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1、 道路勘测设计四川大学建环学院主讲教师：向安田本章主要内容： 一、纵断面设计的一般要求 二、纵坡及坡长设计 三、竖曲线 四、爬坡车道 五、合成坡度 六、纵断面设计方法及表达 七、视觉分析及平纵组合第四章纵断面设计设计任务：1.纵断面设计，2.拉坡设计， 设计成果：1.纵断面设计图 ，2.竖曲线表纵断面定义：沿着道路中心线竖直剖切开的断 面即为线路纵断面。 绘制纵断面的目的：主要反映路线的起伏、纵 坡以及与原地面的填挖情况。 纵断面设计：就是根据汽车的动力特性、道路 等级和自然地形，研究道路起伏的坡度和长度 ，以便达到行车的安全、舒适迅速和经济合理 的目的。线路纵断面图一、纵断面设计的一般要求1
2、、满足设计标准 2、尽量避免使用极限值 3、纵断面和地形协调 4、移挖作填，填挖平衡 5、满足最小填土高度和排水要求 6、桥头和交叉口处应该平缓 7、考虑通道和农田的要求二、纵坡及坡长设计1、最大纵坡D 称为动力因数，它表征各型汽车在海平面高程上，满 载情况下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能 。其值与汽车构造和行驶速度有关。最大纵坡系指各级道路纵坡的最大限值，是根据 汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及行驶 安全、运营经济等因素来确定的。最大爬坡能力（满载）二、纵坡及坡长设计 为海拔修正系数。在海平面高程上汽车满载时 =1分别为满载总重和实载总重。和海拔大于3000米按照表格折减，折
3、减后不小于4%。海拔高度 H（m）01000 2000 3000 40005000海拔修正 系数1.00.800.780.690.610.53海拔高度H系数的关系海拔高度 （m）3000-4000 4000-50005000折减值（ %）123纵坡的海拔高度折减值 3%、 4%的最大纵坡适合于高速公路和一级公路以较高 行车速度行驶，当高速公路受地形条件或其他特殊情况 限制时，经技术经济论证最大纵坡可增加1% 。 8%、 9%的最大纵坡适合于设计速度为30km/h 的三级公 路以及设计速度为20km/h 的四级公路上低速行驶。 5%、6% 、7%的最大纵坡适合于80km/h 、60km/h 、
4、40km/h 的设计速度。 城市道路车行线、人行道线应与路中心线纵坡相同 ； 道路纵坡过大，将使临街建筑物地面标高难与人行道 纵坡协调而影响街景； 道路纵坡过大不利于地下管线的敷设，如雨污管是重 力管，为减小管道纵坡便要增加跌水井的设备。 在机非混合行驶的道路上，确定设计容许最大纵坡时 ，需考虑非机动车上、下坡的安全和爬坡能力。 适于自行车行驶的纵坡宜在25以下。最大纵坡的总结：A，城市道路为公路按设计车速的最大纵坡-1。 B，大、中桥4% C，非机动车 2.5%，2.5%时有坡长限制。 D，隧道3% E, 海拔：公路：2000m以上，i8%。3000m以上，比正常值减13%。 F，高寒冰冻：
5、公路：i8%， 城市道路：i6%3、理想最大纵坡和不限坡长的最大纵坡V1低速路为设计车速，高速路为载重车的最高速度。理 想最大纵坡固然好但常因地形等条件的制约这种坡 度不是总能争取到的。实际上可将V1降低，i1可以增加理想最大纵坡是指设计车型即载重车在油门全开 的情况下，持续以Vl等速行驶所能克服的坡度。i1即为理想的最大纵坡。因为在具有不大于i1的坡道 上载重车能以最高速度行驶，这样，载重车与小客车 、重车与轻车之间的速度差最小，因而相互干扰也将 最小，道路通行能力将最大。3、理想最大纵坡和不限坡长的最大纵坡V2称容许速度，i2称为不限坡长纵坡。【例4-1】：计算东风EQ 140载重车装载7
6、5 时，各计算行车速度理想的最大纵坡i1和不限 长度的最大纵坡i24、最小纵坡为使道路上行车快速、安全和通畅，希望道路纵坡 设计的小一些为好。但是在挖方、低填方路段以及 其它横向排水不畅路段，为保证排水需要，均应设 置不小于0.3%的最小纵坡，一般使用0.5%。当必须 设置平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时，其边沟应做 纵向排水设计。 5、坡长限制 凡小于i1的纵坡均为缓坡，汽车在缓坡上将加 速行驶。 大于i1为陡坡，汽车减速行驶，初速为V1，终 速不低于V2， 大于i2的纵坡要限制其长度。（1）最小坡长的限制坡长过短，变坡点增多，有以下缺点： 驾驶者需频繁换挡； 汽车行驶在连续起伏地段产生的
7、增重与减重的变 化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越突出； 相邻两竖曲线不易设置； 纵面视距难以保证； 影响路容美观。考虑因素： .上坡时，汽车的动力性能。 .下坡的行车安全。大于5%有坡长限制，大于限制坡 长应设3%的缓坡。其长度应大于最小坡长。(2)最大坡长限制定义：当汽车在坡道上行驶，车速下降到最低容许速 度时所行驶的距离称为最大坡长限制。纵坡越陡，坡长越长，对行车的影响表现在： 行车速度显著下降，甚至要换较低排档克服坡度阻 力； 易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火； 下坡制动次数频繁，易使刹车片发热而失效，造成 车祸。【例4-2】以东风EQ140载重车为例、若取l， f=1
8、.5。计算从希望速度开始，在大于不限长度的最 大纵披上减速行驶，当坡道终点速度下降到容许速度 时所行驶的距离（即容许最大坡长）。6、缓和坡段 如前所述，凡大于理想的最大纵披i1的坡度均属陡 坡。在纵断面设计中，当陡坡大于限制坡长时，应 设3%的缓和坡段，其长度应大于最小坡长。7、平均纵坡.越岭线高差200500m时，取5.5%为宜。 .越岭线高差500m时，取5.0%为宜。 .任何连续3km内，i平5.5%。 .要考虑公路等级影响。定义：某段路线高差与水平距离之比。i平=H/L（%）u作用：.衡量纵断面线型质量。 .可供放坡定线参考。u规定：三、竖曲线定义：纵断面上两纵坡线交点称为变坡点。在变
9、坡点处 ，为保证行车安全、顺适以及视距而设置的纵向缓和曲 线，即是竖曲线。 竖曲线形式：二次抛物线圆曲线二次抛物线比圆曲线计算方便，设计上多采用，但 仍以竖曲线半径来表示。1.竖曲线的要素计算（1）二次抛物线的基本公式几个参数： 前坡点，后坡点，坡差1.竖曲线的要素计算（2）竖曲线要素计算竖曲线外距E：竖曲线上任一点竖距h：竖曲线切线长T：2.竖曲线设计的限制因素竖曲线的设计受众多因素的限制，其中有三个因素起 决定性作用。 汽车行驶在竖曲线上时，产生径向离心力； 这个力在凹形竖曲线上产生增重效应，在凸形竖曲 线上产生减重效应； 这种增重与减重达到某种程度时，旅客就会有不舒 适的感觉，同时对汽车
10、的悬挂系统也有不利影响； 所以：确定竖曲线半径时要对离心加速度进行控制。（1）缓和冲击离心加速度考虑到不因冲击而造成不 舒适感，以及视觉平顺 汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，会阻挡司 机的视线。为了行车安全，对凸形竖曲线的最小半径 或最小长度应加以限制。 汽车行驶在凹形竖曲线上时，同样存在视距问题。 地形起伏较大地区的道路，在夜间行车时，若竖曲线 半径过小，前灯照射距离近，影响行车速度和安全。 在高速公路及城市道路上有许多跨线桥、门式交通标 志及广告宣传牌等，如果它们正好处在凹形竖曲线上 方，也会影响驾驶员的视线。（2）满足视距的要求汽车从直坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较 大，如其
11、长度过短，汽车倏忽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。（3）时间行程不过短3.凸曲线最小半径凸曲线最小长度或半径应以满足视距为主。（1）LSt（竖曲线长度视距）作为控制4.凹曲线最小半径（前灯）凹曲线最小长度应以满足两种视距要求，前灯和跨线桥的 要求。 （1）LSt（竖曲线长度视距）作为控制5.凹曲线最小半径（跨线桥）（1）LSt（竖曲线长度视距）作为控制6.最小竖曲线长度最短应满足3s行程竖曲线最小半径极限值是汽车在纵坡变更处行驶时为了缓 和冲击和保证视距所需的最小半径值。竖曲线半径一般值 是最小半径极限值的1.5 -2.0 倍。【例4-
12、3】四、爬坡车道设置原因 在纵坡较大的路段，载重车爬坡时需克服较大的坡度阻 力，使输出功率与车重之比值降低，车速下降并带来不 利影响： 大型车与小汽车的速差变大，超车频率增加，对行车安 全不利。 速差较大的车辆混合行驶，必将减小快车的行驶速度， 导致通行能力降低。 为消除上述种种不利影响，在陡坡路段增设爬坡车道、 把载重车从正线车流上分离出去可提高小汽车行驶的 自由度，确保行车安全，增加路段的通行能力。1.定义：陡坡路段在正线行车道外为载重车上坡行 驶增加设置的专用附加车道。 四、爬坡车道2.设置条件我刚规范规定：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
13、计通行能力进行验算。符合以下两种情况之一者 。可在上坡方向行车道右侧设置爬坡车道：1）沿上坡方问载重汽车的行驶速度降低到允许最 低速度以下时2）上坡路段的设计通行能力小于设计小时交 通流量时。城市道路：.快速路及V60km/h的主干道，i5%的路段。.大车V下降，8050、 6040. 上坡路段混入大型车辆的干扰降低通行能力时 。.经综合分析认为设置爬坡车道比降低纵坡经济 合理时。爬坡车道宽3.5m。四、爬坡车道2.设置条件3.爬坡车道横断面设计 爬坡车道设于上坡方向正线行车道右侧。 爬坡车道宽度一般为3.5m（含左侧路缘带宽度0.5m。 爬坡车道的路肩和正线一样仍由硬、土路肩组成。 由于爬坡
14、车道上车的速度较低，硬路肩宽度可不按正线 设计，一般取1.0m。土路肩宽度以按正线要求设计。 长而连续的爬坡车道路肩窄，右侧应设紧急停车带4.爬坡车道横坡设计 因为爬坡车道的行车速度比正线小，为了行车 安全起见，高速公路正线超高坡度与爬坡车道的 超高坡度之间的关系如表 超高坡度的旋转轴为爬坡车道内侧边缘线。 若爬坡车道位于直线路段，其横坡度的大小同 正线路拱坡度，采用直线式横坡、坡向向外。 爬坡车道右侧路肩的横坡度大小和坡向参照正 线与右侧路肩之间关系的有关规定确定。5.爬坡车道平面设计 起点处渐变段长度L1用来使正线车辆驶离正线而进入爬 坡车道，其长度一般取45m。 爬坡车道是根据所设计的纵
15、断面线形绘制出的载重车行 驶速度曲线而找出小于允许最低速度的路段，长度L 。 爬坡车道终点处附加长度L2用来供车辆驶入正线前加速 至允许最低车速所需长度，其值与附加段的纵坡度有关， 宜控制在60m以内。 考虑与线形的关系，设在通视条件好、易辨认的地方。五、合成坡度路线在平曲线上的最大坡度纵坡与超高横坡组 合后形成的最大坡度，即合成坡度。 汽车行驶在道路弯道上，如果纵坡大而曲线半径 小时，由于离心力作用会给汽车行驶造成危险。为防 止汽车沿合成坡度方向滑移，应将超高横坡与纵坡的 合成坡度控制在一定的范围之内，以避免合成坡度过 大而引起的横向滑移和行车危险。 在陡坡与小半径平曲线相重叠时，在条件许可
16、的 情况下，以采用较小的合成坡度为宜。在冬季路面有 积雪、结冰的地区，自然横坡较陡峻的傍山路段，合 成坡度必须小于8%。 如果合成坡度超过最大容许值时，可减少纵坡或者加大 平曲线半径以减小横坡，或者两方面同时减小； 无论纵坡还是横坡采用最大值，允许另一方采用不大于 2%的缓坡，同时最小合成坡度不宜小于0.5%； 在超高过渡的变化处，合成坡度不应设计为0%； 合成坡度小于0.5%时，应采取综合措施保排水通畅。六、纵断面设计方法及表达1.纵断面设计的一般要求纵断面的设计总要求： 保证行车的平顺、安全及汽车运输的经济； 路基和构造物具有足够的稳定性； 使道路建筑费最低 。 纵断面设计的具体要求： （1）应满足纵坡及竖曲线的各项规定（纵坡限值、坡 长限值、竖曲线
