第四章縱斷面設計1

1、2022-3-61第四章第四章 縱斷面設計縱斷面設計v4.1概述v4.2縱坡設計v4.3豎曲線設計v4.4高等級道路上的爬坡車道v4.5平縱面線形組合設計v4.6縱斷面設計方法與縱斷面設計圖v復習思考題2022-3-624.1概述v用一曲面沿道路中線豎直剖切，展開成平用一曲面沿道路中線豎直剖切，展開成平面稱面稱道路的縱斷面道路的縱斷面。反映路線在縱斷面上的形狀、位置及尺寸的圖形叫路線縱斷面圖，它反映路線所經(jīng)地區(qū)中線之地面起伏情況與設計標高之間的關系,它與平面圖、橫斷面圖結合起來，就能夠完整地表達道路的空間位置和立體線形?？v斷面線形設計應根據(jù)道路的性質、任務、等級和地形、地質、水文等因素，考慮路

2、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系等進行綜合設計，從而設計出縱坡合理、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。2022-3-63v道路縱斷面設計與選線有密切的關系，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，縱斷面設計是將選線的預想具體化，因此，可以認為縱斷面設計是選線工作的繼續(xù)和深化。當然，在縱斷面設計過程中還將對選線的預想做些適當?shù)男拚?，如果在選線過程中對縱坡值考慮不夠，就可能改線。2022-3-64在具體設計縱坡時，需了解一些關于縱坡的基礎知識。第第一一

3、，對對路路基基設設計計標標高高的的規(guī)規(guī)定定。對于新建公路，高速公路和一級公路采用中央分隔帶外側邊緣標高，二、三、四級公路采用路基邊緣標高， 在設置超高和加寬路段則是指在設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，路基設計標高一般是指車行道中心。第第二二，縱縱坡坡度度的的表表示示方方式式不用角度，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。第第三三，一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

4、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。 2022-3-65在路線的測設過程中，平面設計和縱斷面設計是分開進行的，這樣做固然有其方便之處。但是，必須注意平面設計和縱斷面設計要互相配合，設計中要發(fā)揮設計人員對平、縱組合的空間想象力，否則，不可避免會在技術經(jīng)濟上和美學上產生缺陷?？v斷面設計是路基設計、橋涵設計及

5、其它設計的基礎，要與道路上行駛的汽車的技術性能相適應，滿足汽車行駛力學要求、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)值以及做有關的計算工作。道路縱斷面線形由直線和豎曲線組成，其設計內容包括縱坡設計和豎曲線設計兩項。通過縱斷面設計所完成的縱斷面圖是道路設計文件重要內容之一。 2022-3-664.2縱坡設計v1.縱坡度v2.坡長限制v3.合成坡度v4.縱坡設計的一般要求2022-3-671.縱坡度v（1）最大縱坡v（2）最小縱坡v（3）平均縱坡v（4）高原縱坡折減2022-3-681. 最大縱坡 最大縱

6、坡是道路縱坡設計的極限值，是縱面線形設計的一項重要指標。最大縱坡的大小將直接影響路線的長短、使用質量、行車安全以及運營成本和工程的經(jīng)濟性。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

7、事故調查分析，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，其最大值應控制在為宜。另外，還要考慮拖掛車的要求。調查資料表明，拖掛車爬 8的縱坡需用一檔；爬的縱坡需用二檔或一檔，從不致使拖掛車行駛困難來看，最大縱坡也應控制在 8為宜。 2022-3-69根據(jù)上述因素，考慮到工程經(jīng)濟及我國車輛的具體情況，標準和城市道路設計規(guī)范分別對我國公路和城市道路的最大縱坡作出了如下規(guī)定，見表41表42。 各各 級級 公公 路路 最最 大大 縱縱 坡坡 表 4-1 公

8、 路 等 級 高 速 公 路 一 二 三 四 計算行車速度（kmh） 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20 最大縱坡（%） 3 4 5 5 4 6 5 7 6 8 6 9 注：高速公路受地形條件或其它特殊情況限制時，經(jīng)技術經(jīng)濟論證，最大縱坡可增加 1%。 城城 市市 道道 路路 最最 大大 縱縱 坡坡 表 4-2 計算行車速度（kmh） 80 60 50 40 30 20 最大縱坡度推薦值（%） 4 5 5.5 6 7 8 最大縱坡度限制值（%） 6 7 8 9 注： 海拔 30004000m 的高原城市道路的最大縱坡度推薦值按表列數(shù)值減小 1%。 積雪

9、寒冷地區(qū)最大縱坡度推薦值不得超過6%。 2022-3-610但大、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與橋上縱坡相同。 隧道內縱坡不應大于，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與隧道內縱坡相同。 在非汽車交通比例較大的路段，可根據(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。 2022-3-6112最小縱坡 為了保證挖方地段、設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，

10、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，均應采用不小于.的縱坡。當必須設計水平坡（）或小于.的縱坡時，邊溝排水設計應與縱坡設計一起綜合考慮，其邊溝應作縱向排水設計，在城市道路中一般可采用設置鋸齒形偏溝或采取其它排水措施來處理。 2022-3-612 3平均縱坡 在道路設計中，平均縱坡是指一定路線長度范圍內，路線兩端點的高差與路線長度的比值。平均縱坡是衡量路線線形設計質量的重要指標之一。 根據(jù)對山區(qū)道路行車的實際調查發(fā)現(xiàn)，有時雖然道路縱坡設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，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

11、導致汽車水箱沸騰、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。 lHip (4-1) 式中：ip平均縱坡； l路線長度（m） ； H路線長度l兩端的高差(m)。 標準規(guī)定，二級、三級、四級公路越嶺路線的平均縱坡，一般以接近 5.5（相對高差為m）和（相對高差大于m）為宜，并注意任何相連km 路段的平均縱坡不宜大于 5.5。 2022-3-6134.高原縱坡折減 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

12、降低，相應地降低了汽車的爬坡能力， 因此對海拔高度在m 以上地區(qū)公路最大縱坡應予以折減，折減值見表 43。經(jīng)折減后的最大縱坡如小于 4，則仍用 4。 高高原原縱縱坡坡折折減減值值 表 43 海 拔 高 度（m） 30004000 40005000 5000 以上 折 減 值（%） 1 2 3 2022-3-6142.坡長限制v（1）最大坡長限制v（2）最小坡長限制v（3）組合坡長2022-3-6151最大坡長限制 坡長限制，系根據(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，應對陡坡的長度有所限制。

13、標準和城市道路設計規(guī)范對陡坡的最大坡長限制見表44和表45。對城市道路來講，坡長限制還應考慮到非機動車的要求，城市道路設計規(guī)范的規(guī)定如表46 具體應用時，高速公路和一級公路縱坡及坡長限制的選用應充分考慮車輛運行質量的要求。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，應在不大于表 44 所規(guī)定的長度兩端設緩和坡段。城市道路設計縱坡超過，坡長超過表 45 規(guī)定值時，也應設緩和坡段，緩和坡段的縱坡應不大于，其最小長度應符合最小坡長限

14、制的規(guī)定。 2022-3-616各各級級公公路路縱縱坡坡長長度度限限制制 （m） 表44 公 路 等 級 高 速 公 路 一 二 三 四 計算行車速度 （kmh） 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20 3 900 1000 1100 1200 1000 1200 1100 4 700 800 900 1000 800 1000 900 1100 1000 1100 1100 1200 5 600 700 800 800 700 900 800 900 900 1000 6 500 600 600 700 600 700 700 800 7 500 500

15、 600 8 300 400 縱 坡 坡 度 （ %） 9 200 2022-3-6172最小坡長限制 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，從線形的幾何構成來看，縱斷面是由一系列的直坡段和豎曲線所構成，若坡長過短，則不能滿足設置最短豎曲線這一幾何條件的要求。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，故應對縱坡的最小長度做出限制。最小坡長通常以計算行車速度行駛s的行程作為規(guī)定值。一般在計算行車速度大于或等于時取，計算行車速

16、度為時取，計算行車速度為時取 2022-3-618標準和城市道路設計規(guī)范對各級公路和城市道路的最小坡長規(guī)定見表47和表48。 各各級級公公路路最最小小坡坡長長 表47 公 路 等 級 高 速 公 路 一 二 三 四 計算行車速度（kmh） 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20 最 小 坡 長（m） 300 250 200 150 250 150 200 120 150 100 100 60 城城市市道道路路縱縱坡坡坡坡段段最最小小長長度度 表48 計算行車速度（kmh） 80 60 50 40 30 20 坡段最小長度（m） 290 170 140 11

17、0 85 60 2022-3-6193.組合坡長 當連續(xù)陡坡是由幾個不同受限坡度值的坡段組合而成時， 應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，該長度是相應限制坡長(300m)的 2/5，如相鄰坡段的縱坡為 7,則其坡長不應超過相應限制坡長(500m)的(1-2/5)，即 5003/5=300m，也就是說 8縱坡設計 120m 后，還可以接著設計 7縱坡段 300m 或 6縱坡段 480m，其后再設置緩和坡段。 2022-3-6203 3、合合成成坡坡度度 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

18、為合成坡度， 如圖41。 其值可按下式計算： 22ciziHi (4-1) 式中：Hi合成坡度； Zi路線縱坡； ci超高橫坡。 在陡坡急彎處，若合成坡度過大，將產生附加阻力、汽車重心偏移等不良現(xiàn)象，給行車安全帶來影響,為防止汽車沿合成坡度方向滑移，應對由超高橫坡和路線縱坡組成的合成坡度加以限制。 2022-3-621標準和城市道路設計規(guī)范對公路和城市道路合成坡度的規(guī)定如表49和表410。 公公路路最最大大合合成成坡坡度度 表49 公 路 等 級 高 速 公 路 一 二 三 四 計算行車速度(kmh) 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20 合成坡度（）

19、10.0 10.0 10.5 10.5 10.0 10.5 9.0 10.0 9.5 10.0 9.5 10.0 城城市市道道路路合合成成坡坡度度 表410 計算行車速度 （kmh） 80 60 50 40 30 20 合成坡度（%） 7 6.5 7 8 注：積雪地區(qū)各級道路的合成坡度應小于或等于6%。 為了保證路面排水，合成坡度的最小值不宜小于0.5。特別在超高過渡段，合成坡度不宜設計為0，當合成坡度小于0.5時，應采取綜合排水措施，以保證排水通暢。 2022-3-6224、 縱坡設計一般要求 (1)公路縱坡設計一般要求 1）縱坡設計必須符合標準 、 公路路線設計規(guī)范和城市道路設計規(guī)范關于縱

20、坡的有關規(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、微丘地形的縱坡應均勻、平緩；丘陵地形的縱坡應避免過分遷就地形而起伏過大；山嶺、重丘地形的沿河線，應盡量采用平緩的縱坡，坡度不宜大于6；越嶺線的縱坡應力求均勻，應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，越嶺展線不應設置反坡。 3）縱面線形應與地形相適應，設計成視覺連續(xù)、平順而圓滑的線形，并重視平縱面線形的組合。短距離內要避免線形起伏過于頻繁，由于縱面線形連續(xù)起伏，使視線中斷，視覺不

21、良；避免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，接近頂部的縱坡放緩些；應注意與平面線形的配合。 2022-3-623 4）縱坡設計應結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）縱坡設計為保證路基穩(wěn)定，應盡量減少深路塹和高填方，在設計中應重視縱、橫向填挖的調配利用，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

22、。 6）縱坡設計應結合道路沿線的實際情況和具體條件進行設計，并適當照顧農業(yè)機械、農田水利等方面的要求。 2022-3-624(2)城市道路縱坡設計一般要求 1)縱斷面設計應參照城市規(guī)劃控制標高并適應臨街建筑立面布置及沿路范圍內地面水的排除。 2)為保證行車安全、舒適，縱坡宜緩順，起伏不宜頻繁。 3)山城道路及新辟道路的縱斷面設計應綜合考慮土石方平衡、汽車運營經(jīng)濟效益等因素，合理確定路面設計標高。 4)機動車與非機動車混合行駛的車行道，宜按非機動車爬坡能力設計縱坡度。 5)縱斷面設計應對沿線地形、地下管線、地質、水文、氣候和排水要求綜合考慮。 2022-3-6254.3豎曲線設計v縱斷面上兩相鄰

23、不同坡度線的交點稱為變坡點。為保證行車安全、舒適以及視距的需要，而在變坡處設置的縱向曲線，即為豎曲線。相鄰兩坡度線的交角用坡度差“”表示，坡度角一般較小，可近似地用兩坡段坡度的代數(shù)差表示，即=i2-i1 ，式中、分別為兩相鄰坡段的坡度值，上坡為正，下坡為負。如圖42。為正，變坡點在曲線下方，豎曲線開口向上，稱為凹形豎曲線；為負，變坡點在曲線上方，豎曲線開口向下，稱為凸形豎曲線。 v各級道路在變坡點處均應設置豎曲線。豎曲線的線形采用二次拋物線。由于在其應用范圍內，圓曲線與拋物線幾乎沒有差別，因此，豎曲線通常表示成圓曲線的形式，用圓曲線半徑R來表示豎曲線的曲率半徑。 2022-3-6262022-

24、3-6271.豎豎曲曲線線的的計計算算 (1)用二次拋物線作為豎曲線的基本方程式 在圖4-3所示坐標系下，二次拋物線一般方程為 對豎曲線上任意點，其斜率為 拋物線上任一點的曲率半徑為 222/32/1dxyddxdyR (1) 212ixxky ikxdxdyip(2) , , ; ,012211LiiLkiikLiLxiix則時時當2022-3-6282/ 3222)1 ( , , 1 , ikRkdxydidxdy得代入上式式中 因為i介于i1和i2之間，且i1、i2均很小，故i2可略去不計，則 (3) kR 將（2）式和（3）式代入（1）式，得二次拋物線豎曲線基本方程式為 2)-(4 2

25、1 21212xixRyxixLy或 式中：坡差 （） ； 豎曲線長度 （m） ； 豎曲線半徑 （m） 。 2022-3-6292022-3-630(2). 豎曲線幾何要素計算 豎曲線的幾何要素主要有：豎曲線切線長T、曲線長L和外距E，如圖44。 RL (4-3) 4)-(4 2 LT RTE22 (4-5) (3).豎曲線上任意點縱距y的計算 6)-(4 2 2Rxy 式中：y計算點縱距； x 計算點樁號與豎曲線起點的樁號差。 2022-3-631(4)豎曲線上任意點設計標高的計算 1)計算切線高程 ixTHH)(01 (4-7) 式中：0H變坡點標高(m)； 1H計算點切線高程(m)； i

26、縱坡度。 其余符號如圖示。利用該式可以直接計算直坡段上任意點的設計標高。 2)計算設計標高 yHH1 (4-8) 式中：H設計標高(m)； 當為凹形豎曲線時取“” ，當為凸形豎曲線時取“” 。 其余符號意義同前。 2022-3-6322.豎曲線設計標準v豎曲線最小半徑v豎曲線最小長度2022-3-633豎曲線最小半徑v凹形豎曲線極限最小半徑v凸形豎曲線極限最小半徑v豎曲線的一般最小半徑2022-3-6341)凹形豎曲線極限最小半徑 主要從限制離心力、夜間行車前燈照射的影響以及在跨線橋下的視距三個方面計算分析確定。 從限制離心力不致過大考慮 汽車行駛在豎曲線上，由于離心力的作用，要產生失重（凸形

27、豎曲線）或增重（凹形豎曲線）。失重直接影響乘客的舒適感，增重則不僅影響乘客的舒適感還對汽車的懸掛系統(tǒng)產生超載的影響。豎曲線半徑的大小直接影響離心力的大小，因此，必須首先從控制離心力不致過大來限制豎曲線的極限最小半徑。 汽車在豎曲線上產生的離心力為： RGVRvgGF12722 則： )(1272GFVR (4-9) 式中：F汽車轉彎時受到的離心力（N） ； GF /單位車重受到的離心力。 根據(jù)日本資料限制為GF /=0.028，代入上式得： 6 . 32VR (m) (4-10) 2022-3-635從汽車夜間行駛前燈照射距離考慮 如圖45所示，若照射距離小于要求的視距長度，則無法保證行車安全

28、。按此條件即可推導出此時凹形豎曲線的最小半徑的計算公式。 設汽車前燈高度為h，向車燈照射角為,由豎曲線計算公式得： RsBC22 由圖可知： tgshBC 兩式聯(lián)解得： )( 22tgshsR (m) 2022-3-636式中：s前燈照射距離(m)，按行車視距長度取值； h前燈高度(m)，取mh75. 0; 前燈向上的照射角，取1。 將s、h、取值代入式（411）得： 12)-(4 0349. 05 . 1 2ssR2022-3-637從保證跨線橋下的視距考慮 為保證汽車穿過跨線橋時有足夠的視距，也應對凹形豎曲線最小半徑加以限制。 綜合分析以上三種情況后，技術標準以限制凹形豎曲線離心力條件為依

29、據(jù)，即采用式4-10制定出凹形豎曲線極限最小半徑的規(guī)定值，如表411和表412。 2022-3-638 公公路路豎豎曲曲線線最最小小半半徑徑和和最最小小長長度度 表411 公 路 等 級 高 速 公 路 一 二 三 四 計算行車速度（kmh） 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20 極 限 最 小 值 11000 6500 3000 1400 6500 1400 3000 450 1400 250 450 100 凸 形 豎 曲 線 半徑 （m） 一 般 最 小 值 17000 10000 4500 2000 10000 2000 4500 700 200

30、0 400 700 200 極 限 最 小 值 4000 3000 2000 1000 3000 1000 2000 450 1000 250 450 100 凹 形 豎 曲 線 半徑 （m） 一 般 最 小 值 6000 4500 3000 1500 4500 1500 3000 700 1500 400 700 200 豎曲線最小長度（m） 100 85 70 50 85 50 70 35 50 25 35 20 2022-3-6392)凸形豎曲線極限最小半徑 主要從限制失重不致過大和保證縱面行車視距兩個方面計算分析確定。 從失重不致過大考慮 與凹形豎曲線的限制條件和計算公式相同，即： )

31、(1272GFVR (4-13) 式中各符號意義同前。 從保證縱面行車視距考慮： 凸形豎曲線半徑過小， 路面上凸直接影響行車視距， 按規(guī)定的視距控制即可推導出計算極限最小半徑的公式。分兩種情況： 2022-3-640sL，如圖4-6 Rlhww22 hlRmm22 由幾何條件 mwlls 將上述兩式代入得： )(2mwhhRs (4-14) 式中：hw物高(m)，取;10. 0mhw hm目高(m)，取;20. 1mhm lw豎曲線頂點A距物點的距離(m)； ml -豎曲線頂點A距目點的距離(m)； s 要求的行車視距(m)，按停車視距考慮； L豎曲線長度（m） 。 2022-3-641將hw

32、、hm 的值代入式（414 ）并整理得： 98. 32minsR (m) (4-15) sL 經(jīng)推導： 2min98. 32sR （m） (4-16) 式中：s要求的視距長度（m） ； _ 縱斷面變坡處的坡度角。 經(jīng)比較，式（414）和式(4-16)的計算結果比式（415）為小，故采用式（415）作為標準的制定依據(jù)。 標準和城市道路設計規(guī)范規(guī)定的各級公路和城市道路的凸形豎曲線的極限最小半徑見表411和表412。 2022-3-6423)豎曲線一般最小半徑 豎曲線極限最小半徑是緩和行車沖擊和保證行車視距所必需的豎曲線半徑的最小值， 該值只有在地形受限制迫不得已時才采用。 通常為了使行車有較好的舒

33、適條件， 設計時多采用大于極限最小半徑1.52.0倍的半徑值，此值即為豎曲線一般最小半徑。 倍數(shù)1.52.0， 隨設計車速減小而取用較大值。標準和城市道路設計規(guī)范規(guī)定的豎曲線一般最小半徑如表411和表412。 2022-3-6432豎曲線最小長度 與平曲線相似，當坡度角較小時，即使采用較大的豎曲線半徑， 豎曲線的長度也很短， 這樣容易使司機產生急促的變坡感覺；同時，豎曲線長度過短，易對行車造成沖擊。我國公路按照汽車在豎曲線上3s得行程時間控制豎曲線的最小長度。標準和城市道路設計規(guī)范對豎曲線的最小長度的規(guī)定如表411和表412。 2022-3-644三三、豎豎曲曲線線設設計計 1豎曲線設計的一般

34、要求 豎曲線是否平順，在視覺上是否良好，往往是構成縱面線形優(yōu)劣的主要因素。豎曲線設計應滿足以下要求： 1)宜選用較大的豎曲線半徑。 在不過分增加工程量的情況下， 宜選用較大的豎曲線半徑。通常采用大于豎曲線一般最小半徑的半徑值，特別是當坡度差較小時，更應采用大半徑， 以利于視覺和路容美觀。 只有當?shù)匦蜗拗苹蚱渌厥饫щy不得已時才允許采用極限最小半徑。 在有條件的路段， 為獲得平順而連續(xù)且視覺良好的縱面線形，可參照表413選擇豎曲線半徑。 2022-3-6452)同向豎曲線應避免“斷背曲線” 。同向豎曲線特別是同向凹形豎曲線間，如直坡段不長，應合并為單曲線或復曲線。 3)反向曲線間，一般由直坡段連

35、接，也可徑相連接。反向豎曲線間最好設置一段直坡段， 直坡段的長度應能保證汽車以設計車速行駛3s的行程時間， 以使汽車從失重（或增重）過渡到增重（或失重）有一個緩和段。如受條件限制也可互相連接或插入短的直坡段。 4)豎曲線設置應滿足排水需要。若相鄰縱坡之代數(shù)差很小時，采用大半徑豎曲線可能導致豎曲線上的縱坡小于0.3%，不利于排水，應重新進行設計。 2022-3-646從從視視覺覺觀觀點點所所需需的的豎豎曲曲線線最最小小半半徑徑 表413 計算行車速度（kmh） 凸形豎曲線半徑（m） 凹形豎曲線半徑（m） 120 20000 12000 100 16000 10000 80 12000 8000

36、60 9000 6000 40 3000 2000 2022-3-6472.半徑的選擇 選擇豎曲線半徑主要應考慮以下因素： 1)選擇半徑應符合表46所規(guī)定的豎曲線的最小半徑和最小長度的要求。 2)在不過分增加土石方工程量的情況下，為使行車舒適，宜采用較大的豎曲線半徑。 3)結合縱斷面起伏情況和標高控制要求，確定合適的外距值，按外距控制選擇半徑： 28ER (4-17) 4)考慮相鄰豎曲線的連接（即保證最小直坡段長度或不發(fā)生重疊）限制曲線長度，按切線長度選擇半徑： TR2 (4-18) 5)過大的豎曲線半徑將使豎曲線過長， 從施工和排水來看都是不利的， 選擇半徑時應注意。 6)對夜間行車交通量較

37、大的路段考慮燈光照射方向的改變， 使前燈照射范圍受到限制，選擇半徑時應適當加大，以使其有較長的照射距離。 2022-3-6484.4高等級道路上的爬坡車道v1.設置爬坡車道的條件v2.爬坡車道的設計2022-3-649爬坡車道是陡坡路段主線行車道外側增設的供載重車行駛的專用車道。 在道路縱坡較大的路段上，載重車爬坡時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，對行車安全不利。同時，速差較大的車輛混合行駛，必將減小快車行駛的自由度，導致通行能力下降。為了消除上述不利影響，宜在陡坡路段增設爬坡車道，把載重汽車、慢速車從主線車流中分流出去，從而提高主線車輛的行駛自由度

38、，確保行車安全，提高該路段的通行能力。 一般來講，理應選擇不設爬坡車道的路線縱斷面設計，但這樣往往會造成路線迂回或路基高填深挖，增大工程費用。在多數(shù)情況下，采用稍大的縱坡值而增設爬坡車道會產生既經(jīng)濟又安全的效果。不過，設置爬坡車道也并非最好措施，解決問題的根本途徑還在于精選路線，定出縱坡值較小而又經(jīng)濟實用的路線。 2022-3-6501.設置爬坡車道的條件v（1）公路v高速公路、一級公路縱坡長度受限制的路段，應對載重汽車上坡行駛速度的降低值和設計通行能力進行驗算，符合下列情況之一者，在上坡方向行車道右側設置爬坡車道：v1）沿上坡方向行駛載重汽車的行駛速度降低到表4-14的允許最低速度以下時，可

39、設置爬坡車道。v2）上坡路段的設計通行能力小于設計小時交通量時，應設置爬坡車道。2022-3-651上上坡坡方方向向允允許許最最低低速速度度 表4-14 計算行車速度（kmh） 120 100 80 60 容許最低速度（kmh） 60 55 50 40 爬坡車道設計通行能力的計算方法與主線的設計通行能力的計算方法相同。在設計中，對需設置爬坡車道的路段，應進行設置爬坡車道方案與改善主線縱坡不設爬坡車道方案進行技術經(jīng)濟比選，以確定經(jīng)濟、合理的方案。 2022-3-652隧道、大橋、高架構造物及深挖方路段，當因設置爬坡車道使工程費用增加很大時，爬坡車道可以不設。對雙向六車道高速公路可不設爬坡車道，將

40、外側車道作為爬坡車道使用。 對于山嶺地區(qū)的高速公路， 由于地形復雜， 縱坡設計控制因素較多。在這種路段上，設計車速一般在 80km/h 以下，所以允許各類汽車行駛速度有某種程度的不同，是否設置爬坡車道，必須在上述基本條件下，從公路建設的目的、服務水平、規(guī)劃交通量、工程投資規(guī)模及爬坡車道的效果等綜合分析比較后確定。 2022-3-653(2)城市道路 城市道路快速路及行車速度為60Km/的主干道，縱坡度大于的路段或符合下列情況之一時， 可在上坡方向行車道右側設置爬坡車道。 1）沿上坡方向大型車輛的行駛速度降低到時（計算行車速度為）或行駛速度降低到時（計算行車速度為） 。 ）由于上坡路段混入大型車

41、輛的干擾，降低路段通行能力時。 ）經(jīng)綜合分析認為設置爬坡車道比降低縱坡經(jīng)濟合理時。 2022-3-6542.爬坡車道的設計v（1）橫斷面組成v爬坡車道設于上坡方向主線行車道右側，如圖4-7所示。爬坡車道的寬度一般為3.5m，包括設于其左側路緣帶的寬度0.5m。v爬坡車道的路肩和主線一樣仍然由硬路肩和土路肩組成。但由于爬坡車道上行駛速度較低，其硬路肩寬度可以不按主線的安全標準要求設計，一般為1.0 m。而土路肩寬度以按主線要求設計為宜。對長而連續(xù)的爬坡車道，為了臨時停車的需要而應按規(guī)定設置緊急停車帶。爬坡車道的曲線加寬按行車道曲線加寬有關規(guī)定執(zhí)行。 2022-3-6552022-3-656(2)

42、橫坡度 如上所述，因為爬坡車道的行車速度比主線小，為了行車安全起見，高速公路主線超高坡度與爬坡車道的超高坡度之間的對應關系見表415。超高坡度的旋轉軸為爬坡車道內側邊緣線。 爬爬坡坡車車道道的的超超高高坡坡度度 表415 主線的超高坡度 （%） 10 9 8 7 6 5 4 3 2 爬坡車道超高坡度（%） 5 4 3 2 若爬坡車道位于直線路段時，其橫坡度的大小同于主線路拱坡度，均采用直線式橫坡，坡向向外。另外，爬坡車道右側路肩的橫坡度大小和坡向參照主線與右側路肩之間關系的有關規(guī)定確定。 2022-3-657 2022-3-658(3)平面布置與長度 爬坡車道的平面布置如圖4-8所示，其總長度

43、由起點處漸變段長度1、爬坡車道的長度L和終點處附加長度2組成。 起點處漸變段長度1用來使主線車輛駛離主線而進入爬坡車道，其長度一般取45m。 爬坡車道的位置與長度L，一般應根據(jù)所設計的縱斷面線形，通過加、減速行程圖繪制出載重車行駛速度曲線， 找出小于容許最低速度的路段， 從而得到需設爬坡車道的位置及長度L。 爬坡車道終點處附加長度2用來供車輛駛入主線前加速至容許最低車速，其值與附加段的縱坡度有關，見表416規(guī)定，該附加長度包括終點漸變段長度60m在內。 爬爬 坡坡 車車 道道 終終 點點 附附 加加 長長 度度 表416 上 坡 附加段的縱坡（%） 下 坡 平 坡 0.5 1.0 1.5 2.

44、0 附加長度（m） 150 200 250 300 350 400 爬坡車道起、終點的具體位置除按上述方法確定外，還應考慮與線形的關系。通常應設在通視條件良好，便于辨認和過渡順適的地點。 2022-3-6594.5平縱面線形組合設計v道路的空間線形是指由道路的平面線形和縱面線形所組成的空間立體形狀。道路線形設計首先是從路線規(guī)劃開始的，然后經(jīng)選線、平面線形設計、縱面線形設計和平縱線形組合設計的過程，最終以平、縱組合的立體線形展現(xiàn)在駕駛員眼前的。行駛過程中，駕駛員所選擇的實際行駛速度，是由他對立體線形的判斷作出的，因此，設計中僅僅滿足平面、縱面線形標準還是不夠的。道路的空間線形應能保持視覺的連續(xù)性

45、，并有足夠的舒適感和安全感。2022-3-660設計車速60km/h的公路，應注重空間線形設計，不僅要滿足汽車運動學和力學要求，而且應充分考慮駕駛者在視覺和心理的要求，盡量做到線形連續(xù)、指標均衡、視覺良好、景觀協(xié)調、安全舒適。設計車速越高，平縱組合設計所考慮的因素越應周全。當設計車速40 km/h，首先應在保證行駛安全的前提下，正確運用線形要素規(guī)定值，在條件允許的情況下力求作到各種線形要素的合理組合， 并盡量避免和減少不利組合。 道路平面線形和縱面線形的組合設計， 就是要得到一個既滿足汽車行駛安全、舒適的要求，能使工程造價及運營費用經(jīng)濟，能在司機視覺和心理狀態(tài)方面引起良好反映， 同時使道路與沿

46、線周圍環(huán)境和景觀相協(xié)調的道路立體線形，從而達到安全、舒適、快速和經(jīng)濟的目的。 2022-3-661一一、 組組合合設設計計的的原原則則 1)應在視覺上能自然地誘導駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性。這樣可以使駕駛員及時和準確地判斷路線的變化情況，不致因錯覺而發(fā)生事故。任何使駕駛員感到茫然、迷惑或判斷失誤的線形，必須盡力避免。在視覺上能否自然地誘導駕駛員的視線，是衡量平、縱線形組合好否的基本條件。 2)平、縱面線形的技術指標應大小均衡，使線形在視覺上、心理上保持協(xié)調。 平曲線與豎曲線的大小如果不均衡，會給人以不愉快的感覺，失去了視覺上的均衡性。對于縱面線形反復起伏，而平面上卻采用高標準的線形是無意

47、義的，反之亦然。 3)合成坡度應組合得當，以利于路面排水和行車安全。合成坡度過大，對行車不利， 合成坡度過小則對排水不利也影響行車。 在進行平縱組合設計時， 如條件可能，一般最大合成坡度不宜大于8，最小合成坡度不宜小于0.5。 4)注意與道路周圍環(huán)境的配合。 配合得好， 它可以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，還可以起到引導視線的作用。 2022-3-662二二、線線形形組組合合設設計計要要點點 1.平曲線與豎曲線的組合 1)平曲線與豎曲線應相互重合，且平曲線應稍長于豎曲線，如圖 49。 這種組合是使豎曲線和平曲線對應，最好使豎曲線的起、終點分別放在平曲線的兩個緩和曲線內，即所謂的“平包豎” 。對于

48、等級較高的道路應盡量做到這種組合，并使平、豎曲線半徑都大一些才顯得協(xié)調，特別是凹形豎曲線處車速較高，二者半徑更應該大一些。 2022-3-6632)平曲線與豎曲線大小應保持均衡 所謂均衡，是指平、豎曲線幾何要素要大體平衡、勻稱、協(xié)調，不要把過緩與過急、過長與過短的平曲線和豎曲線組合在一起。 根據(jù)德國計算統(tǒng)計，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，便可達到均衡的目的。德國的具體經(jīng)驗列于表417，可作設計參考。 平平、豎豎曲曲線線半半徑徑的的均均衡衡 表417 平曲線半徑（m） 豎曲線半徑（m） 平曲線半徑（m） 豎曲線半徑（m） 500 10000 1100 30

49、000 700 12000 1200 40000 800 16000 1500 6000 900 20000 2000 100000 1000 25000 2022-3-6643)暗、明彎與凸、凹豎曲線 暗彎與凸形豎曲線及明彎與凹形豎曲線的組合是合理、悅目的。 對暗與凹、明與凸的組合，當坡差較大時，會給人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬坡、繞彎的感覺。此種組合在山區(qū)難以避免，只要坡差不大，矛盾也不很突出。 4)平、豎曲線應避免的組合 1)設計車速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重合。 3

50、)小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相互重疊。 4)平面轉角小于7的平曲線不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，長上（下）坡路段的平面線形多次轉向形成蛇形的組合線形，應極力避免。 2022-3-6652.直線與縱斷面的組合 平面的長直線與縱面的直坡線配合，對雙車道公路超車方便，在平坦地區(qū)易與地形相適應，但行車單調乏味，易疲勞。直線上一次變坡是較好的平、縱組合，從美學觀點講以包括一個凸形豎曲線為好，而包括一個凹形線次之；直線中短距離內二次以上變坡會形成反復凸凹的“駝峰”和“凹陷” ，看上去線形既不美觀也不連貫，使駕駛員的視線中斷。因此，只要路線有起有伏，就不要采用長直線，最好

51、使平面路線隨縱坡的變化略加轉折，并把平、豎曲線合理地組合。使用時，應避免： 1） 長直線配長坡。 2） 直線上短距離內多次變坡。 3） 直線段內不能插入短的豎曲線。 4） 在長直線上設置坡陡及曲線長度短、半徑小的凹形豎曲線。 5） 直線上的縱斷面線形應避免出現(xiàn)駝峰、暗凹、跳躍等使駕駛者視覺中斷的線形。 2022-3-6663.平、縱線形組合與景觀的協(xié)調配合 道路作為一種線形構造物，應將其視為景觀的對象來研究。修建道路會對自然景觀產生影響，有時會產生一定破壞作用。而道路兩側的自然景觀會影響道路上汽車的行駛，特別是對駕駛員的視覺、心理以及駕駛操作等都有很大影響。 平、縱線形組合必須是在充分與道路所

52、經(jīng)地區(qū)的景觀相配合的基礎上進行。否則，即使線形組合滿足了有關規(guī)定，也不一定是良好設計。對于駕駛員來說，只有看上去具有連續(xù)而流暢的線形和優(yōu)美的景觀，才能稱為舒適和安全的道路。對計算行車速度高的道路，駕駛員的精力會高度集中，視角減少而視點增長，平、縱線形組合設計與周圍景觀配合尤為重要。 2022-3-667 道路景觀工程包括內部協(xié)調和外部協(xié)調兩方面。其中內部協(xié)調主要指平、縱線形視覺的連續(xù)性和立體協(xié)調；而外部協(xié)調是指道路與其兩側坡面、路肩、中間帶、沿線設施等的協(xié)調以及道路宏觀位置。實踐證明，線形與景觀的配合應遵循以下原則： 1) 應在道路的規(guī)劃、 選線、 設計、 施工全過程中重視景觀要求。尤其在規(guī)劃

53、和選線階段，比如對風景旅游區(qū)、自然保護區(qū)、名勝古跡區(qū)、文物保護區(qū)等景點和其它特殊地區(qū)，一般以繞避為主。 2) 在選定路線時，應充分地利用自然風景，如孤山、湖泊、大樹等，或人工建筑物如水壩、橋梁、農舍等，盡量作到路線與大自然融為一體，不產生生硬感和隔斷大自然。特別是在長直線路段上，應使駕駛者能看到前方顯著的景物。必要時，路旁可設置一些設施，以消除單調感。 3) 對道路本身不能僅把它當作技術對象， 還應把它作為景觀來看待，為此道路修建時要少破壞沿線自然景觀，縱面盡量避免高填深挖。 2022-3-6684) 橫面設計要使邊坡造型和綠化與現(xiàn)有景觀相適應，彌補填挖對自然景觀的破壞。 有條件時， 可適當放

54、緩邊坡或將邊坡的變坡點修整圓滑，使邊坡接近于自然地面的形式，增進路容美觀。不得已時，可采用修整、植草皮、種樹等措施加以補救。 5) 應進行的一種措施而進行專門設計。中央分隔帶的植樹除符合防眩要求外， 也應考慮景觀要求， 種植常青植物叢并注意形態(tài)的適當變化。 6) 應根據(jù)技術和景觀要求合理選定構造物的造型、色彩，使道路構造物成為對自然景觀的補充。如跨線橋、跨河橋、服務區(qū)、沿線設施等作為道路上的景點要講究藝術造型，避免單一化。 綜合綠化處理， 避免形式和內容上的單一化， 應將綠化作為誘導視線、點綴風景以及改造環(huán)境 2022-3-6694.6 縱斷面設計方法與縱斷面設圖縱斷面設計方法與縱斷面設圖v

55、一、縱斷面設計方法與步驟一、縱斷面設計方法與步驟v1準備工作v縱坡設計前，應根據(jù)中樁和水準記錄點繪出路線縱斷面圖的地面線，繪出平面直線、平曲線示意圖，寫出每個中樁的樁號和地面標高以及沿線土壤地質說明資料，并熟悉和掌握全線有關勘測設計資料，領會設計意圖和要求。2022-3-6702標注控制點 所謂控制點，就是指影響縱坡設計的高程控制點。 “控制點”可分為兩類，一類是屬于控制性的“控制點” ，控制路線縱坡設計時必須通過它或限制從其上方或下方通過。 這類控制點主要有公路路線的起終點、埡口、重要橋梁及特殊涵洞、隧道的控制標高，重要城鎮(zhèn)通過位置的標高以及受其它因素限制而使路線必須通過的控制點標高等；對于

56、城市道路控制點是指城市橋梁橋面標高控制點、立交橋橋面標高控制點、鐵路道口標高（按鐵路軌頂標高計算） 、平面交叉相交中心點控制標高、重要建筑物的地坪標高、滿足重要管線最小覆土厚度的控制標高等。第二類是屬于參考性的“控制點” ，叫經(jīng)濟點。對于山嶺重丘區(qū)的公路，除應標出控制性質的“控制點”以外，還應考慮各橫斷面上橫向填挖基本平衡的經(jīng)濟點，以降低工程造價，如圖410所示。橫斷面上的經(jīng)濟點有以下三種情況： 2022-3-6712022-3-6721)當?shù)孛鏅M坡不大時，可在中樁地面標高上下找到填方和挖方基本平衡的標高，縱坡通過此標高時，在該橫斷面上挖方數(shù)量基本等于填方數(shù)量。該標高為其經(jīng)濟點，如圖410 a

57、)。 2)當?shù)孛鏅M坡較陡時，填方往往不宜填穩(wěn)，有時坡腳伸得較遠，采用多挖少填甚至全部挖出路基的方法比砌石護坡經(jīng)濟，這時多挖少填或全挖路基的標高為經(jīng)濟點，如圖410b)。 3)當?shù)孛鏅M坡很陡，無法填方時，需砌筑擋土墻，此時寧愿全部挖出路基或深挖，該全部挖出或深挖路基的標高為其經(jīng)濟點，如圖410 c)。 當?shù)孛鏅M坡很陡,必須作擋土墻時,當采用某一設計標高使該斷面按1m長度計施工的土石方與擋土墻費用總和最省,該標高為其經(jīng)濟點。設計時“經(jīng)濟點”通常用“路基橫斷面透明模板”來確定，如圖411所示。 2022-3-6732022-3-674“路基橫斷面透明模板”可用透明描圖紙或透明膠片制成，其上按橫斷面圖

58、的比例繪出路基寬度（挖方路段尚應包括兩側邊溝的寬度）和各種不同坡度的邊坡線（上為挖方，下為填方） 。使用時將“路基橫斷面透明模板”扣在繪好地面線的橫斷面圖上，使中線重合，根據(jù)地面橫坡的大小，上下移動“模板” ，使填方和挖方面積大致相等或工程造價最經(jīng)濟，此時， “模板”上的路基頂面與該中樁的地面高之間的高差就是經(jīng)濟填挖值。 將此值按比例點繪到縱斷面圖的相應中樁位置上，即為該斷面的“經(jīng)濟點” ?？v坡線通過的經(jīng)濟點越多，則工程量就越少，投資就越省。 2022-3-6753.試坡 試坡主要是在已標出“控制點”的縱斷面圖上，根據(jù)技術標準、選線意圖，考慮各控制點和經(jīng)濟點的要求以及地形變化情況，初步定出縱坡設計線的工作。 試坡應以“控制點”為依據(jù)，照顧多數(shù)“經(jīng)濟點” 。當個別“控制點”確實無法滿足時，應對控制點重新研究，以便采取彌補措施。試坡的要點可以歸納為： “前后照顧，以點定線，反復比較，以線交點” 。 “前后照顧”就是要前后坡段通盤考慮，不能只局限在某一坡段上。 “以點定線”就是按照縱面技術標準的要求，滿足“控制點” ，參考“經(jīng)濟點” ，初步定出坡度線。 “反復比較”就是用三角板推平行線的辦法，移動坡度線，反復試坡，對各種可能的坡度線方案進行比較，最后確定既符合技術標準，又滿足控制點要求而且土石方量最省的坡度線。 “以線交點”就是將得到的坡度線延長，交