第三章道路縱斷面設(shè)計(jì)

1、第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 一、基本概念 豎曲線為保證行車安全、舒適以及視距的需要，而在變 一、基本概念 二、豎曲線計(jì)算公式 三、豎曲線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 四、豎曲線設(shè)計(jì) 坡處設(shè)置的縱向曲線，即為豎曲線。豎曲線的形式可采用拋物 線或圓曲線，在使用范圍二者幾乎沒有差別。 變坡點(diǎn)縱斷面上兩相鄰不同坡度線的交點(diǎn)稱為變坡點(diǎn) 。 凹形豎曲線相鄰兩坡度線的交角用坡度差“”表示， =i2-i1。為正，變坡點(diǎn)在曲線下方，豎曲線開口向上，稱為 凹形豎曲線 凸形豎曲線為負(fù)，變坡點(diǎn)在曲線上方，豎曲線開口向下， 稱為凸形豎曲線。 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 一、基本概念 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 二、豎曲線計(jì)算公式 1、二次拋物

2、線作為豎曲線基本方程式 在圖示坐標(biāo)下，二次拋 物線一般方程為 對(duì)豎曲線上任一點(diǎn)P，其 斜率為 1 2 y= x + ix 2k ip = dy x = +i dx k 當(dāng)x=0時(shí)，i=i1 x=L時(shí)，i=i2 則： k= L L = i 2 i1 豎曲線示意圖 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 二、豎曲線計(jì)算公式 1、二次拋物線作為豎曲線基本方程式 拋物線上任一點(diǎn)的曲率半徑為 因?yàn)閕介于i1和i2之間， 且i1,i2均很小，故i可略 去不計(jì)，則 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 二、豎曲線計(jì)算公式 2、圓曲線作為豎曲線基本方程式 豎曲線長(zhǎng)度L或豎曲線半徑R: L L = R R = 豎曲線切線長(zhǎng)T： dy d2y R =

3、 1 + ( ) 2 3 / 2 / 2 dx dx 式中 T= L R = 2 2 Rk 這樣，豎曲線基本方程為： 豎曲線外距E: T2 2R R 2 L T 或E= = = 8 8 4 E= dy d2y 1 = i, 2 = dx k dx 代入上式，得 y= 或 2L x + i1 x 2 R = k (1 + i ) 2 3/ 2 y= 1 2 x + i1 x 2R 5 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 二、豎曲線計(jì)算公式 3、豎曲線上任意點(diǎn)縱距的計(jì)算 豎曲線上任一點(diǎn)豎距h: x2 h= 2R 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 二、豎曲線計(jì)算公式 4、豎曲線上任意點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高的計(jì)算 計(jì)算切線高程； H1 = H

4、 0 T x）i （ H 0 變坡點(diǎn)高程（mm）； H1計(jì)算點(diǎn)切線高程（mm）； i縱坡度。 計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高： H = H1 ± y 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 三、豎曲線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 1、豎曲線最小半徑限制因素 豎曲線最小半徑考慮了三方面的要求 緩和沖擊 緩和沖擊 時(shí)間行程不過短 滿足視距的要求 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 三、豎曲線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 1、豎曲線最小半徑限制因素 豎曲線最小半徑考慮了三方面的要求 緩和沖擊 時(shí)間行程不過短 汽車從直線坡道行駛到豎曲線上，盡管豎曲線半徑較大，如其長(zhǎng)過短， 汽車倏然而過旅客會(huì)感到不舒適。因此，應(yīng)限制汽車在豎曲線上的行程時(shí)間 不過短。最短應(yīng)滿足3s行程，即 時(shí)間行程不過

5、短 滿足視距的要求 汽車在豎曲線上行駛時(shí)，其離心加速度為 將v(m/s)化成V(km/h)并整理，得 R = a= V2 ( m) 13a v2 (m / s 2 ) R 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，a 限制在0.5m0.7m/s2比較合適。但考慮到不因沖擊而造成的 不舒適感，以及視覺平順等的要求，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的凹形豎曲線最小半徑 值相當(dāng)于a=0.278m/s2。 Lmin = V V t= 3.6 1.2 Rmin = L 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 三、豎曲線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 1、豎曲線最小半徑限制因素 豎曲線最小半徑考慮了三方面的要求 緩和沖擊 時(shí)間行程不過短 滿足視距的要求 第三節(jié) 豎曲線設(shè)計(jì) 三、豎曲線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) （1

6、）凹形豎曲線的極限半徑 凹形豎曲線極限半徑考慮了三方面的要求 從限制離心力不 致過大考慮 V2 F 127( ) G 從汽車夜間行駛 前燈照射距離考慮 從保證跨線橋下 的視距考慮 滿足視距的要求 汽車行駛在凸形豎曲線上，如果半徑太小，會(huì)阻擋司機(jī)的視線。為了行 車安全對(duì)凸形豎曲線的最小半徑或最小長(zhǎng)度應(yīng)加以限制。 R= 根據(jù)日本資料，單位車重受到的離心力限制為0.028，則： R= V2 （m） 3.6 6 第四節(jié) 平、縱組合設(shè)計(jì) 一、組合設(shè)計(jì)的原則 （4）注意與道路周圍環(huán)境的配合 配合得好可減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，還可以 起到引導(dǎo)視線的作用 第四節(jié) 平、縱組合設(shè)計(jì) 二、線形組合設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 1

7、、平曲線與豎曲線的組合 平曲線與豎曲線應(yīng)互相重合，且平面線應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線 當(dāng)豎曲線與平曲線組合時(shí)，豎曲線宜包含在平曲線之內(nèi)，且平曲 線應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線。這種布置通常稱為平曲線與豎曲線的對(duì)應(yīng)，其優(yōu) 點(diǎn)是，當(dāng)車輛駛?cè)胪剐呜Q曲線的頂點(diǎn)之前，即能清楚地看到平曲線的 始端，辯明彎道的走向，不致因判斷錯(cuò)誤而發(fā)生事故。 第四節(jié) 平、縱組合設(shè)計(jì) 二、線形組合設(shè)計(jì)的要點(diǎn) （2）平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持均衡 所謂均衡，是指平、豎曲線幾何要素要大體平衡、勻稱、協(xié)調(diào)，不要 把過緩與過急、過長(zhǎng)與過短的平曲線和豎曲線組合在一起。 根據(jù)德國(guó)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，若平曲線半徑小于1000m，豎曲線半徑大約為平 曲線半徑的1020倍時(shí)，便可

8、達(dá)到均衡的目的。德國(guó)的具體經(jīng)驗(yàn)列于表314， 可作設(shè)計(jì)參考。 平、豎曲線半徑的均衡 平曲線半徑（m） 500 700 800 900 1000 豎曲線半徑（m） 10000 12000 16000 20000 25000 平曲線半徑（m） 1100 1200 1500 2000 豎曲線半徑（m） 30000 40000 6000 100000 第四節(jié) 平、縱組合設(shè)計(jì) 二、線形組合設(shè)計(jì)的要點(diǎn) （2）平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持均衡 圖a）和圖b）為平曲線與豎曲線的組合對(duì)比。其中圖a）布置得當(dāng)， 而圖b欠妥。 第四節(jié) 平、縱組合設(shè)計(jì) 二、線形組合設(shè)計(jì)的要點(diǎn) .凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部，應(yīng)避免

9、插入小半徑平曲線 因?yàn)樵谕剐呜Q曲線的頂部如果有小半徑的平曲線，不僅不能引導(dǎo)視線而且 要急轉(zhuǎn)方向盤，行車是危險(xiǎn)的。凸形豎曲線頂部前面的平曲線部分以虛線表示 ，這一部分駕駛?cè)藛T是看不到的，易發(fā)生危險(xiǎn) 凹形豎曲線的底部如果有小半徑的平曲線就會(huì)引起汽車在加速時(shí)急轉(zhuǎn)彎， 行車是危險(xiǎn)的 第四節(jié) 平、縱組合設(shè)計(jì) 二、線形組合設(shè)計(jì)的要點(diǎn) （4）平、豎曲線應(yīng)避免的組合 1)設(shè)計(jì)車速40km/h的公路，凸形豎曲線的頂部和凹形豎曲線的底部，不得 插入小半徑平曲線。 2)凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部，不得與反向平曲線的頂點(diǎn)重合。 3)小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相互重疊。 4)平面轉(zhuǎn)角小于7°的平曲線不

10、宜與坡度角較大的凹形豎曲線組合在一起。 5)在完全通視的條件下，長(zhǎng)上（下）坡路段的平面線形多次轉(zhuǎn)向形成蛇形的 組合線形，應(yīng)極力避免。 9 第四節(jié) 平、縱組合設(shè)計(jì) 二、線形組合設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 2、直線與縱斷面的組合 使用時(shí)，應(yīng)避免： （1）長(zhǎng)直線配長(zhǎng)坡 （2）直線上短距離內(nèi)多次變坡 （3）直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線 （4) 在長(zhǎng)直線上設(shè)置坡陡及曲線長(zhǎng)度短、半徑小的凹形豎曲線 （5）直線上的縱斷面線形應(yīng)避免出現(xiàn)駝峰、暗凹、跳躍等使駕 駛者視覺中斷的線形 第四節(jié) 平、縱組合設(shè)計(jì) 二、線形組合設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 2、平、縱線形組合與景觀的協(xié)調(diào)配合 應(yīng)在道路的規(guī)劃、選線、設(shè)計(jì)、施工全過程中重視景觀要求。尤其在 規(guī)劃

11、和選線階段，比如對(duì)風(fēng)景旅游區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、名勝古跡區(qū)、文物保護(hù) 區(qū)等景點(diǎn)和其他特殊地區(qū)，一般以繞避為主。 盡量少破壞沿線自然景觀，避免深挖高填。比如沿線周圍的地貌、地 形、天然樹林、池塘湖泊等?？v面盡量減少填挖；橫面設(shè)計(jì)要使邊坡造型和 綠化與現(xiàn)有景觀相適應(yīng)，彌補(bǔ)必要填挖對(duì)自然景觀的破壞。 應(yīng)能提供視野的多項(xiàng)性，力求與周圍的風(fēng)景自然地融為一體。 不得已時(shí)，可采用修整、植草皮、種樹等措施加以補(bǔ)救。 條件允許時(shí)，以適當(dāng)放緩邊坡或?qū)⑵渥兤曼c(diǎn)修整圓滑，以使邊坡接近 于自然地面形狀，增進(jìn)路容美觀。 應(yīng)進(jìn)行綜合綠化處理，避免形式和內(nèi)容上的單一化，將綠化視作引導(dǎo) 視線、點(diǎn)綴風(fēng)景以及改造環(huán)境的一種技術(shù)措施進(jìn)行專

12、門設(shè)計(jì) 道路景觀欣賞 第五節(jié) 爬坡車道 設(shè)置爬坡車道的原因： 載重車爬坡時(shí)需要克服較大的坡度阻力，使車速下降，大型 車與小汽車的速差變大，超車頻率增加，對(duì)行車安全不利； 速差較大的車輛混合行駛，必將減小快車行駛的自由度，導(dǎo) 致通行能力下降。 第五節(jié) 爬坡車道 一、設(shè)置爬坡車道的條件 1、上坡方向載重車的行駛速度低到表3-15的允許最低速度以下 時(shí)，可設(shè)置爬坡車道。 表3-15 上坡方向允許最低速度表 計(jì)算行車速度（km/h） 容許最低速度（km/h） 120 60 100 55 80 50 60 40 2、上坡路段的設(shè)計(jì)通行能力小于設(shè)計(jì)小時(shí)交通量時(shí)，應(yīng)設(shè)置 爬坡車道。 第五節(jié) 爬坡車道 二、設(shè)

13、置爬坡車道的條件 （一）公路 1、上坡方向載重車的行駛速度低到表3-15的允許最低速度以下時(shí)，可設(shè)置 爬坡車道。 2、上坡路段的設(shè)計(jì)通行能力小于設(shè)計(jì)小時(shí)交通量時(shí)，應(yīng)設(shè)置爬坡車道。 （可不設(shè)置爬坡車道的特殊情況） 第五節(jié) 爬坡車道 二、爬坡車道的設(shè)計(jì) 1、橫斷面組成 （二）城市道路 城市道路快速路 行車速度為60Km/的主干道 縱坡度大于的路段 符合下列情況之一時(shí) 行駛速度降低到（計(jì)算行車速度為） 或行駛速度降低到（計(jì)算行車速度為） 上坡路段混入大型車輛的干擾，降低路段通行能力 綜合分析認(rèn)為設(shè)爬坡車道比降低縱坡經(jīng)濟(jì)合理時(shí) 2、橫坡度 爬坡車道的行車速度比正線小，為了行車安全，高速公路正 線超高坡度與爬坡車道的超高坡度之間有對(duì)應(yīng)關(guān)系； 若爬坡車道位于直線路