33道路纵断面设计

课前提问：平面线型包括什么？平面直线有哪些特点？直线长度如何设计？3.1概述沿着道路中心线所作的垂直展开剖面，即为道路的纵断面。它反映自然地形和设计路线在竖直断面上的几何形状、位置、尺寸。iHLHiL4.2纵坡设计1.纵坡(坡度)道路中线两点间的高差与水平距离的比值（以%计）称为纵坡或坡度。从路线起点至止点的方向看，路线升高为上坡，降低为下坡。规定：纵坡上坡为“+”，下坡为“—”。例如：5.3%为上坡，—2.8%为下坡。α是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。它是道路纵断面设计的重要控制指标。在地形起伏较大地区、直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。限制原因：为保证车辆能以适当的车速在车道上安全行驶，即上坡时顺利，下坡时不致发生危险。影响道路最大纵坡度的因素1）道路的等级：道路等级越高，交通量越大，行车速度越高，道路纵坡度要求缓。2）地形、地物及自然条件的影响。3）汽车的爬坡能力的影响依据及最大值：（1）对于只有汽车行驶的道路选择国产典型载重汽车作为标准车型确定最大纵坡推荐值和限制值设计时，尽量选用小于推荐值的坡度；当地形限制不得不大于推荐值时，必须小于限制值，并限制坡长。（2）对于机非混行道：应按非机动车为设计依据（自行车），非机动车最大纵坡推荐值2.5%,限制值3%。(2)最小纵坡为保证排水顺畅，防止水分渗入路基，一般应考虑设置不小于0.5%的纵坡，困难地区采用不小于0.3%2.坡长限制坡段起止点间的水平距离称为坡长。(1)最大坡长限制理由：长距离大坡对行车不利。持续上坡易使发动机过热影响机械效率；持续下坡刹车频繁危及安全。(2)最小坡长限制理由：坡长过短，行车频繁颠簸，乘客不舒适，线型不美观；坡差较大时易造成视线中断；不易设置竖曲线。3.合成坡度在平曲线路段，由路线纵坡和超高横坡合成的路面实际流水坡。该坡度过大时，易产生附加阻力（上坡时），或使汽车重心偏移，沿合成坡方向滑移。故应加以限制。4.纵坡设计一般要求（1）必须符合《标准》、《规范》的规定；（2）纵坡力求均衡，尽量不采用极限值；（3）应与地形相适应，重视与平面线形的组合；（4）结合自然条件综合考虑，有利于路面和边沟排水，避免洪水危害，减小低温冰滑安全隐患；（5）减少高填深挖，争取填挖平衡；（6）考虑农田水利要求；（7）考虑非机动车的爬坡能力。4.3竖曲线设计纵断面上相邻两段不同坡度线的交点称为变坡点。变坡点处需设置竖曲线。竖曲线采用二次抛物线和圆曲线型（我国采用圆曲线型）。凹型竖曲线凸型竖曲线变坡点变坡点坡度线设计线凸型竖曲线凹型竖曲线21ii外距LR2LT22TER22xyR切线长曲线长1.竖曲线计算几何要素：转坡角竖曲线上任意点纵距LTTyEωωxyxi1i2(代数差)i:上坡为“+”，下坡为“-”。转坡角“+”为凸形，“-”为凹形（改正值）Ｒ——竖曲线半径(m)Rx——计算点桩号与竖曲线起点(或竖曲线终点)的桩号差例：某道路一变坡点桩号K1+256.387，高程1854.236米，前坡i1=-5.4%，后坡i2=3.5%，设置的竖曲线半径R=5000米。求K1+240、K1+260处的设计标高。解1.计算切线高程切线长竖曲线起点桩号K1+256.387–222.5=K1+33.887竖曲线止点桩号K1+256.387+222.5=K1+478.887待求桩号至竖曲线起止点的桩号差K1+240x=K1+240–K1+33.887=206.113mK1+260x=K1+478.887–K1+260=218.887m=5000*(0.035-(-0.054))/2=222.5m2LT待求桩号处的切线高程K1+240H1=1854.236+(222.5–206.113)×0.054=1855.121mK1+260H1=1854.236+(222.5–218.887)×0.035=1854.249m2.计算设计高程待求桩号处纵距（改正值）K1+240K1+260待求桩号处的设计高程K1+240H=1855.121+4.249=1859.37mK1+260H=1854.249+4.791=1859.040m22xyR=4.249m22xyR=4.791m2.竖曲线设计标准(1)竖曲线最小半径这是对竖曲线半径作出的限制。限制理由：1.汽车在竖曲线部分行驶时受离心力作用；2.驾驶员视线受到限制。限制方法：分别对凸型和凹型竖曲线规定最小值。设计时不得违反。通常采用不小于一般最小值的竖曲线半径，仅在地形等条件十分受限而不得已时才被迫采用极限最小值。(2)竖曲线最小长度限制理由：1.竖曲线过短易产生急促变坡感觉；2.竖曲线过短易对行车造成冲击。限制方法：规定最小长度，设计时不得违反。规定值列于下表。3.竖曲线设计(1)竖曲线设计的一般要求1.宜选用较大半径；2.同向曲线间应避免直线段过短而形成“断臂曲线”；3.需满足排水要求；4.相邻竖曲线不得重叠。(2)半径的选择1.符合《规范》要求；2.考虑土石方工程量；3.考虑平纵线形组合。4.考虑相邻竖曲线的连接。4.5平、纵面线形组合设计1.组合设计的原则1）.自然地诱导驾驶员视线，保持视觉连续性；2）.平纵线形技术指标大小均衡，保持视觉和心理协调；3）.合成坡度组合得当，有利行车和排水；4）.注重与道路周围景观的配合。2.线形组合设计要点1）.平曲线与竖曲线的组合：平包竖2）.直线与纵断面的组合平面直线段不宜设置多次变坡，避免出现驼峰、凹陷、跳跃等使视觉中断的线形。3）.平、纵线形组合与景观的协调配合应使路线融入自然，不要硬性隔断景观；减少高填深挖，重视环境保护；综合绿化；讲究结构物的造型和色彩。4.6纵断面设计方法与纵断面设计图1.纵断面设计步骤高程米地质情况坡度/坡长填挖地面高程设计高程里程桩号平曲线云南省公路设计院三角田—猛龙二级公路路线纵断面设计图设计复核审核图号SIII-2-1JD1R=200JD2R=150K0+0001632745546.60550548546544542540灰岩及亚粘土叶岩及亚砂土545.55552554K0+000~K0+700第1页共56页2.纵断面设计图(1)公路纵断面设计图常用比例：横向1：2000，竖向1：200纵断面设计图由上下两部分组成：上部为图形部分，包括1）.高程、地面线、设计线、竖曲线及其要素；2）.桥涵及重要构筑物；3）.隧道；4）.与其它道路交叉时的桩号及路名；5）.水准点编号、桩号、位置、高程；6）.断链位置及长短链关系；7）.跨河大中桥的现有水位及设计水位。下部为数据栏部分，从上至下依次为：1）.土壤地质情况；2）.坡度/坡长；3）.填挖值；4）.设计高程；5）.地面高程；6）.里程桩号；7）.直线及平曲线。最大纵坡根据汽车行驶理论，考虑自然条件，在保证安全的前提下充分发挥汽车的机械效率，《标准》规定如下表：