲线最最小半径径考虑了了三方面面的要求求⑴缓和冲冲击⑵时间行行程不过过短⑶满足视视距的要要求将v(m/s)化成V(km/h)并整理，得根据实验验，a限制在0.5m/s2～0.7m/s2比较合适适。但考考虑到不不因冲击击而造成成的不舒舒适感，，以及视视觉平顺顺等的要要求，我我国《标标准》规规定的凹凹形竖曲曲线最小小半径值值相当于于a=0.278m/s2。第三节竖竖曲线线二、竖曲曲线的最最小半径径1.竖曲线半半径限制制因素竖曲线最最小半径径考虑了了三方面面的要求求⑴缓和冲冲击⑵时间行行程不过过短⑶满足视视距的要要求

⑵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3s行程，即第三节竖竖曲线线二、竖曲曲线的最最小半径径1.竖曲线半半径限制制因素竖曲线最最小半径径考虑了了三方面面的要求求⑴缓和冲冲击⑵时间行行程不过过短⑶满足视视距的要要求⑶满足视视距的要要求汽车行驶驶在凸形形竖曲线线上，如如果半径径太小，，会阻挡挡司机的的视线。。为了行行车安全全对凸形形竖曲线线的最小小半径或或最小长长度应加加以限制制。第三节竖竖曲线线第三节竖竖曲线线已知某城城市快速速路设计计车速为为80km/h，在道路上上有一变变坡点，，桩号为为K3+500，，标高为36.50m，相邻坡段段的纵坡坡度分别别为i1=2.5%，i2=-3.5%。。试设计该该变坡点点处的竖竖曲线。。1.计算算竖曲线线的基本本要素2.求竖竖曲线起起点和终终点桩号号3.求竖竖曲线范范围内各各桩号的的设计标标高第三节竖竖曲线线三、竖曲曲线计算算示例1.什么么是锯齿齿形街沟沟所谓街沟沟是指城城市道路路上利用用高出路路面的缘缘石与路路面边缘缘（或平平石）地地带作为为排除地地面水的的沟道。。交替地改改变缘石石顶面线线与路面面边缘（（或平石石）之间间的高度度，纵坡坡呈上下下连续交交替状，，称之为为锯齿形形街沟。。2.设置锯齿齿形街沟的目目的对设计纵坡很很小路段，为为保证路面排排水通畅，其其中设置锯齿齿形街沟（或或称偏沟）就就是一种有效效方法。3.设置锯齿齿形街沟的条条件当道路中线纵纵坡小于0.3%时，就就要采取措施施保证路面排排水通畅。所所以，《城规规》规定：道道路中线纵坡坡度小于0.3%时，可在道路两侧侧车行道边缘1m～3m宽度范围内设置锯锯齿形街沟。二、锯齿形街沟设设计第四节锯齿形街沟设计⑴设计方法锯齿形街沟的设计计方法就是保持缘缘石顶面线与道路路中线纵坡设计线线平行的条件下，，交替地改变缘石石顶面线与路面边边缘（或平石）之之间的高度，在最最低处设置雨水进进水口，使雨水口口处锯齿形街沟范范围内路面横坡度度增大，两雨水口口之间分水点处的的路面横坡减少，，从而使路面边缘缘（或平石）的纵纵坡度增大到0.3%以上，达到到纵向排水要求。。⑵缘石外露高度度：一般，在雨水口处处缘石外露高度hg=0.18m～0.20m，，在分水点处hw=0.10m～0.12m，，雨水口处与分水点点处的缘石高差hg-hw宜控制在0.06m～0.10m范围内。⑶分水点和雨水水口位置：锯齿形街沟的设计计主要是确定分水水点和雨水口的位位置，即街沟纵坡坡边坡点之间的距距离，以便布置雨雨水口。4.锯齿形街沟的的设计第四节锯齿形街沟设计如图4-21所示示，设相邻雨水口口间距为l，分水点至雨水口的的距离分别为l1和l-l1;雨水口处缘石外露露高度为hg，分水点处缘石外露露高度为hw；缘石顶面线纵坡（（一般等于路中线线纵坡）为i，左、右街沟纵坡分分别为i1和i2。第四节锯齿形街沟设计由左侧高度关系，，得由右侧高度关系，得