公路縱斷面知識交流

1、8公 路 縱 斷 面8.1 一般規(guī)定8.1.1 本規(guī)定主要適用于各級公路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的情況。若高速公路和一級公路的中央分隔帶過寬，分離式路基或一般公路的超寬路基等，則公路縱斷面和路基設(shè)計標(biāo)高位置，在利于線形設(shè)計的要求下，可根據(jù)具體情況選用適宜的位置。8.1.2 本條針對路基設(shè)計標(biāo)高與洪水位關(guān)系而定，其目的是要求路基高于洪水位某一高度，以保證基本的行車條件。從路基橫斷面上看，路基邊緣位置最低，故應(yīng)以路基邊緣控制與洪水位的關(guān)系。公路縱斷面設(shè)計中，以路基設(shè)計標(biāo)高作為路基及相關(guān)部分設(shè)計的依據(jù)，當(dāng)路基設(shè)計標(biāo)高為路基邊緣標(biāo)高時，兩者與洪水位的關(guān)系是一致的；若以中央分隔帶邊緣或路中心線為設(shè)計標(biāo)高，兩者將相差一

2、個由路拱橫坡（或由超高）引起的高差，在實際設(shè)計中，應(yīng)考慮這個高差的影響。由于我國幅員遼闊，南北和東西地理環(huán)境差別較大，本規(guī)范表8.1.2所列設(shè)計洪水頻率僅針對一般情況，路基邊緣標(biāo)高與地下水位的關(guān)系也只作了一般性規(guī)定。在具體設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)公路所在地區(qū)情況，充分考慮水文環(huán) 境對路基的影響。若遇特殊地質(zhì)、地理、氣候條件，尚應(yīng)進(jìn)行專項水文分析， 并采取相應(yīng)的設(shè)計措施。8.2 縱 坡8.2.1 各級公路的最大縱坡主要考慮載重汽車的爬坡性能和公路通行能力。一般公路偏重于考慮爬坡性能，咼速公路、一級公路偏重于考慮車輛的快速安全行駛。 根據(jù)交通部公路科學(xué)研究所1991年“關(guān)于縱坡與汽車運行速度和油耗之間關(guān) 系

3、研究”實驗分析結(jié)論及2003年公路縱坡坡度與坡長限制專題結(jié)論，標(biāo) 準(zhǔn)中各級公路的極限縱坡是可以成立的。但隨著縱坡增大，每提高速度1km/h 的油耗和每增加一噸貨物的油耗是急劇增加的，當(dāng)縱坡坡度大于7%寸尤其突 出?？紤]到我國較長一段時間內(nèi)像解放和東風(fēng)這類的載重汽車仍占很大比例, 所以當(dāng)汽車交通量較大時，各級公路盡量采用較小的縱坡，最大縱坡應(yīng)慎用。822高原地區(qū)公路，隨著海拔高度的增加，大氣壓力、空氣溫度密度都逐漸減小(見表822)?？諝饷芏鹊臏p小，使汽車發(fā)動機(jī)的正常操作狀態(tài)受到影響,從而使 汽車的動力性能受損。表8.2.2海拔高度與空氣密度、空氣溫度、空氣充裕系數(shù)關(guān)系表海拔高度(m)壓力、水銀

4、柱 高(mm)空氣密度(kg/m)空氣溫度(C)沸點(C)空氣充裕 系數(shù)(a0760.001.225+15.00100.001.001000674.101.112+8.5096.600.892000596.201.001+2.0093.300.803000525.800.909-4.5090.000.714000452.800.819-11.086.700.635000405.10.736-17.5083.300.56發(fā)動機(jī)實際燃燒的空氣量與理論上所必需的數(shù)量之比稱空氣充裕系數(shù)，表示燃燒混合物的成分。在一般條件下，汽車在空氣充裕系數(shù)為).81.0范圍內(nèi)的混合物燃燒下作用正常，空氣充裕系數(shù)小于0

5、.8的混合物燃燒較慢，而當(dāng)系數(shù)小于0.6 時，就完全不能燃燒根據(jù)研究及試運轉(zhuǎn)的數(shù)字，解放牌汽車發(fā)動機(jī)平均功率下降為：在海拔1000m 處，下降 11.3%; 2000m 處下降21.5%; 3000m 處下降 33.3%;4000m 處下降46.7%； 4500m 處下降52.0%。空氣密度變稀，使汽車散熱器的空氣重量減少，因此散熱能力減低，發(fā)動機(jī) 易過熱。經(jīng)常持久使用低檔，特別容易使發(fā)動機(jī)過熱，并使汽車水箱中的水 易沸騰而破壞冷卻系統(tǒng)。根據(jù)以上實驗結(jié)果和分析，確定當(dāng)海拔高度超過3000m時，考慮縱坡折減。本條文中給出的高原縱坡折減值，不要求作嚴(yán)格的控制，而只作為指導(dǎo)的依 據(jù)。8.2.3 路面

6、排水是由路面橫坡和路線縱坡組合的合成坡來實現(xiàn)的。本規(guī)范首先在橫向排水不暢的路段，對路線提出縱坡要求;其次，在小于0.3%縱坡的路段，對 路面排水提出措施要求。最終目的是要求無論在哪一種情況下都要有保證排 水的合成縱坡。8.2.4 關(guān)于橋上縱坡的規(guī)定主要是從橋梁結(jié)構(gòu)受力和構(gòu)造方面考慮，而引道縱坡規(guī)定則主要從行車要求上考慮與橋上保持一定距離的相同縱坡。本條規(guī)定在具體應(yīng)用時，應(yīng)根據(jù)橋型、結(jié)構(gòu)受力特點和構(gòu)造要求，選用合適的橋上縱坡。在市鎮(zhèn)及其附近混合交通繁忙的路段，橋上和引道縱坡的規(guī)定還考慮到非機(jī) 動車的爬坡能力，其縱坡規(guī)定是應(yīng)嚴(yán)格遵守的。8.2.5 汽車排氣中的廢氣量，上坡坡度以接近 3%為界限有急

7、劇增加的傾向。對需要 以機(jī)械換氣的隧道，一般來說，最大縱坡最好小于3%。對不需要機(jī)械通風(fēng)的 短隧道來說，其坡度雖然不一定要限制在3%，但一般認(rèn)為坡度越大，隧道通 行能力就越低；另一方面較陡的縱坡會使車速降低而需設(shè)置爬坡車道，這將 使工程費用增大。故本次規(guī)范修訂，規(guī)定高速公路、一級公路的中、短隧道 最大縱坡不宜大于4%。短于 100m 的隧道，其縱坡按路線規(guī)定執(zhí)行。隧道進(jìn)出口由于光線的劇烈變化，公路寬度以及平、縱線形變化，造成行車 環(huán)境的改變，是事故多發(fā)地設(shè)，因此保持洞內(nèi)和洞外各3 秒行程內(nèi)的平、縱 線形相一致是必要和必須的。8.2.6 在非汽車交通占較大比例的情況下，采用縱坡的大小尚應(yīng)考慮坡段

8、的長短，如 果坡段較短，非汽車交通通行不會形成阻塞和擁擠現(xiàn)象，縱坡可以采用適宜 非汽車交通爬坡能力的較大坡度。反之，應(yīng)采用較小坡度。8.2.7 公路縱斷面設(shè)計，即使完全符合最大縱坡、坡長限制及緩和坡段的規(guī)定，還不 能保證使用質(zhì)量。不少路段雖然單一陡坡并不大，甚至也有緩和坡段，但由 于平均縱坡較大，上坡使用低速檔較久，易致車輛水箱開鍋。下坡則因剎車 發(fā)熱、失效而導(dǎo)致事故發(fā)生。因此，有必要控制平均縱坡。這樣既可保證路線長度的平均縱坡不致過陡，也可以免除局部地段所使用過大的平均縱坡。當(dāng)平均縱坡極限值為5.5%寸，可以保證行車質(zhì)量的路段長度小于67km規(guī) 定所控制的路段過長，能導(dǎo)致陡坡集中，如規(guī)定過短

9、，又將導(dǎo)致局部路段因 平均縱坡的限制而引起工程量過分增加的情況。經(jīng)對汽車上、下坡均未反映 有問題的路段和汽車上坡以二擋為主有開鍋現(xiàn)象路段以及汽車上坡開鍋下坡 有剎車發(fā)熱失效現(xiàn)象路段綜合分析結(jié)果，認(rèn)為3k m可以作為長度控制來用。在一般情況下，為安排2km6%勺坡段加1km4.5%勺坡段或者1.5km6.5%勺坡 段加1.5km4.5%勺坡段，則平均縱坡既不超過5.5%而且各坡段均處于安全 行駛、上坡用三檔占多數(shù)的較好的行車條件。所以本規(guī)范規(guī)定“任意連續(xù)3km 路段勺平均縱坡不宜大于5.5%”。這也是經(jīng)驗數(shù)值，供測設(shè)人員參考。8.3 坡 長8.3.1 縱坡變換頻繁，尤其是縱坡短促起伏，駕駛員需頻

10、繁換檔，易導(dǎo)致駕駛疲勞。 換檔引起能量、油料和時間勺損失，加速齒輪、離合器和輪胎勺磨耗。同時， 在變坡勺凹型、凸型豎曲線處，造成超重、失重，特別在車速較高時，使乘客 很不舒適?？v斷面一般由豎曲線直坡段豎曲線組成。日、美等國僅僅規(guī)定豎曲線最小長度而沒有對縱坡最小長度做出明確規(guī)定，實際上縱坡最小長度至少應(yīng)能滿足設(shè)置豎曲線勺需要。鑒于國內(nèi)公路設(shè)計，相對于平面而言，縱面更多地突出工 程經(jīng)濟(jì)性而采用短縱坡較多，因此限制最小縱坡長對線形設(shè)計無疑是必要勺。路線規(guī)范(94)規(guī)定勺最小坡長，經(jīng)實踐檢驗是基本合適勺，但各地也反映 嫌偏短。通過國內(nèi)已建或在建項目勺調(diào)研資料統(tǒng)計分析，本次規(guī)范修訂提出 最小坡長一般值納

11、入規(guī)范。在交通部公路科研所1991年縱坡與汽車運行速度和油耗之間關(guān)系的研究以及2003年公路縱坡坡度與坡長限制專題研究中,根據(jù)東風(fēng)和解放兩種 車型在不同縱坡上的試驗結(jié)果，載重汽車在縱坡上行駛時存在一個穩(wěn)定車速， 與之相對應(yīng)的有一個穩(wěn)定坡長。從運行質(zhì)量看，縱坡長度不宜超過穩(wěn)定坡長， 而穩(wěn)定坡長的長短則取決于車輛動力性能、駛?cè)肫碌赖男熊囁俣群推马斠?達(dá)到的速度。車輛動力性能越好，上坡道起始速度越高，坡頂要求速度越低, 則穩(wěn)定坡長就越長。根據(jù)不同等級公路上實際觀測到的載重汽車運行速度列 于表8.3.1）和今后汽車工業(yè)的發(fā)展，將85%位載重汽車車速作為起始速度， 15%位載重汽車速度作為坡頂速度，結(jié)

12、合減速沖坡的坡長與車輛運行速度變化 的關(guān)系（見圖8.3.1），并考慮車輛實際上坡行駛時車速要比沖坡試驗時略小的 調(diào)查結(jié)果和汽車工業(yè)發(fā)展的需要，提出了坡長建議值。表8.3.1 85%位與15啦載重汽車車速調(diào)查表設(shè)計行車速度（km/h）85%位車速(km/h)15%位車速(km/h)12085881007550806040605030404030303020圖 8.3.1減速上坡和正常行駛時速度與坡度的關(guān)系圖8.4 爬坡車道8.4.1 爬坡車道的設(shè)置是陡坡路段坡長受限制后的補充措施，即在陡坡路段滿足坡長 限制的規(guī)定后，行車速度和通行能力仍不能滿足正常要求時，需考慮設(shè)置爬 坡車道。公路路線設(shè)計規(guī)范(

13、94)規(guī)定了高速公路、一級公路設(shè)置爬坡車道的條件。對于雙車道二級公路，從汽車行駛狀態(tài)看，由于超車、會車比較頻繁，若上坡路段低速重車擠占行車道，將導(dǎo)致公路交通的擁塞和延誤。因此本次規(guī)范 修訂，提出二級公路設(shè)置爬坡車道規(guī)定。是否設(shè)置爬坡車道，需要考慮多種控制因素。規(guī)范中僅給出了必須考慮的最低限度的控制因素，在具體設(shè)計中應(yīng)根據(jù)公路的實際情況進(jìn)行綜合分析論證。8.4.2 是設(shè)爬坡車道還是減緩縱坡減短坡長，應(yīng)進(jìn)行工程效益分析比較。改建工程對長大縱坡路段，應(yīng)進(jìn)行充分的交通現(xiàn)狀調(diào)查，必要時宜進(jìn)行現(xiàn)場交通延續(xù)觀測，以論證確定是設(shè)置爬坡車道還是根本改善主線縱坡。對于隧道、大橋、高架構(gòu)造物及深挖方路段，是否設(shè)置爬

14、坡車道，不僅要以 工程費用增加多少來衡量，也應(yīng)考慮對通行能力影響的大小。如果對通行能力降低較多，甚至有可能造成阻塞，即使工程費用增加較大，也應(yīng)考慮設(shè)置 爬坡車道。843爬坡車道的超高坡度是按爬坡車道的行車速度確定的，因爬坡車道行車速度低于主線行車速度，故爬坡車道的超高小于主線的超高。爬坡車道起、終點漸變段長度，本次規(guī)范修訂參照澳大利亞經(jīng)驗值；爬坡車 道終點附加長度與原規(guī)范基本一致。爬坡車道在縱斷面上的布設(shè)形式如圖 8.4.3所示：圖8.4.3山區(qū)的典型爬坡車道當(dāng)設(shè)置長爬坡車道費用很高時，可考慮在縱坡的中部設(shè)一段短爬坡車道；或者在縱坡的1/3和2/3處分別設(shè)置兩段短爬坡車道。短爬坡車道長450m

15、分、匯流端漸變段長度按規(guī)范8.4.6條執(zhí)行。8.5 合成坡度8.5.1 將合成坡度限制在某一范圍之內(nèi)的目的是盡可能地避免陡坡與急彎的組合對行車產(chǎn)生的不利影響。關(guān)于最大合成坡度的限值如何來確定，迄今為止，在理論計算上尚無確切的方法，一般是用粗略地橫向和縱向受力分析計算，再根 據(jù)公路等級和地形類別確定最大允許值。由車輛橫向和縱向受力分析得出曲線路段上設(shè)計縱坡的限值為：.V2 .iz 司 max h13gR式中：iz 曲線路段設(shè)計縱坡；j ma規(guī)定的最大縱坡；V計算行車速度，km/h；g重力加速度，取10;R平曲線最小半徑；i h 最大超高橫坡。則合成縱坡按下式計算:根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中給出的V、

16、jmax R和ih,由上式計算的iH如表8.5.1，經(jīng)歸類取整得到采用值。表8.5.1 合成縱坡計算表公路等級高速公路、一級公路三、四級公路P設(shè)計速度(km/h )12010080608060403020取大縱坡jmax (%)345656789最大超高橫坡 ih(%)1010101088888平曲線最小半徑R (m)10007004002004002001006530V2 (%) 13gR1.101.101.231.380.981.100.980.850.82iz (%)1.902.903.774.624.024.896.027.158.18計算值iH (%)10.2010.4010.691

17、1.008.959.3810.0010.7011.40采用值iH (%)10.0010.0010.5010.509.009.5010.0010.0010.008.5.2 合成縱坡的方向一般是斜向路基邊緣，某些情況下，會給行車帶來危險。冬季路面有積雪、結(jié)冰的地區(qū)，車輛橫移性增大；自然橫坡陡峻的傍山路段，斜 滑后果嚴(yán)重；非汽車交通比率高的路段，斜移將對非機(jī)動車造成較大危害。 在具體設(shè)計時，應(yīng)多方面考慮，對由斜移形成斜滑易造成嚴(yán)重后果的路段， 以采用較小合成坡度8咖宜。8.5.3 合成坡度還關(guān)系到路面排水問題，合成縱坡過小則排水不暢，路面積水易使汽車滑移，前方車輛濺水造成的水幕影響通視，使行車中易發(fā)

18、生事故。為此， 應(yīng)保證路面有0.30.5%勺合成坡度。合成坡度較小時，必須在排水設(shè)計上多 加考慮。8.5.4 已知橫向坡度和縱向坡度的路段，其合成坡度是否符合規(guī)定，可以用合成坡度計算公式來檢查。但是，為簡化起見，可以應(yīng)用“合成坡度臨界線圖,”在圖 中查出與橫向坡度和縱向坡度相對應(yīng)的點，該點如在豎橫軸與臨界線之間或 在臨界線上，設(shè)計就可以采用。8.6豎曲線8.6.1 當(dāng)汽車行駛在縱坡變坡點時，為了緩和因車輛動能變化而產(chǎn)生的沖擊和保證視距，必須插入豎曲線。豎曲線一般采用圓曲線和二次拋物線兩種。由于豎曲 線的前后坡差很小，拋物線呈非常平緩的線形，因曲率變化較小，所以實際 上同圓曲線幾乎相同。在實際設(shè)計中，可根據(jù)計算的方便，采用拋物線或圓 曲線。本規(guī)范表8.6.1中的豎曲線半徑，對于拋物線是指曲率最大處拋物線頂點) 的曲率半徑，對于圓曲線是指圓弧半徑。其曲線要素如下：1 拋物線L=FRo 或 R=L/3T=L/2E=(T/4) 3M=E豎曲線