第五章：縱坡設(shè)計(jì)

1、第三章第三章 縱斷面設(shè)計(jì)縱斷面設(shè)計(jì) 3.1概述 3.2縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì) 3.3豎曲線設(shè)計(jì) 3.4高等級(jí)道路上的爬坡車道 3.5平縱面線形組合設(shè)計(jì) 3.6縱斷面設(shè)計(jì)要點(diǎn)與方法 復(fù)習(xí)思考題 3.1 概述 道路的縱斷面道路的縱斷面用一曲面沿道路中線豎直剖切，展 開(kāi)成平面即為道路的縱斷面。 路線縱斷面圖路線縱斷面圖反映路線在縱斷面上的形狀、位置 及尺寸的圖形。它反映路線所經(jīng)地區(qū)中線之地面起 伏情況與設(shè)計(jì)標(biāo)高之間的關(guān)系,它與平面圖、橫斷面 圖結(jié)合起來(lái)，就能夠完整地表達(dá)道路的空間位置和 立體線形。 n地面線：地面線：它是根據(jù)中線上各樁點(diǎn)的高程而點(diǎn)繪的一它是根據(jù)中線上各樁點(diǎn)的高程而點(diǎn)繪的一 條不規(guī)則的折線；條

2、不規(guī)則的折線； n設(shè)計(jì)線：設(shè)計(jì)線：路線上各點(diǎn)路基設(shè)計(jì)高程的連續(xù)。路線上各點(diǎn)路基設(shè)計(jì)高程的連續(xù)。 縱斷面線形設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)道路的性質(zhì)、任務(wù)、等級(jí)和地形、 地質(zhì)、水文等因素，考慮路基穩(wěn)定、排水及工程量等的要求， 對(duì)縱坡的大小、長(zhǎng)短、前后縱坡情況、豎曲線半徑大小以及 與平面線形的組合關(guān)系等進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，從而設(shè)計(jì)出縱坡合 理、線形平順圓滑的理想線形，以達(dá)到行車安全、快速、舒 適、工程費(fèi)較省、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較少的目的。 道路縱斷面設(shè)計(jì)與選線有密切的關(guān)系，實(shí)際上在選線過(guò)程 中已做了縱坡大小、坡長(zhǎng)分配、縱面與平面配合等的考慮， 縱斷面設(shè)計(jì)是將選線的預(yù)想具體化，因此，可以認(rèn)為縱斷面 設(shè)計(jì)是選線工作的繼續(xù)和深化。當(dāng)然，在

3、縱斷面設(shè)計(jì)過(guò)程中 還將對(duì)選線的預(yù)想做些適當(dāng)?shù)男拚?，如果在選線過(guò)程中對(duì)縱 坡值考慮不夠，就可能改線。 對(duì)路基設(shè)計(jì)標(biāo)高的規(guī)定對(duì)路基設(shè)計(jì)標(biāo)高的規(guī)定 縱坡度的表示方式縱坡度的表示方式 其他 設(shè)計(jì)標(biāo)高設(shè)計(jì)標(biāo)高 對(duì)于新建公路，高速公路和一級(jí)公路采用中央分隔 帶外側(cè)邊緣標(biāo)高，二、三、四級(jí)公路采用路基邊緣 標(biāo)高，在設(shè)置超高和加寬路段則是指在設(shè)置超高加 寬之前該處標(biāo)高； 對(duì)于改建公路，一般按新建公路的規(guī)定辦理，也可 以采用中央分隔帶中線或行車道中線標(biāo)高。對(duì)城市 道路而言，路基設(shè)計(jì)標(biāo)高一般是指車行道中心。 B iJ bJ b iG iG ih bJ c hc ch 路線設(shè)計(jì)高程路線設(shè)計(jì)高程 表示表示 縱坡度的表示

4、方式不用角度，而用百分?jǐn)?shù)（）， 即每一百米的路線長(zhǎng)度其兩端高差幾米，就是該路 段的縱坡，其上坡為“”，下坡為“”。例如 某段路線長(zhǎng)度為米，高差為米，則縱坡度 為2.5。 l 其他其他 一般認(rèn)為道路上的縱坡對(duì)汽車行駛不造成困難，即 上坡時(shí)不必?fù)Q檔，下坡時(shí)不必剎車。對(duì)于小于的縱 坡，可以不作特殊考慮，只是為了排水的需要（公路邊 溝的溝底縱坡與路線縱坡一般是相同的），一般要有一 個(gè)不小于最小縱坡的坡度。如果排水上無(wú)困難，可以用 平坡。但是采用了大于的縱坡時(shí)，必須慎重考慮， 因?yàn)榭v坡太大，上坡時(shí)汽車的燃料消耗過(guò)大，而下坡時(shí) 又必須用剎車，重車或有拖掛車的車輛都易出事故，對(duì) 運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)與安全極為不利。 在

5、路線的測(cè)設(shè)過(guò)程中，平面設(shè)計(jì)和縱斷面設(shè)計(jì)是分開(kāi)進(jìn)行的， 這樣做固然有其方便之處。但是，必須注意平面設(shè)計(jì)和縱斷面 設(shè)計(jì)要互相配合，設(shè)計(jì)中要發(fā)揮設(shè)計(jì)人員對(duì)平、縱組合的空間 想象力，否則，不可避免會(huì)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上和美學(xué)上產(chǎn)生缺陷。 縱斷面設(shè)計(jì)是路基設(shè)計(jì)、橋涵設(shè)計(jì)及其它設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，要與道 路上行駛的汽車的技術(shù)性能相適應(yīng)，滿足汽車行駛力學(xué)要求、 駕駛員視覺(jué)及心理要求和乘客的舒適性要求，主要解決道路線 形在縱斷面上的位置、形狀和尺寸問(wèn)題，在路線縱斷面圖上決 定坡度坡長(zhǎng)、豎曲線半徑等數(shù)值以及做有關(guān)的計(jì)算工作。 道路縱斷面線形由直線和豎曲線組成，其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括縱坡設(shè)縱坡設(shè) 計(jì)計(jì)和豎曲線設(shè)計(jì)豎曲線設(shè)計(jì)兩項(xiàng)。通過(guò)縱斷

6、面設(shè)計(jì)所完成的縱斷面圖是道 路設(shè)計(jì)文件重要內(nèi)容之一。 3.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì) 1. 縱坡度 2. 坡長(zhǎng)限制 3. 合成坡度 4. 縱坡設(shè)計(jì)的一般要求 1.縱坡度 （1）最大縱坡 （2）最小縱坡 （3）平均縱坡 （4）高原縱坡折減 (1) (1) l最大縱坡是道路縱坡設(shè)計(jì)的極限值，是縱面線形設(shè)計(jì)的 一項(xiàng)重要指標(biāo)。 l最大縱坡的大小將直接影響路線的長(zhǎng)短、使用質(zhì)量、行 車安全以及運(yùn)營(yíng)成本和工程的經(jīng)濟(jì)性。 l制定最大縱坡主要是依據(jù)汽車的動(dòng)力特性、道路等級(jí)、 自然條件、車輛行駛安全以及工程、運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)等因素進(jìn) 行確定。 汽車沿陡坡行駛時(shí)，因升坡阻力增加而需增大牽引力，從而降低 車速，若長(zhǎng)時(shí)間爬陡坡，不但會(huì)

7、引起汽車水箱沸騰、氣阻，使行 駛無(wú)力以致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，使駕駛條件惡化，而且在爬坡時(shí)汽車的 機(jī)件磨損也將增大。因此，應(yīng)從汽車爬坡能力考慮對(duì)最大縱坡加 以限制。與上坡相比，汽車下坡時(shí)的安全性更為重要。汽車下坡 時(shí)，制動(dòng)次數(shù)增加，制動(dòng)器易因發(fā)熱而失效，司機(jī)心理緊張，也 容易發(fā)生車禍。根據(jù)行車事故調(diào)查分析，坡度大于8、坡長(zhǎng)為 360m或坡長(zhǎng)很短但坡度很大（）的路段下坡的 終點(diǎn)是發(fā)生交通事故的主要地點(diǎn)；同時(shí)，調(diào)查資料表明，當(dāng)縱坡 大于8.5時(shí)，剎車次數(shù)急增，所以，最大縱坡的制定從下坡安 全來(lái)考慮，其最大值應(yīng)控制在為宜其最大值應(yīng)控制在為宜。另外，還要考慮拖掛車 的要求。調(diào)查資料表明，拖掛車爬8的縱坡需用一檔

8、；爬 的縱坡需用二檔或一檔，從不致使拖掛車行駛困難來(lái)看，最 大縱坡也應(yīng)控制在8為宜。 各各 級(jí)級(jí) 公公 路路 最最 大大 縱縱 坡坡 設(shè)計(jì)速度（km/h)1201008060403020 最大縱坡（%） 3456789 大、中橋上的縱坡大、中橋上的縱坡不宜大于，橋頭引道的縱坡不宜大 于，位于市鎮(zhèn)附近非汽車交通較多的地段，橋上及橋頭引 道的縱坡均不得大于，緊接大、中橋橋頭兩端引道的縱坡 應(yīng)與橋上縱坡相同。 隧道內(nèi)縱坡隧道內(nèi)縱坡不應(yīng)大于，并不小于.（獨(dú)立明洞 和短于50m的隧道其縱坡不受此限制），緊接隧道洞口的路線 縱坡應(yīng)與隧道內(nèi)縱坡相同。 在非汽車交通比例較大的路段在非汽車交通比例較大的路段，可

9、根據(jù)具體情況將縱坡適 當(dāng)放緩：平原、微丘區(qū)一般不大于；山嶺、重丘區(qū) 一般不大于。 為了保證挖方地段、設(shè)置邊溝的低填方地段和橫向 排水不暢地段的縱向排水，防止積水滲入路基而影響 其穩(wěn)定，規(guī)定各級(jí)公路的長(zhǎng)路塹路段、以及其它橫向 排水不暢的路段，均應(yīng)采用不小于.的縱坡。當(dāng) 必須設(shè)計(jì)水平坡（）或小于.的縱坡時(shí)，邊 溝排水設(shè)計(jì)應(yīng)與縱坡設(shè)計(jì)一起綜合考慮，其邊溝應(yīng)作 縱向排水設(shè)計(jì)，在城市道路中一般可采用設(shè)置鋸齒形 街溝或采取其它排水措施來(lái)處理。 （2）最小縱坡）最小縱坡 典型的連續(xù)下坡公路 （3）平均縱坡）平均縱坡 l在道路設(shè)計(jì)中，平均縱坡是指一定路線長(zhǎng)度范圍內(nèi)，路線兩 端點(diǎn)的高差與路線長(zhǎng)度的比值。平均縱坡

10、是衡量路線線形設(shè) 計(jì)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。 l根據(jù)對(duì)山區(qū)道路行車的實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有時(shí)雖然道路縱坡設(shè) 計(jì)完全符合最大縱坡、坡長(zhǎng)限制及緩和坡長(zhǎng)規(guī)定，但也不能 保證行車順利安全。如果在長(zhǎng)距離內(nèi)，平均縱坡較大，汽車 上坡用二檔時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)熱，易導(dǎo)致汽車水箱 沸騰、氣阻；同樣，汽車下坡時(shí)，頻繁剎車，易引起制動(dòng)器 發(fā)熱，甚至燒毀制動(dòng)片，加之司機(jī)心理過(guò)分緊張，極易發(fā)生 事故。因此，從汽車行駛方便和安全出發(fā)，為了合理利用最 大縱坡、坡長(zhǎng)和緩和坡段的規(guī)定，還要控制平均縱坡。平均 縱坡是在宏觀上控制路線縱坡。 l H i p 在海拔高度較高地區(qū)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率會(huì)因空氣稀薄而降 低，相應(yīng)地降低了汽車的爬

11、坡能力，因此對(duì)海拔高度在3000m 以上地區(qū)公路最大縱坡應(yīng)予以折減，折減值見(jiàn)下表。經(jīng)折減后 的最大縱坡如小于4，則仍用4。 （4）高原縱坡折減 2.坡長(zhǎng)限制 （1）最大坡長(zhǎng)限制 （2）最小坡長(zhǎng)限制 （3）組合坡長(zhǎng) 坡長(zhǎng)限制是根據(jù)汽車動(dòng)力性能來(lái)決定的。長(zhǎng)距離的陡坡對(duì)汽車 行駛不利。連續(xù)上坡，發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱影響機(jī)械效率，從而使行駛條 件惡化；下坡則因剎車頻繁而危及行車安全，因此，應(yīng)對(duì)陡坡的 長(zhǎng)度有所限制。對(duì)城市道路來(lái)講，坡長(zhǎng)限制還應(yīng)考慮到非機(jī)動(dòng)車 的要求。 具體應(yīng)用時(shí)，高速公路和一級(jí)公路縱坡及坡長(zhǎng)限制的選用應(yīng)充 分考慮車輛運(yùn)行質(zhì)量的要求。對(duì)高速公路來(lái)講，即使是2的縱坡， 坡長(zhǎng)也不宜過(guò)長(zhǎng)。 為了改善汽車

12、在較陡坡道上行駛的不利狀況，避免長(zhǎng)時(shí)間使用 低檔爬坡，減輕汽車機(jī)件負(fù)荷和減少下坡汽車剎車次數(shù)，降低制 動(dòng)器過(guò)高的溫度，使行車緩和，各級(jí)公路當(dāng)連續(xù)縱坡較大時(shí)，應(yīng) 在不大于表中所規(guī)定的長(zhǎng)度兩端設(shè)緩和坡段。緩和坡段的縱坡應(yīng) 不大于，其最小長(zhǎng)度應(yīng)符合最小坡長(zhǎng)限制的規(guī)定。 （1）最大坡長(zhǎng)限制）最大坡長(zhǎng)限制 最小坡長(zhǎng)是指相鄰兩個(gè)變坡點(diǎn)之間的最小長(zhǎng)度。若其長(zhǎng)度 過(guò)短，就會(huì)使變坡點(diǎn)個(gè)數(shù)增加，行車時(shí)顛簸頻繁，當(dāng)坡度差較大 時(shí)還容易造成視覺(jué)的中斷，視距不良，從而影響到行車的平順性 和安全性。另外，從線形的幾何構(gòu)成來(lái)看，縱斷面是由一系列的 直坡段和豎曲線所構(gòu)成，若坡長(zhǎng)過(guò)短，則不能滿足設(shè)置最短豎曲 線這一幾何條件的要

13、求。為使縱斷面線形不至因起伏頻繁而呈鋸 齒形的狀況，并便于平面線形的合理布設(shè)，故應(yīng)對(duì)縱坡的最小長(zhǎng) 度做出限制。最小坡長(zhǎng)通常以設(shè)計(jì)速度行駛最小坡長(zhǎng)通常以設(shè)計(jì)速度行駛915s的行程作為規(guī)的行程作為規(guī) 定值。一般在設(shè)計(jì)速度大于或等于定值。一般在設(shè)計(jì)速度大于或等于60km/h時(shí)取時(shí)取9s，設(shè)計(jì)速度為，設(shè)計(jì)速度為 40km/h 時(shí)取時(shí)取11s，設(shè)計(jì)速度為，設(shè)計(jì)速度為20km/h時(shí)取時(shí)取15s。 (2)最小坡長(zhǎng)限制 各各 級(jí)級(jí) 公公 路路 最最 小小 坡坡 長(zhǎng)長(zhǎng) 設(shè)計(jì)速度（km/h)1201008060403020 最小坡長(zhǎng)（m) 30025020015012010060 當(dāng)連續(xù)陡坡是由幾個(gè)不同受限坡度值

14、的坡段組合而 成時(shí)，應(yīng)按不同坡度的坡長(zhǎng)限制折算確定。如三級(jí)公 路某段8的縱坡，長(zhǎng)為120m，該長(zhǎng)度是相應(yīng)限制坡 長(zhǎng)(300m)的2/5，如相鄰坡段的縱坡為7,則其坡長(zhǎng)不 應(yīng)超過(guò)相應(yīng)限制坡長(zhǎng)(500m)的(1-2/5)，即 5003/5=300m，也就是說(shuō)8縱坡設(shè)計(jì)120m后，還 可以接著設(shè)計(jì)7縱坡段300m或6縱坡段480m，其 后再設(shè)置緩和坡段。 （3）組合坡長(zhǎng)）組合坡長(zhǎng) 道路在平曲線路段，若縱向有縱坡且橫向又有超高時(shí)， 則最大坡度在縱坡和超高橫坡所合成的方向上，這時(shí)的最大坡 度稱為合成坡度，如下圖所示。其值可按下式計(jì)算： 3、合成坡度、合成坡度 22 c i z i H i 1）縱坡設(shè)計(jì)必

15、須符合標(biāo)準(zhǔn)、公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范和 城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于縱坡的有關(guān)規(guī)定。各級(jí)公路的最大 縱坡值及陡坡限制坡長(zhǎng)，一般不輕易使用，而應(yīng)當(dāng)留有余地。 只有在越嶺線中為爭(zhēng)取高度、縮短路線長(zhǎng)度或避免工程艱巨地 段等不得已時(shí)才采用最大值。 2）平原、微丘地形的縱坡應(yīng)均勻、平緩；丘陵地形的縱坡 應(yīng)避免過(guò)分遷就地形而起伏過(guò)大；山嶺、重丘地形的沿河線， 應(yīng)盡量采用平緩的縱坡，坡度不宜大于6；越嶺線的縱坡應(yīng) 力求均勻，應(yīng)盡量不采用極限或接近極限的坡度，更不宜連續(xù) 采用極限長(zhǎng)度的陡坡夾短距離緩坡的縱坡線形，越嶺展線不應(yīng) 設(shè)置反坡。 4、縱坡設(shè)計(jì)一般要求、縱坡設(shè)計(jì)一般要求 (1)公路縱坡設(shè)計(jì)一般要求 3）縱面線形應(yīng)與地形

16、相適應(yīng)，設(shè)計(jì)成視覺(jué)連續(xù)、平順而圓滑 的線形，并重視平縱面線形的組合。短距離內(nèi)要避免線形起伏過(guò)短距離內(nèi)要避免線形起伏過(guò) 于頻繁，于頻繁，由于縱面線形連續(xù)起伏，使視線中斷，視覺(jué)不良；避免避免 能看得見(jiàn)近處和遠(yuǎn)處而看不見(jiàn)中間的凹陷路段，能看得見(jiàn)近處和遠(yuǎn)處而看不見(jiàn)中間的凹陷路段，由于線形發(fā)生凹 陷，出現(xiàn)隱蔽路段，使駕駛員視覺(jué)不適，產(chǎn)生莫測(cè)感，影響行車 速度和安全；在較長(zhǎng)的連續(xù)陡坡路段，宜將最陡的縱坡放在底部，在較長(zhǎng)的連續(xù)陡坡路段，宜將最陡的縱坡放在底部， 接近頂部的縱坡放緩些；接近頂部的縱坡放緩些；應(yīng)注意與平面線形的配合。 4）縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合自然條件綜合考慮。為利于路面和邊溝排 水，一般情況下最小縱坡以不小于0.5為宜。在受洪水影響的 沿河路段及平原區(qū)的低洼路段，應(yīng)保證路線的最低標(biāo)高，以免受 洪水沖刷，確保路基穩(wěn)定。 5）縱坡設(shè)計(jì)為保證路基穩(wěn)定，應(yīng)盡量減少深路塹和高填方， 在設(shè)計(jì)中應(yīng)重視縱、橫向填挖的調(diào)配利用，爭(zhēng)取填挖平衡，盡量 利用挖方作就近填方，以減少借方和廢方，降低工程造價(jià)。 6）縱坡設(shè)計(jì)