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1、第四章 纵断面设计,道路的纵断面图：通过道路中线的竖向剖面图。 地面线(黑线):通过路基中线的原地面上各点连线。 设计线(红线)：设计路的路基边缘各点的连线。,道路纵断面线形要素,直线(坡度线):坡度水平长度 竖曲线:半径,水平长度,施工高度,路堤(填方) 路堑(挖方),地面标高 设计标高,第一节 纵坡设计,符合标准。 尽量平缓,少用极限值。 填挖平衡。 综合考虑地质、水文、气候、排水。,连接段纵坡:大中桥引道、隧道两站连线 冰冻地区地下水,1. 一般要求,2.最大纵坡:东风EQ-140 n=nN=3000r/min,r=0.49m, 公式（很多） 通过对汽车在坡道上的行驶情况进行大量的调查,
2、试验综合确定各级公路的最大纵坡值.,海拔2000m以上或严寒冰冻地区的四级公路,imax=8%,高速公路增加1%. 道路上行驶的车型很多,各种汽车的爬坡性能和车速不尽相同.小客车的爬坡性能和行驶速度受纵坡的影响较小,而载重汽车随纵坡的增大车速显著下降,这对正常行驶的车流会造成交通混乱,使快车受阻,直接影响道路的通行能力和行车安全.所以,在确定最大纵坡时应以国产典型载重汽车作为标准车型.,3.高原纵坡折减 在高海拔地区,因空气密度下降而使汽车发动机功率,汽车的驱动力以及空气阻力下降,导致汽车爬坡能力下降,同时,汽车水箱中的水易于沸腾而影响冷却系统.入D=4+ 30004000 1% 400050
3、00 2%,不小于4% 5000 3% 4.理想的最大纵坡 i1=入D1fF 不限长度的最大纵坡 v2v1,v2(容许速度) 解释 i2=入D2f 5.最小纵坡:排水,长路堑,低填,横向排水不畅 0.3%(最好0.5%) 若小于0.3%,纵向排水 反坡点的解释 6.坡长限制:最短坡长:平顺性 最大坡长:速度降低,水箱开锅,制动失效,7.缓和坡段:=3%,长度应不小于最短坡长 加速 8.平均纵坡:一定长度路段纵向所克服高差与路线长度之比 二、三、四级公路 任何相互的3km路段=5.5% 9.合成坡度:超高与纵坡的合成坡度值符合要求 积雪冰冻=8%,5.5% (200m500m) 5% (500m
4、),第二节 竖曲线,一.要素计算 相邻两条坡度线相交时,出现变坡点及变坡角w=i2-i1 1.曲线方程式(图) y=1/2k*x2+i*x ip=dy/dx=x/k+I x=0,ip=i1 i=i1,x=L时,ip=i2 i2=L/k+i=L/k+i1 R=1+(dy/dx)2(3/2)/d2y/dx2 =1+(x/k+i)2(3/2)/(1/k) k y=w/2L*x2+i1*x =1/zk*x2+i1*k,2.要素公式 竖曲线长度L=Rw 各曲线切线长T=T1=T2=L/2=Rw/2 竖距h=yp-yq=x2/2R+i1*x-i1*x=x2/2R 外距E=T2/2R=Rw2/8=Lw/8=
5、Tw/4 例:某四级公路上转坡点的桩号为k4+200,高程为500.00m,i1=0.04,i2=-0.04,试在竖曲线上桩号为k4+170的横、纵距设计标高及曲线要素。,解： R=1500m L=Rw=140m T=70m E=1.2m x1=8m y1=x2/2R=0.02m,2.凸型竖曲线的最小半径与最小长度 (1)LS时 S=L/2+(公式),二.最小半径 1.控制因素 缓和冲击:a=v2/R=v2/13R R=v2/13a 行驶时间23s:Lmin=v/1.2 视距:凹凸曲线都不能过短,(2)L=S时(图) S12=(R+h1)2R2 =h12+2Rh1=h1(h1+2R) S1=(
6、公式),根据缓和冲击,时间行程及视距要求三个控制指标,可决定凸形竖曲线的最小R和,实际一般采用的是视距要求控制指标,Lmin=St2*w/4,Rmin=St2/4(极限最小半径).R=1.52R(一般最小半径).而Lmin取3s行程.,3.凹形竖曲线最小半径和最小长度:h=0.75m,q=1.5 (1)夜间行车前灯照射距离的要求(图),a.L=ST,(2)跨线桥下行车视距的要求,a.L=ST时 H=h1+(h2-h1)/ST*l+ST/2R*l-l2/2R dh/dl=0 Lmin=ST2*w/26.92 b.LST时 Lmin=2ST-26.92/w,第三节 爬坡车道,若纵坡较大,会出现载重
7、车与小汽车的起车频率增加且通行能力降低,这时一般可设置爬坡车道。 爬坡车道是陡坡路段正线行车道外侧增设的供载重车行驶的专用道.,1.设置条件 2.设计,行驶速度下降至表4-15最允许最低速度时 设计通行能力小于设计小时通行量时 右侧:横 横坡度小:纵 平,第四节 合成坡度,合成坡度：(公式) 流水线方向 高速公路 v Rmin imax ih 折减v2*ih/gR iZ I 650 3 10 1.74 1.26 10.08 400 4 10 1.94 2.03 10.20 250 5 10 2.02 2.98 10.43 积雪严寒地区,横坡较陡, 非汽车交通=0.5%,第五节 视觉分析与平纵组
8、合评价,在公路美学与公路安全之间存在着微妙的相互关系.公路不管多优美,若没有安全感,则其美感就毫无意义.若路旁过于单调而使死机易于瞌睡,或使人持续神经紧张,则也是危险的. 道路设计一般都考虑到了自然条件、汽车行驶力学要求,除此之外,还须考虑美学如线形、景观等.而诸如此类也包括标志等都通过死机的视觉感受到的,因此,有必要从视觉分析的角度来研究道路线形的设计. 从视觉心理出发,对道路的空间线形及其与周围自然景观和沿线建筑的协调等进行研究分析,以保持视觉的连续性,使行车具有足够的舒适感和安全感的综合设计称为视觉分析.,1.注意力集中和必理紧张程度须v增加而增加, 2.动视力随v增大而迅速降低, 3.
9、注意力集中点随v的增加而前移(如v=97km/h,在前方600m以外),且前景细节开始模糊,视野角度越来越小,4.中等车速下,1/16s才能把眼睛注视在能够看得见的目标上跳动. 因此,对车速较高的行车,死机主要集中力使观察较迟的线形状况,尽量避免误解线形 =60km/h =40km/h 而线形状况即指平、纵线形组成的立体形状.因此就是要研究线形组成的组合情况,一半是通过道路透视图来评价,由此,得出了一般性的结论:,视觉连续性:基本要求 指标均衡 合成坡度=8% 景观协调:融为一体,避免大填大挖,综合绿化,(1)设计原则,(2)平、纵组合 平包纵:竖曲线起终点分别放在缓和曲线内,错开不超过平曲线
10、长度的1/4,若平、纵半径大,可不受此限制,若过小则拉开平在直纵而竖纵位于直线上. 大小均衡:避免一平两纵或一纵两平. 避免 (3)直纵组合 避免长直线与直坡线配合,做到直线上一次变坡,做不到的话,用平随纵转折.,凹凸竖曲线顶、底部避免设置小半径平曲线 凹凸的顶、底部不作为拐点 长的平曲线内设置N个起伏纵坡时,须用透视图法检查,(R较大采用线形切断眼前和远处),第六节 城市道路纵断面设计要求及锯齿形街沟设计,1.设计要求 设计标高(与桥梁、铁轨、道路交叉点、地坪标高) 纵坡=0.5%(0.3%) 2.锯齿形街沟设计 目的:排水 条件:0.3%,雨水缘石外露高度hg=0.18m0.20m 分水点缘石外露高度:hg=0.10m0.12m,Hw+l1*i1-i*l1=hg l1=(hg-hw)/(i1-i) l2=(hg-hw)/(i2+i) 尽量少用,除非是中线设计线纵坡达不到要求时采用,影响行车,拓宽困难,施工复杂.,
