公路縱斷面條文說(shuō)明 20030928

1、8 公路縱斷面8.1 一般規(guī)定 本規(guī)定主要適用于各級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的情況。若高速公路和一級(jí)公路的中央分隔帶過(guò)寬，分離式路基或一般公路的超寬路基等，則公路縱斷面和路基設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，在利于線形設(shè)計(jì)的要求下，可根據(jù)具體情況選用適宜的位置。 本條針對(duì)路基設(shè)計(jì)標(biāo)高與洪水位關(guān)系而定，其目的是要求路基高于洪水位某一高度，以保證基本的行車條件。從路基橫斷面上看，路基邊緣位置最低，故應(yīng)以路基邊緣控制與洪水位的關(guān)系。公路縱斷面設(shè)計(jì)中，以路基設(shè)計(jì)標(biāo)高作為路基及相關(guān)部分設(shè)計(jì)的依據(jù)，當(dāng)路基設(shè)計(jì)標(biāo)高為路基邊緣標(biāo)高時(shí)，兩者與洪水位的關(guān)系是一致的；若以中央分隔帶邊緣或路中心線為設(shè)計(jì)標(biāo)高，兩者將相差一個(gè)由路拱橫坡(或由超高)引

2、起的高差，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮這個(gè)高差的影響。由于我國(guó)幅員遼闊，南北和東西地理環(huán)境差別較大，本規(guī)范表8.1.2所列設(shè)計(jì)洪水頻率僅針對(duì)一般情況，路基邊緣標(biāo)高與地下水位的關(guān)系也只作了一般性規(guī)定。在具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)公路所在地區(qū)情況，充分考慮水文環(huán)境對(duì)路基的影響。若遇特殊地質(zhì)、地理、氣候條件，尚應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)水文分析，并采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)措施。8.2 縱 坡8.2.1 各級(jí)公路的最大縱坡主要考慮載重汽車的爬坡性能和公路通行能力。一般公路偏重于考慮爬坡性能，高速公路、一級(jí)公路偏重于考慮車輛的快速安全行駛。根據(jù)交通部公路科學(xué)研究所1991年“關(guān)于縱坡與汽車運(yùn)行速度和油耗之間關(guān)系研究”實(shí)驗(yàn)分析結(jié)論及2003年公路

3、縱坡坡度與坡長(zhǎng)限制專題結(jié)論，標(biāo)準(zhǔn)中各級(jí)公路的極限縱坡是可以成立的。但隨著縱坡增大，每提高速度1km/h的油耗和每增加一噸貨物的油耗是急劇增加的，當(dāng)縱坡坡度大于7%時(shí)尤其突出。考慮到我國(guó)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)像解放和東風(fēng)這類的載重汽車仍占很大比例，所以當(dāng)汽車交通量較大時(shí)，各級(jí)公路盡量采用較小的縱坡，最大縱坡應(yīng)慎用。 高原地區(qū)公路，隨著海拔高度的增加，大氣壓力、空氣溫度密度都逐漸減小(見表8.2.2)?？諝饷芏鹊臏p小，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作狀態(tài)受到影響，從而使汽車的動(dòng)力性能受損。表8.2.2 海拔高度與空氣密度、空氣溫度、空氣充裕系數(shù)關(guān)系表 海拔高度(m)壓力、水銀柱高(mm)空氣密度(kg/m)空氣溫度

4、()沸 點(diǎn)()空氣充裕系數(shù)()0760.001.225+15.00100.001.001000674.101.112+8.5096.600.892000596.201.001+2.0093.300.803000525.800.909-4.5090.000.714000452.800.819-11.086.700.635000405.10.736-17.5083.300.56發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際燃燒的空氣量與理論上所必需的數(shù)量之比稱空氣充裕系數(shù)，表示燃燒混合物的成分。在一般條件下，汽車在空氣充裕系數(shù)為0.81.0范圍內(nèi)的混合物燃燒下作用正常，空氣充裕系數(shù)小于0.8的混合物燃燒較慢，而當(dāng)系數(shù)小于0.6時(shí)，就

5、完全不能燃燒。根據(jù)研究及試運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)字，解放牌汽車發(fā)動(dòng)機(jī)平均功率下降為：在海拔1000m處，下降11.3%；2000m處下降21.5%；3000m處下降33.3%；4000m處下降46.7%；4500m處下降52.0%?？諝饷芏茸兿。蛊嚿崞鞯目諝庵亓繙p少，因此散熱能力減低，發(fā)動(dòng)機(jī)易過(guò)熱。經(jīng)常持久使用低檔，特別容易使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，并使汽車水箱中的水易沸騰而破壞冷卻系統(tǒng)。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析，確定當(dāng)海拔高度超過(guò)3000m時(shí)，考慮縱坡折減。本條文中給出的高原縱坡折減值，不要求作嚴(yán)格的控制，而只作為指導(dǎo)的依據(jù)。8.2.3 路面排水是由路面橫坡和路線縱坡組合的合成坡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本規(guī)范首先在橫向排水不暢

6、的路段，對(duì)路線提出縱坡要求；其次，在小于0.3%縱坡的路段，對(duì)路面排水提出措施要求。最終目的是要求無(wú)論在哪一種情況下都要有保證排水的合成縱坡。8.2.4 關(guān)于橋上縱坡的規(guī)定主要是從橋梁結(jié)構(gòu)受力和構(gòu)造方面考慮，而引道縱坡規(guī)定則主要從行車要求上考慮與橋上保持一定距離的相同縱坡。本條規(guī)定在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋型、結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和構(gòu)造要求，選用合適的橋上縱坡。在市鎮(zhèn)及其附近混合交通繁忙的路段，橋上和引道縱坡的規(guī)定還考慮到非機(jī)動(dòng)車的爬坡能力，其縱坡規(guī)定是應(yīng)嚴(yán)格遵守的。 汽車排氣中的廢氣量，上坡坡度以接近3%為界限有急劇增加的傾向。對(duì)需要以機(jī)械換氣的隧道，一般來(lái)說(shuō)，最大縱坡最好小于3%。對(duì)不需要機(jī)械通風(fēng)的短

7、隧道來(lái)說(shuō)，其坡度雖然不一定要限制在3%，但一般認(rèn)為坡度越大，隧道通行能力就越低；另一方面較陡的縱坡會(huì)使車速降低而需設(shè)置爬坡車道，這將使工程費(fèi)用增大。故本次規(guī)范修訂，規(guī)定高速公路、一級(jí)公路的中、短隧道最大縱坡不宜大于4%。短于100m的隧道，其縱坡按路線規(guī)定執(zhí)行。隧道進(jìn)出口由于光線的劇烈變化，公路寬度以及平、縱線形變化，造成行車環(huán)境的改變，是事故多發(fā)地設(shè)，因此保持洞內(nèi)和洞外各3秒行程內(nèi)的平、縱線形相一致是必要和必須的。8.2.6 在非汽車交通占較大比例的情況下，采用縱坡的大小尚應(yīng)考慮坡段的長(zhǎng)短，如果坡段較短，非汽車交通通行不會(huì)形成阻塞和擁擠現(xiàn)象，縱坡可以采用適宜非汽車交通爬坡能力的較大坡度。反之

8、，應(yīng)采用較小坡度。8.2.7 公路縱斷面設(shè)計(jì)，即使完全符合最大縱坡、坡長(zhǎng)限制及緩和坡段的規(guī)定，還不能保證使用質(zhì)量。不少路段雖然單一陡坡并不大，甚至也有緩和坡段，但由于平均縱坡較大，上坡使用低速檔較久，易致車輛水箱開鍋。下坡則因剎車發(fā)熱、失效而導(dǎo)致事故發(fā)生。因此，有必要控制平均縱坡。這樣既可保證路線長(zhǎng)度的平均縱坡不致過(guò)陡，也可以免除局部地段所使用過(guò)大的平均縱坡。當(dāng)平均縱坡極限值為5.5%時(shí)，可以保證行車質(zhì)量的路段長(zhǎng)度小于67km。規(guī)定所控制的路段過(guò)長(zhǎng)，能導(dǎo)致陡坡集中，如規(guī)定過(guò)短，又將導(dǎo)致局部路段因平均縱坡的限制而引起工程量過(guò)分增加的情況。經(jīng)對(duì)汽車上、下坡均未反映有問(wèn)題的路段和汽車上坡以二擋為主有

9、開鍋現(xiàn)象路段以及汽車上坡開鍋下坡有剎車發(fā)熱失效現(xiàn)象路段綜合分析結(jié)果，認(rèn)為3km可以作為長(zhǎng)度控制來(lái)用。在一般情況下，為安排2km 6%的坡段加1km 4.5%的坡段或者1.5km 6.5%的坡段加1.5km 4.5%的坡段，則平均縱坡既不超過(guò)5.5%，而且各坡段均處于安全行駛、上坡用三檔占多數(shù)的較好的行車條件。所以本規(guī)范規(guī)定“任意連續(xù)3km路段的平均縱坡不宜大于5.5%”。這也是經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，供測(cè)設(shè)人員參考。8.3 坡 長(zhǎng)8.3.1 縱坡變換頻繁，尤其是縱坡短促起伏，駕駛員需頻繁換檔，易導(dǎo)致駕駛疲勞。換檔引起能量、油料和時(shí)間的損失，加速齒輪、離合器和輪胎的磨耗。同時(shí)，在變坡的凹型、凸型豎曲線處，造成

10、超重、失重，特別在車速較高時(shí)，使乘客很不舒適?？v斷面一般由豎曲線直坡段豎曲線組成。日、美等國(guó)僅僅規(guī)定豎曲線最小長(zhǎng)度而沒(méi)有對(duì)縱坡最小長(zhǎng)度做出明確規(guī)定，實(shí)際上縱坡最小長(zhǎng)度至少應(yīng)能滿足設(shè)置豎曲線的需要。鑒于國(guó)內(nèi)公路設(shè)計(jì)，相對(duì)于平面而言，縱面更多地突出工程經(jīng)濟(jì)性而采用短縱坡較多，因此限制最小縱坡長(zhǎng)對(duì)線形設(shè)計(jì)無(wú)疑是必要的。路線規(guī)范(94)規(guī)定的最小坡長(zhǎng)，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)是基本合適的，但各地也反映嫌偏短。通過(guò)國(guó)內(nèi)已建或在建項(xiàng)目的調(diào)研資料統(tǒng)計(jì)分析，本次規(guī)范修訂提出最小坡長(zhǎng)一般值納入規(guī)范。在交通部公路科研所1991年縱坡與汽車運(yùn)行速度和油耗之間關(guān)系的研究以及2003年公路縱坡坡度與坡長(zhǎng)限制專題研究中，根據(jù)東風(fēng)和解放

11、兩種車型在不同縱坡上的試驗(yàn)結(jié)果，載重汽車在縱坡上行駛時(shí)存在一個(gè)穩(wěn)定車速，與之相對(duì)應(yīng)的有一個(gè)穩(wěn)定坡長(zhǎng)。從運(yùn)行質(zhì)量看，縱坡長(zhǎng)度不宜超過(guò)穩(wěn)定坡長(zhǎng)，而穩(wěn)定坡長(zhǎng)的長(zhǎng)短則取決于車輛動(dòng)力性能、駛?cè)肫碌赖男熊囁俣群推马斠筮_(dá)到的速度。車輛動(dòng)力性能越好，上坡道起始速度越高，坡頂要求速度越低，則穩(wěn)定坡長(zhǎng)就越長(zhǎng)。根據(jù)不同等級(jí)公路上實(shí)際觀測(cè)到的載重汽車運(yùn)行速度(列于表)和今后汽車工業(yè)的發(fā)展，將85%位載重汽車車速作為起始速度，15%位載重汽車速度作為坡頂速度，結(jié)合減速?zèng)_坡的坡長(zhǎng)與車輛運(yùn)行速度變化的關(guān)系(見圖)，并考慮車輛實(shí)際上坡行駛時(shí)車速要比沖坡試驗(yàn)時(shí)略小的調(diào)查結(jié)果和汽車工業(yè)發(fā)展的需要，提出了坡長(zhǎng)建議值。 表8.3.

12、1 85%位與15%位載重汽車車速調(diào)查表 設(shè)計(jì)行車速度 (km/h)85%位車速 (km/h)15%位車速 (km/h)12085881007550806040605030404030303020速度(km/h)7060504030201001 2 3 4 5 6 7 8 91正常行駛2減速上坡 圖8.3.1 減速上坡和正常行駛時(shí)速度與坡度的關(guān)系圖8.4 爬坡車道8.4.1 爬坡車道的設(shè)置是陡坡路段坡長(zhǎng)受限制后的補(bǔ)充措施，即在陡坡路段滿足坡長(zhǎng)限制的規(guī)定后，行車速度和通行能力仍不能滿足正常要求時(shí)，需考慮設(shè)置爬坡車道。公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范(94)規(guī)定了高速公路、一級(jí)公路設(shè)置爬坡車道的條件。對(duì)于雙車道二

13、級(jí)公路，從汽車行駛狀態(tài)看，由于超車、會(huì)車比較頻繁，若上坡路段低速重車擠占行車道，將導(dǎo)致公路交通的擁塞和延誤。因此本次規(guī)范修訂，提出二級(jí)公路設(shè)置爬坡車道規(guī)定。是否設(shè)置爬坡車道，需要考慮多種控制因素。規(guī)范中僅給出了必須考慮的最低限度的控制因素，在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)公路的實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析論證。8.4.2 是設(shè)爬坡車道還是減緩縱坡減短坡長(zhǎng)，應(yīng)進(jìn)行工程效益分析比較。改建工程對(duì)長(zhǎng)大縱坡路段，應(yīng)進(jìn)行充分的交通現(xiàn)狀調(diào)查，必要時(shí)宜進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交通延續(xù)觀測(cè)，以論證確定是設(shè)置爬坡車道還是根本改善主線縱坡。對(duì)于隧道、大橋、高架構(gòu)造物及深挖方路段，是否設(shè)置爬坡車道，不僅要以工程費(fèi)用增加多少來(lái)衡量，也應(yīng)考慮對(duì)通行能力影響的

14、大小。如果對(duì)通行能力降低較多，甚至有可能造成阻塞，即使工程費(fèi)用增加較大，也應(yīng)考慮設(shè)置爬坡車道。8.4.3 爬坡車道的超高坡度是按爬坡車道的行車速度確定的，因爬坡車道行車速度低于主線行車速度，故爬坡車道的超高小于主線的超高。爬坡車道起、終點(diǎn)漸變段長(zhǎng)度，本次規(guī)范修訂參照澳大利亞經(jīng)驗(yàn)值；爬坡車道終點(diǎn)附加長(zhǎng)度與原規(guī)范基本一致。爬坡車道在縱斷面上的布設(shè)形式如圖所示：全寬度的爬坡車道終點(diǎn)漸變段終點(diǎn)附加段駛?cè)胍暰嗥瘘c(diǎn)漸變段坡 頂 圖 山區(qū)的典型爬坡車道當(dāng)設(shè)置長(zhǎng)爬坡車道費(fèi)用很高時(shí)，可考慮在縱坡的中部設(shè)一段短爬坡車道；或者在縱坡的1/3和2/3處分別設(shè)置兩段短爬坡車道。短爬坡車道長(zhǎng)450m。分、匯流端漸變段長(zhǎng)度

15、按規(guī)范8.4.6條執(zhí)行。8.5 合成坡度8.5.1 將合成坡度限制在某一范圍之內(nèi)的目的是盡可能地避免陡坡與急彎的組合對(duì)行車產(chǎn)生的不利影響。關(guān)于最大合成坡度的限值如何來(lái)確定，迄今為止，在理論計(jì)算上尚無(wú)確切的方法，一般是用粗略地橫向和縱向受力分析計(jì)算，再根據(jù)公路等級(jí)和地形類別確定最大允許值。由車輛橫向和縱向受力分析得出曲線路段上設(shè)計(jì)縱坡的限值為： V2iz jmax- ih 13gR式中：iz 曲線路段設(shè)計(jì)縱坡； jmax規(guī)定的最大縱坡； V計(jì)算行車速度，km/h； g重力加速度，取10； R平曲線最小半徑； ih最大超高橫坡。則合成縱坡按下式計(jì)算：iH =i h2 + i Z2根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)

16、準(zhǔn)中給出的V、jmax、R和ih，由上式計(jì)算的iH如表8.5.1，經(jīng)歸類取整得到采用值。表8.5.1 合 成 縱 坡 計(jì) 算 表 公 路 等 級(jí)高 速 公 路、一 級(jí) 公 路二、三、四級(jí)公路設(shè)計(jì)速度（km/h）12010080608060403020最大縱坡jmax(%)345656789最大超高橫坡ih(%)1010101088888平曲線最小半徑R (m)10007004002004002001006530jh (%)1.101.101.231.380.981.100.980.850.82iZ (%)1.902.903.774.624.024.896.027.158.18計(jì)算值iH (%)

17、10.2010.4010.6911.008.959.3810.0010.7011.40采用值iH (%)10.0010.0010.5010.509.009.5010.0010.0010.008.5.2 合成縱坡的方向一般是斜向路基邊緣，某些情況下，會(huì)給行車帶來(lái)危險(xiǎn)。冬季路面有積雪、結(jié)冰的地區(qū)，車輛橫移性增大；自然橫坡陡峻的傍山路段，斜滑后果嚴(yán)重；非汽車交通比率高的路段，斜移將對(duì)非機(jī)動(dòng)車造成較大危害。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)多方面考慮，對(duì)由斜移形成斜滑易造成嚴(yán)重后果的路段，以采用較小合成坡度8%為宜。8.5.3 合成坡度還關(guān)系到路面排水問(wèn)題，合成縱坡過(guò)小則排水不暢，路面積水易使汽車滑移，前方車輛濺水造成

18、的水幕影響通視，使行車中易發(fā)生事故。為此，應(yīng)保證路面有0.30.5%的合成坡度。合成坡度較小時(shí)，必須在排水設(shè)計(jì)上多加考慮。8.5.4 已知橫向坡度和縱向坡度的路段，其合成坡度是否符合規(guī)定，可以用合成坡度計(jì)算公式來(lái)檢查。但是，為簡(jiǎn)化起見，可以應(yīng)用“合成坡度臨界線圖”，在圖中查出與橫向坡度和縱向坡度相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，該點(diǎn)如在豎橫軸與臨界線之間或在臨界線上，設(shè)計(jì)就可以采用。8.6 豎 曲 線8.6.1 當(dāng)汽車行駛在縱坡變坡點(diǎn)時(shí)，為了緩和因車輛動(dòng)能變化而產(chǎn)生的沖擊和保證視距，必須插入豎曲線。豎曲線一般采用圓曲線和二次拋物線兩種。由于豎曲線的前后坡差很小，拋物線呈非常平緩的線形，因曲率變化較小，所以實(shí)際上同圓曲線幾乎相同。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可根據(jù)計(jì)算的方便，采用拋物線或圓曲線。本規(guī)范表8.6.1中的豎曲線半徑，對(duì)于拋物線是指曲率最大處(拋物線頂點(diǎn))的曲率半徑，對(duì)于圓曲線是指圓弧半徑。其曲線要素如下：1 拋物線L=R或R=L/T=L/2E=(T/4)M=E豎曲線上任一點(diǎn)豎距常用下式： l lh = 或 h