第五章：縱坡設(shè)計

1、第三章第三章 縱斷面設(shè)計縱斷面設(shè)計 3.1概述 3.2縱坡及坡長設(shè)計 3.3豎曲線設(shè)計 3.4高等級道路上的爬坡車道 3.5平縱面線形組合設(shè)計 3.6縱斷面設(shè)計要點與方法 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)計標高之間的關(guān)系,它與平面圖、橫斷面 圖結(jié)合起來，就能夠完整地表達道路的空間位置和 立體線形。 n地面線：地面線：它是根據(jù)中線上各樁點的高程而點繪的一它是根據(jù)中線上各樁點的高程而點繪的一 條不規(guī)則的折線；條

2、不規(guī)則的折線； n設(shè)計線：設(shè)計線：路線上各點路基設(shè)計高程的連續(xù)。路線上各點路基設(shè)計高程的連續(xù)。 縱斷面線形設(shè)計應(yīng)根據(jù)道路的性質(zhì)、任務(wù)、等級和地形、 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， 對縱坡的大小、長短、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)系等進行綜合設(shè)計，從而設(shè)計出縱坡合 理、線形平順圓滑的理想線形，以達到行車安全、快速、舒 適、工程費較省、運營費用較少的目的。 道路縱斷面設(shè)計與選線有密切的關(guān)系，實際上在選線過程 中已做了縱坡大小、坡長分配、縱面與平面配合等的考慮， 縱斷面設(shè)計是將選線的預(yù)想具體化，因此，可以認為縱斷面 設(shè)計是選線工作的繼續(xù)和深化。當然，在

3、縱斷面設(shè)計過程中 還將對選線的預(yù)想做些適當?shù)男拚?，如果在選線過程中對縱 坡值考慮不夠，就可能改線。 對路基設(shè)計標高的規(guī)定對路基設(shè)計標高的規(guī)定 縱坡度的表示方式縱坡度的表示方式 其他 設(shè)計標高設(shè)計標高 對于新建公路，高速公路和一級公路采用中央分隔 帶外側(cè)邊緣標高，二、三、四級公路采用路基邊緣 標高，在設(shè)置超高和加寬路段則是指在設(shè)置超高加 寬之前該處標高； 對于改建公路，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高。對城市 道路而言，路基設(shè)計標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)計高程路線設(shè)計高程 表示表示 縱坡度的表示

4、方式不用角度，而用百分數(shù)（）， 即每一百米的路線長度其兩端高差幾米，就是該路 段的縱坡，其上坡為“”，下坡為“”。例如 某段路線長度為米，高差為米，則縱坡度 為2.5。 l 其他其他 一般認為道路上的縱坡對汽車行駛不造成困難，即 上坡時不必換檔，下坡時不必剎車。對于小于的縱 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 個不小于最小縱坡的坡度。如果排水上無困難，可以用 平坡。但是采用了大于的縱坡時，必須慎重考慮， 因為縱坡太大，上坡時汽車的燃料消耗過大，而下坡時 又必須用剎車，重車或有拖掛車的車輛都易出事故，對 運輸經(jīng)濟與安全極為不利。 在

5、路線的測設(shè)過程中，平面設(shè)計和縱斷面設(shè)計是分開進行的， 這樣做固然有其方便之處。但是，必須注意平面設(shè)計和縱斷面 設(shè)計要互相配合，設(shè)計中要發(fā)揮設(shè)計人員對平、縱組合的空間 想象力，否則，不可避免會在技術(shù)經(jīng)濟上和美學(xué)上產(chǎn)生缺陷。 縱斷面設(shè)計是路基設(shè)計、橋涵設(shè)計及其它設(shè)計的基礎(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、形狀和尺寸問題，在路線縱斷面圖上決 定坡度坡長、豎曲線半徑等數(shù)值以及做有關(guān)的計算工作。 道路縱斷面線形由直線和豎曲線組成，其設(shè)計內(nèi)容包括縱坡設(shè)縱坡設(shè) 計計和豎曲線設(shè)計豎曲線設(shè)計兩項。通過縱斷

6、面設(shè)計所完成的縱斷面圖是道 路設(shè)計文件重要內(nèi)容之一。 3.2 縱坡及坡長設(shè)計 1. 縱坡度 2. 坡長限制 3. 合成坡度 4. 縱坡設(shè)計的一般要求 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)計的極限值，是縱面線形設(shè)計的 一項重要指標。 l最大縱坡的大小將直接影響路線的長短、使用質(zhì)量、行 車安全以及運營成本和工程的經(jīng)濟性。 l制定最大縱坡主要是依據(jù)汽車的動力特性、道路等級、 自然條件、車輛行駛安全以及工程、運營經(jīng)濟等因素進 行確定。 汽車沿陡坡行駛時，因升坡阻力增加而需增大牽引力，從而降低 車速，若長時間爬陡坡，不但會

7、引起汽車水箱沸騰、氣阻，使行 駛無力以致發(fā)動機熄火，使駕駛條件惡化，而且在爬坡時汽車的 機件磨損也將增大。因此，應(yīng)從汽車爬坡能力考慮對最大縱坡加 以限制。與上坡相比，汽車下坡時的安全性更為重要。汽車下坡 時，制動次數(shù)增加，制動器易因發(fā)熱而失效，司機心理緊張，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、坡長為 360m或坡長很短但坡度很大（）的路段下坡的 終點是發(fā)生交通事故的主要地點；同時，調(diào)查資料表明，當縱坡 大于8.5時，剎車次數(shù)急增，所以，最大縱坡的制定從下坡安 全來考慮，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看，最 大縱坡也應(yīng)控制在8為宜。 各各 級級 公公 路路 最最 大大 縱縱 坡坡 設(shè)計速度（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)定各級公路的長路塹路段、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 必須設(shè)計水平坡（）或小于.的縱坡時，邊 溝排水設(shè)計應(yīng)與縱坡設(shè)計一起綜合考慮，其邊溝應(yīng)作 縱向排水設(shè)計，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)計中，平均縱坡是指一定路線長度范圍內(nèi)，路線兩 端點的高差與路線長度的比值。平均縱坡

10、是衡量路線線形設(shè) 計質(zhì)量的重要指標之一。 l根據(jù)對山區(qū)道路行車的實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有時雖然道路縱坡設(shè) 計完全符合最大縱坡、坡長限制及緩和坡長規(guī)定，但也不能 保證行車順利安全。如果在長距離內(nèi)，平均縱坡較大，汽車 上坡用二檔時間較長，發(fā)動機長時間發(fā)熱，易導(dǎo)致汽車水箱 沸騰、氣阻；同樣，汽車下坡時，頻繁剎車，易引起制動器 發(fā)熱，甚至燒毀制動片，加之司機心理過分緊張，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)動機的功率會因空氣稀薄而降 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.坡長限制 （1）最大坡長限制 （2）最小坡長限制 （3）組合坡長 坡長限制是根據(jù)汽車動力性能來決定的。長距離的陡坡對汽車 行駛不利。連續(xù)上坡，發(fā)動機過熱影響機械效率，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)對陡坡的 長度有所限制。對城市道路來講，坡長限制還應(yīng)考慮到非機動車 的要求。 具體應(yīng)用時，高速公路和一級公路縱坡及坡長限制的選用應(yīng)充 分考慮車輛運行質(zhì)量的要求。對高速公路來講，即使是2的縱坡， 坡長也不宜過長。 為了改善汽車

12、在較陡坡道上行駛的不利狀況，避免長時間使用 低檔爬坡，減輕汽車機件負荷和減少下坡汽車剎車次數(shù)，降低制 動器過高的溫度，使行車緩和，各級公路當連續(xù)縱坡較大時，應(yīng) 在不大于表中所規(guī)定的長度兩端設(shè)緩和坡段。緩和坡段的縱坡應(yīng) 不大于，其最小長度應(yīng)符合最小坡長限制的規(guī)定。 （1）最大坡長限制）最大坡長限制 最小坡長是指相鄰兩個變坡點之間的最小長度。若其長度 過短，就會使變坡點個數(shù)增加，行車時顛簸頻繁，當坡度差較大 時還容易造成視覺的中斷，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)成來看，縱斷面是由一系列的 直坡段和豎曲線所構(gòu)成，若坡長過短，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)對縱坡的最小長 度做出限制。最小坡長通常以設(shè)計速度行駛最小坡長通常以設(shè)計速度行駛915s的行程作為規(guī)的行程作為規(guī) 定值。一般在設(shè)計速度大于或等于定值。一般在設(shè)計速度大于或等于60km/h時取時取9s，設(shè)計速度為，設(shè)計速度為 40km/h 時取時取11s，設(shè)計速度為，設(shè)計速度為20km/h時取時取15s。 (2)最小坡長限制 各各 級級 公公 路路 最最 小小 坡坡 長長 設(shè)計速度（km/h)1201008060403020 最小坡長（m) 30025020015012010060 當連續(xù)陡坡是由幾個不同受限坡度值

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

15、須符合標準、公路路線設(shè)計規(guī)范和 城市道路設(shè)計規(guī)范關(guān)于縱坡的有關(guān)規(guī)定。各級公路的最大 縱坡值及陡坡限制坡長，一般不輕易使用，而應(yīng)當留有余地。 只有在越嶺線中為爭取高度、縮短路線長度或避免工程艱巨地 段等不得已時才采用最大值。 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)避免過分遷就地形而起伏過大；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)計一般要求、縱坡設(shè)計一般要求 (1)公路縱坡設(shè)計一般要求 3）縱面線形應(yīng)與地形

16、相適應(yīng)，設(shè)計成視覺連續(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)要避免線形起伏過短距離內(nèi)要避免線形起伏過 于頻繁，于頻繁，由于縱面線形連續(xù)起伏，使視線中斷，視覺不良；避免避免 能看得見近處和遠處而看不見中間的凹陷路段，能看得見近處和遠處而看不見中間的凹陷路段，由于線形發(fā)生凹 陷，出現(xiàn)隱蔽路段，使駕駛員視覺不適，產(chǎn)生莫測感，影響行車 速度和安全；在較長的連續(xù)陡坡路段，宜將最陡的縱坡放在底部，在較長的連續(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)保證路線的最低標高，以免受 洪水沖刷，確保路基穩(wěn)定。 5）縱坡設(shè)計為保證路基穩(wěn)定，應(yīng)盡量減少深路塹和高填方， 在設(shè)計中應(yīng)重視縱、橫向填挖的調(diào)配利用，爭取填挖平衡，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。 6）縱坡設(shè)計