縱斷面設(shè)計(jì)32PPT課件

1、n （一）豎曲線設(shè)計(jì)限制因素（一）豎曲線設(shè)計(jì)限制因素n 1 1緩和沖擊緩和沖擊n 汽車(chē)在豎曲線上行駛時(shí)其離心加速度為汽車(chē)在豎曲線上行駛時(shí)其離心加速度為: : 二、豎曲線的最小半徑二、豎曲線的最小半徑 ,R13VRva22a13VR2n根據(jù)試驗(yàn)，認(rèn)為離心加速度應(yīng)限制在根據(jù)試驗(yàn)，認(rèn)為離心加速度應(yīng)限制在0.50.7m/s2比較合適。我比較合適。我國(guó)國(guó)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的豎曲線最小半徑值，相當(dāng)于規(guī)定的豎曲線最小半徑值，相當(dāng)于a=0.278 m/s2。 6 . 3,6 . 32min2minVLVR或第1頁(yè)/共27頁(yè)n 2時(shí)間行程時(shí)間行程不過(guò)短不過(guò)短 最短應(yīng)滿足最短應(yīng)滿足3s3s行程。行程。2 . 12 .

2、16 . 3minminminVLRVtVL則3滿足視距的要求： 凸形豎曲線：坡頂視線受阻 凹形豎曲線：下穿立交第2頁(yè)/共27頁(yè)（二）凸形豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度n 凸形豎曲線最小長(zhǎng)度凸形豎曲線最小長(zhǎng)度應(yīng)以滿足視距要求為主應(yīng)以滿足視距要求為主。n按豎曲線長(zhǎng)度按豎曲線長(zhǎng)度L和停車(chē)視距和停車(chē)視距ST的關(guān)系分為兩種情況。的關(guān)系分為兩種情況。n 1當(dāng)當(dāng)LST時(shí)：時(shí)： 211121211222tRhdRtRdh，則222222222222tRhdRtRdh，則ltRhldt211112,22111tRhlt211llRht)(2)(22222lLtRhlLdtRd221AB222lLlLRht第3頁(yè)/共

3、27頁(yè) 視距長(zhǎng)度： 有極小值）(22121lLRhLlRhtLtSTn令 ,0dldST211hhhl解此得2)(2)(221221LhhLhhLRST42)( 22221minTTShhSL22122()2( 1.20.1)2hhminminLRn最小半徑： 第4頁(yè)/共27頁(yè)2當(dāng)當(dāng)LST: 1121122RhdRdh，則2222222RhdRdh，則)(22121hhRddST4)(222212minTTShhSL2212)(2hhSRT第5頁(yè)/共27頁(yè)凸形豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度 :第6頁(yè)/共27頁(yè) 設(shè)置凹豎曲線的主要目的是緩和行車(chē)時(shí)的離心力，確定凹豎曲線半徑時(shí)，應(yīng)以離心加速度為控制指標(biāo)

4、。 （三）凹形豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度（三）凹形豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度n凹形豎曲線的最小半徑、長(zhǎng)度，除滿足緩和離心力要求外，凹形豎曲線的最小半徑、長(zhǎng)度，除滿足緩和離心力要求外，還應(yīng)考慮兩種視距的要求：一是保證夜間行車(chē)安全，前燈還應(yīng)考慮兩種視距的要求：一是保證夜間行車(chē)安全，前燈照明應(yīng)有足夠的距離；二是保證跨線橋下行車(chē)有足夠的視照明應(yīng)有足夠的距離；二是保證跨線橋下行車(chē)有足夠的視距。距。n標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定豎曲線的最小長(zhǎng)度應(yīng)滿足規(guī)定豎曲線的最小長(zhǎng)度應(yīng)滿足3s行程要求行程要求 。6 . 36 . 3132min22VLVaVR或第7頁(yè)/共27頁(yè)（三）凹形豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度（三）凹形豎曲線最小半徑和最

5、小長(zhǎng)度 凸形豎曲線主要控制因素：凸形豎曲線主要控制因素： 停車(chē)視距。停車(chē)視距。 凹形豎曲線的主要控制因素：緩和沖擊力。凹形豎曲線的主要控制因素：緩和沖擊力。第8頁(yè)/共27頁(yè) 豎曲線半徑的選?。?豎曲線最小半徑分為一般值和極限值，極限值是汽車(chē)在縱坡變更處行駛時(shí)為了緩和沖擊和保證視距所需的最小半徑的計(jì)算值，該值在受地形等特殊情況約束時(shí)方可采用豎曲線半徑一般值是豎曲線最小半徑極限值的1.5 -2.0 倍。 最小豎曲線長(zhǎng)度：最短應(yīng)滿足3s行程2 . 16 . 3minVVtL第9頁(yè)/共27頁(yè)三、豎曲線要素的計(jì)算公式三、豎曲線要素的計(jì)算公式n1 1豎曲線的基本方程式：設(shè)變坡點(diǎn)相鄰兩縱坡坡度分別為i i1

6、 1和i i2 2，拋物線豎曲線有兩種可能的形式：n1) 1) 包含拋物線頂部221xRy n式中：式中：R R拋物線頂點(diǎn)處的拋物線頂點(diǎn)處的曲率半徑曲率半徑AB第10頁(yè)/共27頁(yè)ABxixky1221一、豎曲線要素的計(jì)算公式一、豎曲線要素的計(jì)算公式n2 2）不包含拋物線頂部n式中：k k拋物線頂點(diǎn)處的曲率半徑 ；n i i1 1豎曲線頂（底）點(diǎn)處切線的坡度。第11頁(yè)/共27頁(yè)n對(duì)豎曲線上任一點(diǎn)對(duì)豎曲線上任一點(diǎn)P P，其切線的斜率（縱坡）為，其切線的斜率（縱坡）為n當(dāng)x=0時(shí)，ip=i1；n當(dāng)x=L時(shí)， n 豎曲線半徑豎曲線半徑R R系指豎曲線頂（底）部的曲率半徑。系指豎曲線頂（底）部的曲率半徑

7、。n若豎曲線包含拋物線頂點(diǎn)，則若豎曲線包含拋物線頂點(diǎn)，則 R=kR=k。n若豎曲線不包含拋物線頂點(diǎn)，則豎曲線半徑指豎曲線的頂若豎曲線不包含拋物線頂點(diǎn)，則豎曲線半徑指豎曲線的頂（凸豎曲線）或底（凹豎曲線）部的曲率半徑?？砂聪旅娴模ㄍ关Q曲線）或底（凹豎曲線）部的曲率半徑?？砂聪旅娴姆椒ㄓ?jì)算：方法計(jì)算： 1ikxdxdyiP21iikLipLiiLk12n拋物線頂點(diǎn)拋物線頂點(diǎn)曲率半徑：曲率半徑：第12頁(yè)/共27頁(yè)拋物線上任一點(diǎn)的曲率半徑為拋物線上任一點(diǎn)的曲率半徑為r r，n拋物線上任一點(diǎn)的曲率半徑 r r = k= k（1+i1+i1 12 2）3/23/2n豎曲線底部的切線坡度i i1 1較小，故

8、i12可略去不計(jì) ，則豎曲線底部的曲率半徑R R為：n R = r kR = r k222/32/)(1dxyddxdyr1,dyxidxkkdxyd122n二次拋物線豎曲線基本方程式（通式）為二次拋物線豎曲線基本方程式（通式）為xixRy1221第13頁(yè)/共27頁(yè)4822TLERTE，2 2豎曲線諸要素計(jì)算公式豎曲線諸要素計(jì)算公式n（1 1）豎曲線長(zhǎng)度L L或豎曲線半徑R R：n LRRL,n （2 2）豎曲線切線長(zhǎng)）豎曲線切線長(zhǎng)T T：n 因?yàn)橐驗(yàn)門(mén) = TT = T1 1 = T= T2 2，則，則 22RLTi2AB（3）豎曲線外距E：第14頁(yè)/共27頁(yè)i2n（4）豎曲線上任一點(diǎn)豎距）

9、豎曲線上任一點(diǎn)豎距h： RxxixiRxyyPQhQP222112n下半支曲線在豎曲線終點(diǎn)的切線上的豎距下半支曲線在豎曲線終點(diǎn)的切線上的豎距h為：為： RxLh2)(2L-xh第15頁(yè)/共27頁(yè)為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，將兩式合并寫(xiě)成下式，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，將兩式合并寫(xiě)成下式， Rxy22式中：式中：x豎曲線上任意點(diǎn)與豎曲線始點(diǎn)或終點(diǎn)的水平距離，豎曲線上任意點(diǎn)與豎曲線始點(diǎn)或終點(diǎn)的水平距離， y豎曲線上任意點(diǎn)到切線的縱距，即豎曲線上任意點(diǎn)豎曲線上任意點(diǎn)到切線的縱距，即豎曲線上任意點(diǎn)與坡線的高差。與坡線的高差。第16頁(yè)/共27頁(yè)四、逐樁設(shè)計(jì)高程計(jì)算四、逐樁設(shè)計(jì)高程計(jì)算 變坡點(diǎn)樁號(hào)BPDBPD變坡點(diǎn)設(shè)計(jì)高程H H豎曲線

10、半徑R R1 1縱斷面設(shè)計(jì)成果：縱斷面設(shè)計(jì)成果：HR第17頁(yè)/共27頁(yè)2 2豎曲線要素的計(jì)算公式： 變坡角= i2- i1 曲線長(zhǎng)：L=R 切線長(zhǎng)：T=L/2= R/2 外 距： R2TE2xn 豎曲線起點(diǎn)樁號(hào)豎曲線起點(diǎn)樁號(hào): QD=BPD - Tn 豎曲線終點(diǎn)樁號(hào)豎曲線終點(diǎn)樁號(hào): ZD=BPD + TyxRxy22縱縱 距：距：第18頁(yè)/共27頁(yè)H HT TH HS Sy yHnBPDBPDn nBPDn-1-1Hn-1-1i in ni in-1n-1i in+1n+1LczLcz1 1Lcz-BPDLcz-BPDn-1n-13. 3. 逐樁設(shè)計(jì)高程計(jì)算逐樁設(shè)計(jì)高程計(jì)算 切線高程：)(11

11、nnnTBPDLcziHHLczLcz2 2H HT T)(nnnTBPDLcziHH第19頁(yè)/共27頁(yè) 直坡段上，直坡段上，y=0。 x豎曲線上任一點(diǎn)離開(kāi)起（終）點(diǎn)距離；豎曲線上任一點(diǎn)離開(kāi)起（終）點(diǎn)距離； Rxy22其中：其中： y豎曲線上任一點(diǎn)豎距；豎曲線上任一點(diǎn)豎距；設(shè)計(jì)高程：設(shè)計(jì)高程： HS = HT y （凸豎曲線?。ㄍ关Q曲線取“-”，凹豎曲線取，凹豎曲線取“+”） 3. 3. 逐樁設(shè)計(jì)高程計(jì)算逐樁設(shè)計(jì)高程計(jì)算以變坡點(diǎn)為分界計(jì)算：以變坡點(diǎn)為分界計(jì)算： 上半支曲線上半支曲線 x = Lcz - QD 下半支曲線下半支曲線 x = ZD - Lcz以豎曲線起點(diǎn)為分界計(jì)算：以豎曲線起點(diǎn)為分

12、界計(jì)算： 全部曲線全部曲線 x = Lcz - QD第20頁(yè)/共27頁(yè)n例例1：某山嶺區(qū)一般二級(jí)公路，變坡點(diǎn)樁號(hào)為：某山嶺區(qū)一般二級(jí)公路，變坡點(diǎn)樁號(hào)為k5+030.00，高程，高程H1=427.68m，i1=+5%，i2=- -4%，豎曲線半徑，豎曲線半徑R=2000m。n試計(jì)算豎曲線諸要素以及樁號(hào)為試計(jì)算豎曲線諸要素以及樁號(hào)為k5+000.00和和k5+100.00處的設(shè)計(jì)高處的設(shè)計(jì)高程。程。n解：1計(jì)算豎曲線要素n =i2- - i1= - - 0.04- -0.05= - - 0.090，為凸形。n 曲線長(zhǎng) L = R=20000.09=180mn 切線長(zhǎng)切線長(zhǎng) 9021802LTn 外

13、外 距距 03. 22000290222RTEn 豎曲線起點(diǎn)豎曲線起點(diǎn)QD（K5+030.00）- - 90 = K4+940.00n 豎曲線終點(diǎn)豎曲線終點(diǎn)ZD（K5+030.00）+ + 90 = K5+120.00第21頁(yè)/共27頁(yè)2計(jì)算設(shè)計(jì)高程 K5+000.00：位于上半支 橫距x1= Lcz QD = 5000.00 4940.0060m 豎距 90. 0200026022211Rxyn切線高程切線高程 HT = H1 + + i1（ Lcz - - BPD）n = 427.68 + 0.05(5000.00 - - 5030.00)n = 426.18m n設(shè)計(jì)高程設(shè)計(jì)高程 HS

14、= HT - - y1 = 426.18 - - 0.90=425.18m n 第22頁(yè)/共27頁(yè)K5+100.00：位于下半支 按豎曲線起點(diǎn)分界計(jì)算： 橫距x2= Lcz QD = 5100.00 4940.00160m 豎距 40. 62000216022222Rxyn 切線高程切線高程 HT = H1 + + i1（ Lcz - - BPD）n = 427.68 + 0.05(5100.00 - - 5030.00)n = 431.18m n 設(shè)計(jì)高程設(shè)計(jì)高程 HS = HT y2 = 431.18 6.40 = 424.78m 第23頁(yè)/共27頁(yè)K5+100.00：位于下半支 按變坡點(diǎn)

15、分界計(jì)算： 橫距x2= ZD Lcz = 5120.00 5100.00 20m 豎距 10. 02000220R2xy2222n 切線高程切線高程 HT = H1 + + i2（ Lcz - - BPD）n = 427.68 - - 0.04(5100.00 - - 5030.00)n = 424.88m n 設(shè)計(jì)高程設(shè)計(jì)高程 HS = HT y2 = 424.88 0.10 = 424.78m 第24頁(yè)/共27頁(yè) 例2：某二級(jí)公路一路段有三個(gè)變坡點(diǎn)，詳細(xì)資料如下： 變坡點(diǎn)樁號(hào) 設(shè)計(jì)高程 豎曲線半徑 K12+450 172.513 +950 190.013 4000 K13+550 173.513 試計(jì)算K12+800K13+100段50m間隔的整樁號(hào)的設(shè)計(jì)高程值。 例3：某公路與鐵路平交，其設(shè)計(jì)速度為60km/h，要求交叉點(diǎn)的兩端至少各有20m長(zhǎng)平坦的路段。已知其中一端由交