【高速公路】第五章---纵断面设计.ppt

第五章第五章 纵断面设计纵断面设计l5.1概述l5.2纵坡设计l5.3竖曲线设计l5.4 平纵面线形组合设计l5.5高等级道路上的爬坡车道l5.6高速公路纵断面布局l5.7纵断面设计方法与纵断面设计图l复习思考题5/12/20241.5.1概述l用用一一曲曲面面沿沿道道路路中中线线竖竖直直剖剖切切，展展开开成成平平面面称称道道路路的的纵纵断断面面。反反映映路路线线在在纵纵断断面面上上的的形形状状、位位置置及及尺尺寸寸的的图图形形叫叫路路线线纵纵断断面面图图，它它反反映映路路线线所所经经地地区区中中线线之之地地面面起起伏伏情情况况与与设设计计标标高高之之间间的的关关系系,它它与与平平面面图图、横横断断面面图图结结合合起起来来，就就能能够够完完整整地地表表达达道道路路的的空空间间位位置置和和立立体体线线形形。纵纵断断面面线线形形设设计计应应根根据据道道路路的的性性质质、任任务务、等等级级和和地地形形、地地质质、水水文文等等因因素素，考考虑虑路路基基稳稳定定、排排水水及及工工程程量量等等的的要要求求，对对纵纵坡坡的的大大小小、长长短短、前前后后纵纵坡坡情情况况、竖竖曲曲线线半半径径大大小小以以及及与与平平面面线线形形的的组组合合关关系系等等进进行行综综合合设设计计，从从而而设设计计出出纵纵坡坡合合理理、线线形形平平顺顺圆圆滑滑的的理理想想线线形形，以以达达到到行行车车安安全全、快快速速、舒舒适适、工程费较省、运营费用较少的目的。工程费较省、运营费用较少的目的。l道道路路纵纵断断面面设设计计与与选选线线有有密密切切的的关关系系，实实际际上上在在选选线线过过程程中中已已做做了了纵纵坡坡大大小小、坡坡长长分分配配、纵纵面面与与平平面面配配合合等等的的考考虑虑，纵纵断断面面设设计计是是将将选选线线的的预预想想具具体体化化，因因此此，可可以以认认为为纵纵断断面面设设计计是是选选线线工工作作的的继继续续和和深深化化。当当然然，在在纵纵断断面面设设计计过过程程中中还还将将对对选选线线的的预预想想做做些些适适当当的的修修正正，如如果果在在选选线线过过程程中对纵坡值考虑不够，就可能改线。中对纵坡值考虑不够，就可能改线。5/12/20242.5/12/20243.第三，一般认为道路上的纵坡对汽车行驶不造成第三，一般认为道路上的纵坡对汽车行驶不造成困难，即上坡时不必换档，下坡时不必刹车。对于小困难，即上坡时不必换档，下坡时不必刹车。对于小于的纵坡，可以不作特殊考虑，只是为了排水的于的纵坡，可以不作特殊考虑，只是为了排水的需要（公路边沟的沟底纵坡与路线纵坡一般是相同的）需要（公路边沟的沟底纵坡与路线纵坡一般是相同的），一般要有一个不小于最小纵坡的坡度。如果排水上，一般要有一个不小于最小纵坡的坡度。如果排水上无困难，可以用平坡。但是采用了大于的纵坡时，无困难，可以用平坡。但是采用了大于的纵坡时，必须慎重考虑，因为纵坡太大，上坡时汽车的燃料消必须慎重考虑，因为纵坡太大，上坡时汽车的燃料消耗过大，而下坡时又必须用刹车，重车或有拖挂车的耗过大，而下坡时又必须用刹车，重车或有拖挂车的车辆都易出事故，对运输经济与安全极为不利。车辆都易出事故，对运输经济与安全极为不利。5/12/20244.5/12/20245.5.2纵坡设计l1.纵坡度l2.坡长限制l3.合成坡度l4.纵坡设计的一般要求5/12/20246.1.纵坡度l（1）最大纵坡l（2）最小纵坡l（3）平均纵坡l（4）高原纵坡折减5/12/20247.5/12/20248.5/12/20249.5/12/202410.5/12/202411.5/12/202412.5/12/202413.5/12/202414.5/12/202415.2.坡长限制l（1）最大坡长限制l（2）最小坡长限制l（3）组合坡长5/12/202416.5/12/202417.5/12/202418.5/12/202419.5/12/202420.5/12/202421.5/12/202422.5/12/202423.5/12/202424.5.3竖曲线设计l纵断面上两相邻不同坡度线的交点称为变坡点。为保证行车安全、舒适以及视距的需要，而在变坡处设置的纵向曲线，即为竖曲线。相邻两坡度线的交角用坡度差“”表示，坡度角一般较小，可近似地用两坡段坡度的代数差表示，即=i2-i1，式中、分别为两相邻坡段的坡度值，上坡为正，下坡为负。如图42。为正，变坡点在曲线下方，竖曲线开口向上，称为凹形竖曲线；为负，变坡点在曲线上方，竖曲线开口向下，称为凸形竖曲线。l各级道路在变坡点处均应设置竖曲线。竖曲线的线形采用二次抛物线。由于在其应用范围内，圆曲线与抛物线几乎没有差别，因此，竖曲线通常表示成圆曲线的形式，用圆曲线半径R来表示竖曲线的曲率半径。5/12/202425.5/12/202426.5/12/202427.5/12/202428.5/12/202429.5/12/202430.5/12/202431.2.竖曲线设计标准l竖曲线最小半径l竖曲线最小长度l凹形竖曲线极限最小半径l凸形竖曲线极限最小半径l竖曲线的一般最小半径5/12/202432.5/12/202433.5/12/202434.5/12/202435.5/12/202436.5/12/202437.5/12/202438.5/12/202439.5/12/202440.5/12/202441.5/12/202442.5/12/202443.5/12/202444.5/12/202445.5/12/202446.5.4平纵面线形组合设计l道路的空间线形是指由道路的平面线形和纵面线形所组成的空间立体形状。道路线形设计首先是从路线规划开始的，然后经选线、平面线形设计、纵面线形设计和平纵线形组合设计的过程，最终以平、纵组合的立体线形展现在驾驶员眼前的。行驶过程中，驾驶员所选择的实际行驶速度，是由他对立体线形的判断作出的，因此，设计中仅仅满足平面、纵面线形标准还是不够的。道路的空间线形应能保持视觉的连续性，并有足够的舒适感和安全感。5/12/202447.5/12/202448.5/12/202449.5/12/202450.5/12/202451.5/12/202452.5/12/202453.5/12/202454.5/12/202455.5/12/202456.5.5高等级道路上的爬坡车道l1.设置爬坡车道的条件l2.爬坡车道的设计5/12/202457.5/12/202458.1.设置爬坡车道的条件l（1）公路l高速公路、一级公路纵坡长度受限制的路段，应对载重汽车上坡行驶速度的降低值和设计通行能力进行验算，符合下列情况之一者，在上坡方向行车道右侧设置爬坡车道：l1）沿上坡方向行驶载重汽车的行驶速度降低到表4-14的允许最低速度以下时，可设置爬坡车道。l2）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。5/12/202459.5/12/202460.5/12/202461.5/12/202462.2.爬坡车道的设计l（1）横断面组成l爬坡车道设于上坡方向主线行车道右侧，如图4-7所示。爬坡车道的宽度一般为3.5m，包括设于其左侧路缘带的宽度0.5m。l爬坡车道的路肩和主线一样仍然由硬路肩和土路肩组成。但由于爬坡车道上行驶速度较低，其硬路肩宽度可以不按主线的安全标准要求设计，一般为1.0 m。而土路肩宽度以按主线要求设计为宜。对长而连续的爬坡车道，为了临时停车的需要而应按规定设置紧急停车带。爬坡车道的曲线加宽按行车道曲线加宽有关规定执行。5/12/202463.5/12/202464.5/12/202465.(3)平面布置与长度爬坡车道的平面布置如图4-8所示，其总长度由起点处渐变段长度1、爬坡车道的长度L和终点处附加长度2组成。起点处渐变段长度1用来使主线车辆驶离主线而进入爬坡车道，其长度一般取45m。爬坡车道的位置与长度L，一般应根据所设计的纵断面线形，通过加、减速行程图绘制出载重车行驶速度曲线，找出小于容许最低速度的路段，从而得到需设爬坡车道的位置及长度L。爬坡车道终点处附加长度2用来供车辆驶入主线前加速至容许最低车速，其值与附加段的纵坡度有关，见表416规定，该附加长度包括终点渐变段长度60m在内。5/12/202466.5/12/202467.（4 4）爬坡车道长度的确定）爬坡车道长度的确定设计步骤如下：（1）绘制道路纵断面线形图，如课本图5-11所示，其中LV为竖曲长度线（2）绘制分段换算坡度图，换算成直线坡段。换算如下：长度不足200m的曲线，各取一半分别采用其前后的坡度值 长度大于200m的曲线，当其前后坡度的代数差绝对值小于0.5%时，分成四段，两端的1/4段采用其前后坡段的坡度值，中间的2/4段采用前后坡段坡度代数平均值。（3）绘制速度曲线图，（4）确定爬坡车道的长度。由速度图直接找出低于容许车速的界限范围及相应的起讫点长度，即为所求的爬坡车道的长度。即C图中的LV值。爬坡车道的长度通常是根据爬坡性能曲线用图解方法求取。按道路设计纵坡与坡长的关系，经查爬坡性能曲线图逐段推求各端点车速，其中低于容许最低车速的分割路段，即为待定的爬坡车道起讫点的范围。5/12/202468.5.6 高速公路纵断面的布局高速公路纵断面的布局l 一、平原地区高速公路的填土高度一、平原地区高速公路的填土高度l二、山区高速公路纵断面设计特点二、山区高速公路纵断面设计特点l三、纵断面设计的一般原则三、纵断面设计的一般原则5/12/202469.5.6 纵断面设计方法与纵断面设图纵断面设计方法与纵断面设图l 一、纵断面设计方法与步骤一、纵断面设计方法与步骤l1准备工作l纵坡设计前，应根据中桩和水准记录点绘出路线纵断面图的地面线，绘出平面直线、平曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及沿线土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。5/12/202470.5/12/202471.5/12/202472.5/12/202473.5/12/202474.5/12/202475.5/12/202476.5/12/202477.5/12/202478.5/12/202479.5/12/202480.5/12/202481.5/12/202482.5/12/202483.5/12/202484.5/12/202485.