公路設計規(guī)范

1、第三章 縱斷面設計【本章學習要點】 本章主要學習縱斷面線形設計的基本方法，標準的有關規(guī)定和要求，掌握縱斷面設計成果。沿著公路中線豎直剖切然后展開即為公路的縱斷面。由于自然因素的影響以及經(jīng)濟性要求 , 路線縱斷面總是一條有起伏的空間線. 縱斷面圖是公路縱斷面設計的主要成果, 也是公路設計的技術(shù)文件之一. 把公路的縱斷面圖與平面圖結(jié)合起來, 就能準確地定出公路的空間位置 .在縱斷面圖上有兩條主要的線: 一條是地面線, 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, 反映了沿著中線地面的起伏變化情況; 另一條是設計線 , 它是設計人員經(jīng)過技術(shù)上、經(jīng)濟上以及美學上等多方面比較后定出的一條具有規(guī)則

2、形狀的幾何線, 反映了公路路線的起伏變化情況. 縱斷面設計線是由直線和豎曲線組成的 . 直線 （ 即均勻坡度線）有上坡和下坡 , 是用坡度和水平長度表示的 . 直線的坡度和長度影響著汽車的行駛速度和運輸?shù)慕?jīng)濟以及行車的安全，它們的一些臨界值的確定和必要的限制，是以通行的汽車類型及行駛性能來決定的。在直線的坡度轉(zhuǎn)折處為平順過度要設置豎曲線，按坡度轉(zhuǎn)折形式的不同，豎曲線有凹有凸，其大小用半徑和長度表示。路線縱斷面圖上的設計標高，即路基設計標高，規(guī)范規(guī)定如下：1、 1、新建公路的路基設計標高高速公路和一級公路采用中央分隔帶的外側(cè)邊緣標高；二、三、四級公路采用路基邊緣標高，在設置超高、加寬地段為設超高

3、、加寬前該處邊緣標高。2、 2、改建公路的路基設計標高一般按新建公路的規(guī)定辦理，也可視具體情況而采用行車道中線處的標高?？v斷面設計的主要任務就是根據(jù)汽車的動力特性、公路等級、地形、地物、水文地質(zhì)，綜合考慮路基穩(wěn)定、排水以及工程經(jīng)濟性等，研究縱坡的大小、長短、豎曲線半徑以及與平面線形的組合關系，以便達到行車安全迅速、運輸經(jīng)濟合理及乘客感覺舒適的目的。第一節(jié) 縱坡及坡長設計-、汽車行駛與公路縱坡的關系（一）汽車行駛要求汽車行駛的牽引力來源于汽車的發(fā)動機，發(fā)動機將燃料燃燒所放出的熱能轉(zhuǎn)化為機械能； 汽車行駛的阻力有空氣阻力、 滾動阻力、 坡度阻力和慣性阻力， 要保證汽車正常行駛，牽引力必須大于或等于

4、各項阻力之和；但汽車牽引力發(fā)揮受輪胎和路面之間摩阻力限制，如果輪胎和路面之間摩阻力不夠大時，牽引力就不可能發(fā)揮作用，車輪只能空轉(zhuǎn)打滑，所以汽車的牽引力又受驅(qū)動輪與路面之間摩阻力的限制。當路面阻力較大時，汽車行駛條件較差，當路面阻力超過一定限度，汽車將無法行駛。（二 ）汽車在坡道上的行駛要求1. 縱坡度力求平緩；2. 陡坡宜短，長坡道的縱坡度應加以嚴格限制；3. 縱坡度的變化不宜太多，尤其應避免急劇起伏變化，力求縱坡均勻。、最大縱坡、最小縱坡和坡長限制（一 ）最大縱坡在高差較大的地區(qū)，坡度越大，公路里程就越短，一般來說工程數(shù)量也越省；但由于 汽車的牽引力有一定的限度，故縱坡不能采用太大，必須對縱

5、坡加以限制。最大縱坡是公 路縱坡設計的極限值，是縱斷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(zhì)量、行車安全以及運營成本和工程的經(jīng)濟。汽車沿陡坡行駛時，因升坡阻力增加而增大牽引力，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，使行駛無力以至發(fā)動機熄火，使行駛條件惡化。汽車下 坡時制動次數(shù)增加，制動器易發(fā)熱而失靈，駕駛員心理緊張，也容易發(fā)生車禍。因此從行 車安全考慮對最大縱坡必須加以限制。1.確定最大縱坡應考慮的因素1）汽車的動力性能：考慮公路上行駛的車輛，按汽車行駛的必要條件和充分條件來 確定。2）公路等級：不同的公路等級要求的行車速度不同；公路等級越

6、高、行車速度越大， 要求的縱坡越平緩。3）自然因素：公路所經(jīng)過的地形、海拔高度、氣溫、雨量、濕度和其它自然因素， 均影響汽車的行駛條件和上坡能力。2 .最大縱坡的確定最大縱坡是各級公路縱坡限制值，只有在山嶺區(qū)路線特別困難時采用。如表3-1所示 表3-1公路最大縱坡設計速度（Km/h）1201008060403020最大縱坡（）34567893 .縱坡折減1）高原縱坡在海拔3000米以上的高原地區(qū)，因為空氣稀薄而使汽車輸出功率降低，相應降低了 汽車的爬坡的性能；止匕外，在高原地區(qū)行車，大氣壓強低水箱易開鍋；所以，各級公路的 最大縱坡應按表3-2的規(guī)定折減；最大縱坡折減后，如小于 4%寸，仍采用4

7、%表3-2高原縱坡折減海拔高度（mm30004000>400050005000以上折減值（%1232）橋梁隧道縱坡大、中橋上的縱坡不宜大于4%橋頭引道縱坡不宜大于5%位于市鎮(zhèn)附近非汽車交 通量較大的地段，橋上及橋頭引道縱坡均不得大于 3%小橋涵縱坡隨路線。隧道內(nèi)的縱坡不應大于3%并不彳#小于0.3%;獨立的明洞和長度小于50米的隧道可 不受上述限制。3）非汽車交通量較大的路段縱坡非汽車交通量較大的路段縱坡，應根據(jù)具體情況將縱坡放緩；平原微丘區(qū)一般不大于 2% 3%山嶺重丘區(qū)一般不大于 43 5%（二）最小縱坡為使公路上行車快速、安全和暢通，希望公路縱坡設計的小一些，但是，在長路塹低 填方

8、以及其它橫向排水不暢通的地段，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、以及其他橫向排水不暢的路段，均應采用不小于0.3%的縱坡。當必須設計水平坡（0%或小于0.3%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。（三）坡長限制1 .最大坡長的限制公路縱坡的大小及坡長對汽車正常行駛影響很大。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，縱坡越陡，坡長越長，對行車的 影響越大。標準對各級公路不同陡坡的最大坡長加以限制見表3-3。表3-3各級

9、公路縱坡長度限制弋弋十速度J飛長，縱域度（戈乂12 口心10W日”6蚱40小30,2”+>縱坡tJ 坡度口 國）中3r100011 口妙120”P/V7008QW9QQQ10DO4311QW11QQ21S0DP5/700P300*3900P90 口甲100W500小&00T 口 0口70”800PP500P50口一600Q酎Q30W400+9口P20 口一300410爐2002 .陡坡組合坡長當連續(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；其連續(xù)陡坡最短坡長應大于規(guī)范規(guī)定最小坡長。公路縱坡設計時，當連續(xù)陡坡有幾個不同坡度值的坡段組合而成時，相鄰

10、坡段長度應按限制的規(guī)定進行坡長折算，例如：某山嶺區(qū)三級公路，第一坡段縱坡度為7%長度為200ml即占坡長限制的2/5;第二坡段縱坡度為6%長度為200m即占坡長限制的2/7; 第一坡段、第二坡段設計完后還剩：1 2/5 2/7 = 31.43/100,若第三坡段采用4%勺坡度，第三段坡長最長采用（31.43/ 100） X1100=345.71m,這時就把100%勺坡長值全用完了， 在使用坡長限制的縱坡度時，坡長只能小于或等于100%勺坡長限制，一般情況下，應留有一定的余地。3 .最小坡長限制最小坡長限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮。如果坡長過短，使變坡點增多， 汽車行駛在連續(xù)起伏地段產(chǎn)生

11、增重與減重的頻繁變化，導致感覺不舒適，車速越高感覺越 突出，而且路容美觀、相鄰兩豎曲線的設置和縱斷面的視距等也要求坡長不能太短。為使 縱斷面線形不至于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，應對縱坡 的最小長度做出限制。最小坡長通常以設計速度行駛915s的行程作為規(guī)定值。標準規(guī)定，各級公路最小坡長如表 3-4所示。表3-4公路最小坡長設計速度（km/h）1201008060403020最小坡長（m）30025020015012010060二、緩和坡段在縱斷面設計中，當陡坡長度達到限制坡長時，應安排一段緩坡，用以恢復在陡坡上 降低的速度。同時從下坡安全考慮，設計一段緩坡也是非常必要

12、的。緩和坡段的具體位置 應結(jié)合縱向地形考慮路線的平面線形要素。不同等級的公路其緩和坡度不同，對于越嶺公 路標準規(guī)定緩和坡段的縱坡應不大于 3%其長度應不得小于最小坡長要求。三、平均縱坡平均縱坡是指一定長度的路段縱向所克服的高差與該路段長度的比。平均縱坡是衡量 路線線形設計質(zhì)量的重要指標之一。根據(jù)對山區(qū)公路行車的實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有時雖然公路縱坡設計完全符合最大縱坡、坡 長限制及緩和坡長的規(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, 汽車上坡用二擋時間較長，發(fā)動機長時間發(fā)熱，易導致汽車水箱沸騰、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，加之駕駛員心理過分

13、緊張，極 易發(fā)生事故。因此，從汽車行駛方便和安全出發(fā)，合理運用最大縱坡、坡長限制及緩和坡 段的規(guī)定，還應控制平均縱坡。平均縱坡與坡道長度有關，還與相對高差有關。標準規(guī)定二、三、四級公路越嶺 路線連續(xù)上坡（或下坡）路段，相對高差為 200m- 500m時，平均縱坡不應大于5.5%;相 對高差大于500m時，平均縱坡不應大于5%并注意任意連續(xù)3km路段的平均縱坡不宜大 于 5.5% o四、合成坡度公路在平曲線地段，若縱向有縱坡并橫向有超高時，則最大坡度既不在縱坡上，也不 在橫向超高上，而是在縱坡和超高的合成方向上，這個最大的坡度稱之為合成坡度，又叫 作流水線坡度。如圖3-1所示。合成坡度可按矢量關

14、系或勾股定理關系導出：圖3- |合成坡度示意i 合=由2 +ib2式中：i合一合成坡度i一公路平曲線處的縱坡i b 一公路平曲線處的超高橫坡度 。汽車在有合成坡度的地段行駛，若合成坡度過大，當車速過慢或汽車停在彎道上時， 汽車可能沿合成坡度的方向產(chǎn)生側(cè)滑；同時若遇急彎陡坡，汽車可能沿合成坡度方向沖出 彎道之外而造成事故；止匕外，當合成坡度較大時，還會造成汽車傾斜、貨物偏重，致使汽 車傾倒。因此，我國標準規(guī)定了各級公路的最大容許合成坡度見表3-5。最大合成坡度是控制極限值，一般情況應留有一定的余地。在縱斷面設計拉坡時，縱坡的確定必須考慮滿足合成坡度的要求。當陡坡與小半徑平曲線相重疊時，在條件許可

15、的情況下，以采用較小的合成坡度為宜 特別是在下述情況時合成坡度必須小于 8%。1 .冬季路面有積雪、結(jié)冰地區(qū)；2 .自然橫坡較陡峻的傍山路段；3 .非汽車交通量比率高的路段。表3-5公路最大合成坡度公路等級高速公路一二三四設計速 度(km/h)1201008010080608060403020合成坡度值(%)10.010.010.510.010.010.59.010.09.510.010.0各級公路的最小合成坡度不宜小于 0.5%。在超高過渡的變化處，合成坡度不應設計 成0% 。當合成坡度小于0.5%時，應采取綜合排水措施，以保證路面排水暢通。第二節(jié) 豎曲線當縱斷面上兩條坡度不同的相鄰縱坡線相

16、交時，就出現(xiàn)了轉(zhuǎn)坡點(變坡點)。汽車在 轉(zhuǎn)坡點上行駛不順適，故在轉(zhuǎn)坡點處都必須用曲線將前后兩條相鄰縱坡線順適連接起來以 適應行車的需要，這條連接兩縱坡線的曲線(二次拋物線)叫豎曲線。豎曲線分凸形豎曲 線和凹形豎曲線兩種形式。所以縱斷面設計線是由直坡段和豎曲線組成 。一、豎曲線如圖3-2所示，。為轉(zhuǎn)坡點，前坡段縱坡ii,后坡段縱坡i2,則相鄰兩坡度的差為 行 ii-i 2 ,上坡時取正值，下坡時取負值。當i 1- i 2為正值時，則為凸形豎曲線。當i 1- i 2 為負值時，則為凹形豎曲線。我國采用二次拋物線形作為豎曲線。設拋物線頂點半徑為R;豎曲線長：L = R豎曲線切線長：T= T a =T

17、bL/2 =T2豎曲線的外距：E = 12R豎曲線上任意點至相應切線的距離2R式中：l 一為豎曲任意點至豎曲線起點（終點）的距離，m； R一為豎曲線的半徑，mYi iLTbMA'LXQ圖3-2豎曲線計算圖示二、豎曲線的最小半徑（一）豎曲線最小半徑的確定1 .凸形豎曲線極限最小半徑確定考慮因素1）緩和沖擊汽車行駛在豎曲線上時，產(chǎn)生徑向離心力，使汽車在凸形豎曲線上重量減小，所以確 定豎曲線半徑時，對離心力要加以控制。2）經(jīng)行時間不宜過短當豎曲線兩端直線坡段的坡度差很小時，即使豎曲線半徑較大，豎曲線長度也有可能 較短，此時汽車在豎曲線段倏忽而過，沖擊增大，乘客不適；從視覺上考慮也會感到線形

18、突然轉(zhuǎn)折。因此，汽車在凸形豎曲線上行駛的時間不能太短，通?？刂破囋谕剐呜Q曲線 上行駛時間不得小于3秒鐘。3）滿足視距的要求汽車行駛在凸形豎曲線上，如果豎曲線半徑太小，會阻擋司機的視線。為了行車安全, 對凸形豎曲線的最小半徑和最小長度應加以限制。2 .凹形豎曲線極限最小半徑確定考慮因素1）緩和沖擊：在凹形豎曲線上行駛重量增大；半徑越小，離心力越大；當重量變化程度達到一定時， 就會影響到旅客的舒適性，同時也會影響到汽車的懸掛系統(tǒng)。2）前燈照射距離要求汽車行駛在凹形豎曲線上時，也同樣存在視距問題。對地形起伏較大地區(qū)的路段，在夜間 行車時，若半徑過小，前燈照射距離過短，影響行車安全和速度；在高速公路

19、及城市道路上有 許多跨線橋、門式交通標志及廣告宣傳牌等，如果它們正好處在凹形豎曲線上方，也會影響駕 駛員的視線。3）跨線橋下視距要求為保證汽車穿過跨線橋時有足夠的視距，汽車行駛在凹形豎曲線上時，應對豎曲線最 小半徑加以限制。4）經(jīng)行時間不宜過短汽車在凹形豎曲線上行駛的時間不能太短，通?？刂破囋诎夹呜Q曲線上行駛時間不得小于3秒鐘總之，無論是凸形豎曲線還是凹形豎曲線都要受到上述緩和曲線、視距及行駛時間三 種因素控制。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須的豎曲線半徑的 最小值，該值只有在地形受限制迫不得已時采用。通常為了使行車有較好的舒適條件，設 計時多采用大于極限最小半徑1.52

20、.0倍，該值為豎曲線一般最小值。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，這樣容易使駕駛員產(chǎn) 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。我國按照汽車在豎曲線 上以設計速度行駛3s行程時間控制豎曲線最小長度。各級公路的豎曲線最小長度和半徑 規(guī)定如表3-6所列，在豎曲線設計時，不但保證豎曲線半徑要求，還必須滿足豎曲線最小 長度規(guī)定。表3-6公路豎曲線最小半徑和豎曲線最小長度設計速度(Km/h)1201008060403020凸形豎 曲線半 徑(m)極限最 小值11000650030001400450250100一般最 小值1700010000450

21、02000700400200凹形豎 曲線半 徑(m)極限最 小值4000300020001000450250100一般最 小值6000450030001500700400200豎曲線最小長度(m)100857050352520三、豎曲線的設計和計算(一)豎曲線設計選用豎曲線半徑時，為獲得更好的視覺效果，還應將豎曲線半徑選擇大一些，使視覺 上感到舒適暢順。從視覺觀點考慮的豎曲線半徑為表3-6所列一般最小值的1.54.0倍常用的視覺觀點考慮的豎曲線最小半徑見表3-7。表3-7從視覺觀點所需的豎曲線最小半徑設計速度(km/h)豎曲線半徑(m)凸形凹形1202000012000100160001000

22、08012000800060900060004030002000相鄰豎曲線銜接時應注意：1 .同向豎曲線：特別是兩同向凹形豎曲線間如果直線坡段不長，應合并為單曲線或復 曲線形式的豎曲線，避免出現(xiàn)斷背曲線。2 .反向豎曲線：反向豎曲線間應設置一段直線坡段，直線坡段的長度一般不小于設計 速度的3秒行程。以使汽車從失重(或增重)過渡到增重(失重)有一個緩和段。3 .豎曲線設置應滿足排水需要。若鄰縱坡之代數(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。(二)豎曲線計算1 .計算豎曲線的基本要素：豎曲線長：L、切線長：T、外距：E2 .計算豎曲線的起、終點的

23、樁號豎曲線的起點的樁號=變坡點的樁號一T豎曲線的終點的樁號=變坡點的樁號+T3 .計算豎曲線上任意點切線標高及改正值 2切線標高=變坡點的標高土 S i ;改正值：y=-x2R4 .計算豎曲線上任意點設計標高某樁號在凸形豎曲線的設計標高 =該樁號在切線上的設計標高 -y某樁號在凹形豎曲線的設計標高=該樁號在切線上的設計標高 +y例3-1：某山嶺區(qū)二級公路，變坡點樁號為 K3+030 .00 ,高程為427.68 ,前 坡為上坡,i產(chǎn)+5%,后坡為下坡，i2= 4%,豎曲線半徑R=2000m試計算豎曲線諸要 素以及樁號為K3+000.00和K3+100.00處的設計標高。5 )計算豎曲線要素3

24、= i i - i 2 = 5% ( -4%) =0.09 所以該豎曲線為凸形豎曲線曲線長：L = R 32000。09 = 180 m切線長：T = L/2 =180 / 2 = 90m 22外距：E =匚= 90 = 2.03 m2R 2 20002)豎曲線起、終點樁號豎曲線起點樁號=(K3+030.00) 90 = K2+940.00豎曲線終點樁號=(K3+030.00) + 90 = K3 +120.003)K3+000.00、K3+100.00的切線標高和改正值K3+000.00 的切線標高=427.68 (K3+030.00 K3+000.00) 乂 5%= 426.18m(K3

25、000.00 -K2 940.00)2K3+000.00 的改正值 = =0.90 m2 2000K3+100.00 的切線標高=427.68 (K3+100.00 K3+030.00) M%= 424.88m 2K3+100.00 的改正值=(一+120.00一。+100.00) = 0.1 0m4)K3+000.00 和 K3+100.00 的設計標高K3+000.00 的設計標高=426.18 0.9 = 425.28mK3+100.00 的設計標高=424.88 0.1 =424.78 m第三節(jié)爬坡車道爬坡車道是陡坡路段正線行車道外側(cè)增設的供載重車行駛的專用車道。（一）（一） 設置爬坡

26、車道的條件我國規(guī)范規(guī)定：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，可在上坡方向行車道 右側(cè)設置爬坡車道。1、沿上坡方向載重汽車的行駛速度降低到表 3-8的人允許最低速度以下時，可設置 爬坡車道。2、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。爬坡車道設計通行能力的計算方法與正線的通行能力計算方法相同。對需設置爬坡車道的路段，應與改善正線縱坡不設爬坡車道的方案進行技術(shù)經(jīng)濟比 較；對隧道、大橋、高架構(gòu)造物及深挖路段，當因設置爬坡車道使工程費用增加很多時， 經(jīng)論證爬坡車道可以縮短或不設；對雙向六車道高速公路可

27、不另設爬坡車道，將外側(cè)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， 計算行車速度一般在 80Km/h以下，是否設置爬坡車道，必須在上述條件下，從公路建設 的目的、服務水平、工程建設投資規(guī)模等綜合分析比較后確定。表3-8上坡方向允許最低速度設計速度（Km/h）1201008060容許最低速度（Km/h）60555040（二）爬坡車道的設計（一）（一）橫斷面組成1.0爬坡車道設于上坡方向正線行車道右側(cè)，如圖 3-4所示。爬坡車道的寬度為3.5m包 括設于其左側(cè)路緣帶的寬度0.5m。3.5-0.5正線爬坡車道圖3-4 爬坡車道橫斷面組成爬坡車道的

28、路肩和正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正線的安全標準要求設計，一般為 1.0 m,而土路肩寬度 以按正線要求設計為宜。窄路肩不能提供停車使用，在長而連續(xù)的爬坡車道路段上，其右側(cè)應按規(guī)定設置緊急停車帶。（二）橫坡度如上所述，因為爬坡車道的行車速度比正線小，為了行車安全起見，高速公路正線超高坡度于爬坡車道的超高坡度之間的對應關系見表3-9所示表3-9爬坡車道的超高坡度正線的超高橫坡1098765432爬坡車道的超高橫坡 532超高坡度的旋轉(zhuǎn)軸為爬坡車道內(nèi)側(cè)邊緣線若爬坡車道位于直線路段時，其橫坡度的大小同正線路拱坡度，采用直線式橫坡，坡向向外.另

29、外，爬坡車道右側(cè)路肩的橫坡度大小和坡向，參照正線與右側(cè)路肩之間關系的有關規(guī) 定確定.（三）平面布置與長度爬坡車道的平面布置如圖3-5所示.其總長度由起點處漸變段長度 L1、爬坡車道的長 度L和終點處附加長度L2組成.正級路緣帶爬坡車道 起點Li =45m60mL2圖3-5爬坡車道的平面布置起點處漸變段長度L1用來使正線車輛駛離正線而進入爬坡車道，其長度一般取45 m. 爬坡車道的長度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，找出小于允許最低速度的路段，從而得到需設爬坡車道的路段.爬坡車道終點處附加長度 L2用來供車輛駛?cè)胝€前加速至允許最低速度，其值與附

30、加 段的縱坡度有關，見表3-10規(guī)定,該附加長度包括終點漸變段長度 60 m在內(nèi).表3-10爬坡車道終點處附加長度附加段的縱坡下坡平坡上坡0.51.01.52.0附加長度m150200250300350400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容易辨認并與正線連接順適的地點.第四節(jié)第四節(jié)公路平、縱線形組合設計公路的空間線形是指由公路的平面線形和縱斷面線形及橫斷面所組成的空間帶狀結(jié)構(gòu)物；公路設計是從路線規(guī)劃開始的，然后經(jīng)選線、平面線形設計、縱斷面設計和平縱線形組合設計，最終以平、縱、橫組合的立體線形展現(xiàn)出來。汽車行駛過程中，駕駛員所選擇的實際

31、行車速度是他對立體線形的判斷作出的，因此，設計中不僅僅滿足平面、縱斷面線形標準，還必須滿足公路空間線形視覺的連續(xù)性，并有足夠的舒適感和安全感。一、視覺分析（一 ）視覺分析的意義公路設計除應考慮自然條件、汽車行駛力學的要求外，還要把駕駛員在心理和視覺上的反應作為重要因素考慮。汽車在公路上行駛時，駕駛員是通過視覺、運動感覺和時間的變化來判斷線形。公路的線形、周圍景觀、標志及其他有關信息，駕駛員幾乎都是通過的視覺感受到的。從視覺心理出發(fā)，對公路的空間線形及其與周圍自然景觀和沿線建筑的協(xié)調(diào)，保持視覺的連續(xù)性，使行車具有足夠的舒適感和安全感的綜合設計稱為視覺分析。（二 ）視覺與車速的動態(tài)規(guī)律駕駛員的視覺

32、判斷能力與車速密切相關，車速越高，其注意前方越遠，而視角逐漸變小。駕駛員的注意力集中和心里緊張程度隨車速的增加而增加，注意力集中點和視野距離隨車速提高而增大，當汽車高速行駛時，駕駛員對前景細節(jié)的視覺開始變的模糊不清，而視角隨車速逐漸變窄，已不能顧及兩側(cè)景象了。由此可見，對于快速公路來說，必須使駕駛員明白無誤地了解線形，盡量避免由于判斷錯誤而導致駕駛失誤。（三）視覺評價方法所謂線形狀況是指公路平面和縱斷面線形所組成的立體形狀，在汽車快速行駛中給駕駛員提供的連續(xù)不斷的視覺印象。設計者通過公路透視圖評價線形組合是否順勢流暢，對易產(chǎn)生判斷失誤和茫然的地方，必須在設計階段進行修改。二、公路平、縱線形組合

33、設計（一 ）組合原則平面與縱斷面的線形組合是指在滿足汽車運動學和力學要求的前提下，研究如何滿足視覺和心理方面的連續(xù)性、舒適感，研究與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)和良好的排水條件，公路平、縱線形組合的基本原則是：1. 應能在視覺上自然地誘導駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性；2. 平面與縱斷面線形的技術(shù)指標應大小均衡，不要懸殊太大，使線形在視覺上和心理上保持協(xié)調(diào)；3. 選擇組合得當?shù)暮铣善露?，以利于路面排水和安全行車。高速公路、一級公路以及設計速度60Km/h的公路，應注重立體線形設計，盡量做 到線形連續(xù)、指標平衡、視覺良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適。設計速度愈高，線形設計所考慮的因素愈周全。設計速度0 40Km/h

34、的公路，首先應在保證行車安全的前提下，正確運用線形要素最 小值，在條件許可，不過多增加工程量的情況下，力求做到各種線形要素合理組合，并盡量避免和減輕不利的組合，以期充分發(fā)揮投資效益（二）組合方式1 .平曲線和豎曲線組合平曲線和豎曲線兩者在一般情況下應相互重合，如圖3-5所示，宜將豎曲線的起、終點，放在平曲線的緩和段內(nèi)；這種立體線形不僅能起到誘導視線的作用，而且可取得平順 和流暢的效果。平曲線與豎曲線大小應保持均衡，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、過長與過短的平曲線和豎曲線組合在一起。表3-11為平縱曲線半徑大致均衡的參考值。當平曲線半徑和豎曲線半徑都很小時，平曲線和

35、豎曲線兩者不宜重疊。圖3-平曲線與豎曲線組合凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部不得插入小半徑的平曲線，也不得與反向平 曲線拐點相重合，以免誤導駕駛員視線，使駕駛員操作失誤，引起交通事故。表3-11平、縱曲線半徑的均衡平曲線半徑（m）豎曲線半徑（m）平曲線半徑（m>豎曲線半徑（mm5001000011003000070012000120040000800160001500600009002000020001000001000250002 .平面直線與縱斷面的組合平面的長直線與縱斷面直坡段相配合，對雙車道公路能提供超車方便，在平坦地區(qū)易 與地形相適應，行車單調(diào)，駕駛員易疲勞。從美學的觀點上，

36、平面的直線與一個大半徑的 凸形豎曲線配合為好，與一個凹形豎曲線相配和次之；在直線中較短距離內(nèi)兩次以上的變 坡會形成反復凹凸的“駝峰”和“凹陷”，使線形視覺效果既不美觀也不連續(xù)。平面直線與縱斷面組合時應注意：1）平面長直線配縱面長坡時，線形單調(diào)、枯燥，容易使司機疲勞和超速行駛。2）平面直線上短距離內(nèi)縱面多次變坡，有隱蔽路段，同時影響夜間行車前燈照射。3）在平面直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線。4）在平面長直線上不能設置陡坡及豎曲線長度短、半徑小的凹形豎曲線。5）在平面直線上的縱斷面線形應避免出現(xiàn)駝峰、凹暗、跳躍等使駕駛員視覺中斷的線 形。三、線形組合特征及注意問題表3-12線形組合特征及注意問題空間線

37、形組合特征注意問題平面長直線與縱斷 面長坡段組合1、 1、 線形單調(diào)、枯燥，在行車過程景觀無 變化，容易使司機產(chǎn)生疲勞；2、 2、 駕駛易超速行駛，超車頻繁；3、 3、 但在交通比較錯綜復雜的路段（如交 叉口），采用這種線形要素是有利的。1、 1、為調(diào)節(jié)單調(diào)的視覺，增設視線誘導設 施，2、 2、 設計時用劃車道線、設置標志；3、3、注意改變景觀，分段綠化、注意與路 旁建筑設施配合等方法來彌補。平面直線與凹形豎曲線組合1、 1、 具有較好的視距條件；2、 2、 線形不再生硬、呆板；3、 3、給予駕駛員以動的視覺印象，提高了行 車的舒適性。1、注意避免采用較短的凹形豎曲線，以避免產(chǎn)生折點；2、在兩

38、個凹形豎曲線間注意不要插入短直線。平面直線與凸形豎 曲線組合1、 1、 線形視距條件差，2、 2、 線形單調(diào)，應盡量避免。注意采用較大的豎曲線半徑，以保證有較 好的視距。平曲線與縱面直坡 段組合1、 1、 只要平曲線半徑選擇適當、平面的圓 曲線與縱面直坡段組合其視覺效果是良好 的。2、 2、 若平面的直線與圓曲線組合不當（如 斷背曲線）、或平曲線半徑較小時與縱面直 坡段組合將在視覺上產(chǎn)生折曲現(xiàn)象。1、 1、要注意平曲線半徑與縱坡度協(xié)調(diào)；2、 2、要注意合成坡度的要求；3、 3、要避免急彎與陡坡相組合。平曲線與豎曲線組合1、 1、 平曲線與豎曲線組合的組合線形，如 果平縱面幾何要素的大小適當、均

39、衡協(xié)調(diào)、 位置適宜，可以獲得視覺舒順、 誘導視線良 好的空間線形。2、 2、平曲線與豎曲線較小，則會出現(xiàn)一些不 良的組合效果。1、一般情況下，當平、縱曲線半徑較大時， 應使平、縱曲線對應重疊組合，并使平曲線較 長些將豎曲線包起來。2、注意平、縱曲線幾何要素指標均衡、勻稱、 協(xié)調(diào)，不要把過緩與過急、過長與過短的平縱 曲線組合在一起。3、注意凸形豎曲線頂部與凹形豎曲線底部， 不得與反向平曲線的拐點重合。4、避免在一個平曲線上連續(xù)出現(xiàn)多個凹、凸 豎曲線；5、應避免出現(xiàn)“暗凹”、“跳躍”等不良現(xiàn) 象。第五節(jié) 縱斷面設計要點、縱斷面設計要點縱斷面設計的主要內(nèi)容是根據(jù)公路等級、沿線自然條件和構(gòu)造物控制高程

40、等，確定路線合適的高程、各坡段的縱坡度和坡長，并設計豎曲線。基本要求是縱坡均勻平順、起伏和緩，坡長和豎曲線長短適當，平面與縱斷面組合設計協(xié)調(diào)以及填挖經(jīng)濟、平衡。這些要求雖然在選、定線階段有所考慮，但要在縱斷面設計中具體加以實現(xiàn)。（ 一 ）（ 一 ） 關于縱坡極限值的運用根據(jù)汽車動力特性和考慮經(jīng)濟等因素制定的極限值，設計時不可輕易采用，應留有余地。在受限制較嚴，如越嶺線為爭取高度、縮短路線長度或避開艱巨工程等，才有條件地使用。好的設計應盡量考慮人的感覺、心理上的要求，使駕駛員有足夠的安全感、舒適感和視覺上的美感。一般講，縱坡緩些為好，但為了路面和邊溝排水，最小縱坡不應低于0.3% 0.5%。（二

41、）（二）關于最小坡長坡長是指縱斷面兩變坡點之間的水平距離。坡長不宜過短，以不小于設計速度9s 的行程為宜。對連續(xù)起伏的路段，坡度應盡量小，一般可取豎曲線最小長度的35倍。（三）（三）各種地形條件下的縱坡設計1、平原、微丘地區(qū)的縱坡應均勻平緩，注意保證最小填土高度和最小縱坡的要求。丘陵地區(qū)的縱坡應避免過分遷就地形而使路線起伏過大，注意縱坡應順適不產(chǎn)生突變。2、山嶺、重丘地形的沿河線應盡量采用平緩縱坡，坡長不應超過限制長度，縱坡不宜大于6，注意路基控制高程的要求。3、越嶺線的縱坡應力求均勻，盡量不采用極限或接近極限的坡度，更不宜在連續(xù)采用極限長度的陡坡之間夾短的緩和坡段。越嶺路線一般不應設置反坡。

42、4、山脊線和山腰線除結(jié)合地形不得已時采用較大縱坡外，在可能條件下縱坡應緩些。沿水庫上游岸邊的路線，路基設計標高應考慮水庫水位升高后地下水位雍升，以及水庫淤積后雍水曲線抬高和浪高的影響；在寒冷地區(qū)還應考慮冰塞雍水對水位增高。大、中橋橋頭引道（在洪水泛濫范圍內(nèi)）的路基設計標高，一般應高于該橋設計洪水位（并包括雍水和浪高）至少0.5m ；小橋涵附近的路基設計標高應高于橋涵前雍水水位至少 0.5m （不計浪高）。（四）關于豎曲線半徑的選用豎曲線應選用較大半徑為宜。在不過分增加工程數(shù)量的情況下，應選用大于或等于一般最小半徑的半徑值， 特殊困難方可用極限最小值。 坡差小時應盡量采用大的豎曲線半徑。當有條件

43、時，宜按表3-7 的規(guī)定進行設計。（五）關于相鄰豎曲線的銜接相鄰兩個同向凹形或凸形豎曲線，特別是兩同向凹形豎曲線間，如直坡段不長應合并為單曲線或復曲線，避免出現(xiàn)斷背曲線，這樣要求對行車是有利的。對反向豎曲線，最好 中間設置一段直坡線，直坡線的長度一般不小于設計速度的3秒行程。當半徑比較大時,亦可直接連接。二、縱坡設計方法與步驟及注意問題（一）縱坡設計方法與步驟1 .準備工作：縱斷面設計（俗稱拉坡）之前在縱斷面圖紙上，（1）根據(jù)中樁和水準測量記錄按比例標注里程樁號和標高，點繪地面線；（2）繪出平面直線與平曲線資料， 以及土壤地質(zhì)說明資料；（3）并將橋梁、涵洞、地質(zhì)土質(zhì)等與縱斷面設計有關的資料在

44、縱斷面圖紙上標明。（4）熟悉和掌握全線有關勘測設計資料，領會設計意圖和設計要求。2 .標注控制點：控制點是指影響縱坡設計標高的控制點。如路線起、終點，越嶺婭口， 重要橋梁、涵洞的橋面標高，最小填土高度，最大挖深，沿溪線的洪水位，隧道進出口， 平面交叉和立體交叉點，與鐵路交叉點及受其它因素限制路線必須通過的標高。在山區(qū)道路上，除考慮上述控制點外，還應考慮各橫斷面上的 經(jīng)濟點”，以求降低造價 橫斷面經(jīng)濟點有以下三種情況：3 ）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，縱坡設計應盡量通過該點；4 ）當?shù)孛鏅M坡較陡，填方往往不易填穩(wěn)，用多挖少填或全挖路基的方法比砌筑坡腳、 修

45、筑擋墻經(jīng)濟，此時多挖少填或全挖路基的標高為經(jīng)濟點；5 ）當?shù)孛鏅M坡很陡，無法填方時，需砌筑擋土墻，此時采用全挖路基比填方修筑擋 墻經(jīng)濟。3.試定縱坡：在已標出“控制點”、“經(jīng)濟點”的縱斷面圖上，根據(jù)定線意圖，全面 考慮地面線起伏情況，縱坡線必須滿足控制點及規(guī)范對坡長、坡度的要求，照顧多數(shù) “經(jīng)濟點”，通過的經(jīng)濟點越多，則工程量越小，投資就越省，通過穿插與取直，試定出 若干直坡段線。對各種可能坡度線方案反復比較，最后定出既符合技術(shù)標準，又滿足控制 點要求，且土石方最省的坡度線，將前后坡度線延長交會出變坡點的初定位置。4.調(diào)整縱坡：將所定坡度與選線時坡度的安排比較，二者應基本相符，若有較大的差 異

46、時，應全面分析，找出原因，決定取舍。對照技術(shù)標準，檢查縱坡度、坡長、縱坡折減、 合成坡度及平面與縱面配合是否適宜；以及路線交叉、橋隧和接線等處的縱坡是否合理， 不符合要求時則應調(diào)整縱坡線。5. 核對：選擇有控制意義的重點橫斷面，如高填深挖、地面橫坡較陡峻地段路基、擋土墻、重要橋涵以及其它重要控制點等，根據(jù)縱斷面圖上對應樁號填挖的高度，在橫斷面圖上“戴帽”檢查是否填挖過大、坡腳落空或過遠、擋土墻過大等情況，若有問題應及時調(diào)整縱坡線。6. 定坡：縱坡線經(jīng)調(diào)整核對后，即可確定縱坡線。逐段將直坡線的坡度值、變坡點的樁號和標高確定下來。變坡點標高是由縱坡度和坡長依次推算而得。由于現(xiàn)在內(nèi)業(yè)設計都由公路CA

47、D系統(tǒng)來完成，因此，縱坡坡度也可以由CAD系統(tǒng)確定的變坡點標高進行反算。公路的縱坡設計是在全面掌握設計資料的基礎上經(jīng)過多次方案比較，精心設計才能完成。 縱坡設計還要注意： （ 1） 與平面線形的合理組合， 以得到較佳的空間組合線形； （ 2） 回頭曲線路段縱坡的特殊要求；（ 3）大中橋上不宜設置豎曲線，即不宜設變坡點；（ 4）注意交叉口、城鎮(zhèn)、大中橋、隧道等地段路線縱坡的特殊要求。7. 設置豎曲線：拉坡時已考慮了平、縱組合問題，根據(jù)技術(shù)標準、平縱組合均衡等確定豎曲線半徑，計算豎曲線要素。8. 根據(jù)已定的縱坡和變坡點的設計標高及豎曲線半徑，即可計算出各樁號的設計標高。中樁設計標高與對應原地面標高

48、之差即為路基施工高度，當兩者之差為“+”則是填方；為“ - ”則是挖方。（二）縱坡設計應注意的問題1、設置回頭曲線地段，拉坡時應按回頭曲線技術(shù)標準先定出該地段的縱坡，然后從兩端接坡，應注意在回頭曲線地段不宜設豎曲線。2、大中橋上不宜設置豎曲線，橋頭兩端豎曲線的起終點應設在橋頭10m以外，如圖3-8a 所示。3、小橋涵允許設在斜坡地段或豎曲線上，為保證行車平順，應盡量避免在小橋涵處出現(xiàn)駝峰式縱坡，如圖 3-8b 。4、注意平面交叉口縱坡及兩端接線要求。公路于公路交叉時一般宜設在水平坡段，其長度應不小于最短坡長規(guī)定。兩端接線縱坡應不大于3%，山區(qū)工程艱巨地段不大于5%。5、拉坡時如受“控制點”或“

49、經(jīng)濟點”制約，導致縱坡起伏過大，或土石方工程量太大，經(jīng)調(diào)整仍難以解決時，可用紙上移線的方法修改原定縱坡線。具體方法是按理想要求定出新的縱坡設計線，然后找出對應新設計線的填挖高度，用“模板”在橫斷面上新填挖高度左右移動，定出適宜的中線位置。該點距原路中線的橫距就是按新縱坡設計要求希望平面線形調(diào)整移動的距離， 據(jù)此可做出紙上平面移線， 若為實地定線時還應到現(xiàn)場改線。這種移線修正縱面線形的方法，在山區(qū)和丘陵區(qū)公路的縱坡設計中是常用到的。6、對連接段縱坡，如大、中橋引導及隧道兩端接線等，縱坡應平緩，避免產(chǎn)生突變。第六節(jié)縱斷面設計成果縱斷面設計成果，主要包括路線縱斷面圖和路基設計表。一、縱斷面設計圖縱斷

50、面設計圖是公路設計的主要文件之一，它反映路線所經(jīng)的中心地面起伏情況與設計標高的關系。把它與平面線形結(jié)合起來，就能反映出公路路線在空間的位置?？v斷面圖采用直角座標，以橫坐標表示里程樁號，縱坐標表示高程。為了明顯地表明地形起伏，通常將橫坐標的比例采用1 : 2000,縱坐標采用1 : 200。（一）縱面圖的內(nèi)容1. 樁號里程、地面高程與地面線、設計高程與設計線，施工填挖值；2. 設計線的縱坡度及坡長；3. 豎曲線及其要素，平曲線資料；4. 設計排水溝溝底線及坡度、距離、高程、流水方向；土壤地質(zhì)情況。5. 沿線橋涵及人工構(gòu)造物的位置、結(jié)構(gòu)類型及孔徑、涵洞可只示出位置；6. 與鐵路、公路交叉的樁號及路

51、名；7. 沿線跨越河流名稱、樁號、現(xiàn)有水位及最高洪水位；8. 水準點位置、編號和高程；9. 斷鏈樁位置、樁號及長短鏈關系。10. 繪制縱斷面設計圖的步驟1. 按一定的比例，在透明毫米方格計算紙上標出與本圖適應的橫向和縱向坐標，橫向坐標標出百米樁號，縱向坐標標出整十米高程；2. 在坐標系中按水準測量提供的各樁號地面高程與相應的樁號配合點繪各樁號地面點，并將各地面標高點用直線依次連接后就成為縱斷面圖的地面線；3. 在坐標圖上繪出各水準點的位置、編號，并注明高程；4. 將橋涵位置繪制在坐標圖上，并注明孔數(shù)、孔徑、結(jié)構(gòu)類型、樁號等；5. 在縱斷面設計圖下部表內(nèi)分別注明土壤地質(zhì)資料、繪出平面直線和平曲線

52、的位置、轉(zhuǎn)向（平曲線以開口梯形表示，開口向上為向左轉(zhuǎn)，開口向下為向右轉(zhuǎn)），并注明平曲線有關資料（一般只需注明交點編號和圓曲線半徑）；6. 縱坡和豎曲線確定后，將設計線（包括直線坡和豎曲線）繪出，并注明縱坡度、坡長（以分式表示，分子為縱坡度，分母為坡長），在各豎曲線范圍內(nèi)分別注明各豎曲線的基本要素（包括變坡點樁號、豎曲線半徑、切線長、外距）；7. 填注其它各有關資料或特定需要的資料；8. 描圖或在透明毫米方格計算紙上直接上墨，待墨汁干后再將無用的鉛筆字線擦凈。繪制的縱斷面設計圖，應按規(guī)定采用標準紙和統(tǒng)一格式，以便裝訂成冊見圖 3-8、路基設計表路基設計表是公路設計文件的組成內(nèi)容之一， 它是平、

53、縱、 橫等主要測設資料的綜合。表中填列所有整樁、加樁及填挖高度、路基寬度（包括加寬）、超高值等有關資料，為路基橫斷面設計的基本數(shù)據(jù)，也是施工的依據(jù)之一。路基設計表見表3-14a（ 一般公路 ） 、 3-14b （高速公路）。表 3-14a 的填算方法如下：第（1）欄“樁號”和第（5）欄“地面標高 ”都是從有關測量記錄上抄錄；第（2）欄“平曲線 ” 中，可只列轉(zhuǎn)角號和半徑，供計算加寬超高之用；第（ 3）、（4）欄 “坡度及豎曲線”是從縱斷面圖上抄錄的，轉(zhuǎn)坡點要注明樁號和高程，豎曲線要注明起、終點樁號；第（ 6）欄“設計標高 ”在直坡段為切線標高，在豎曲線段應考慮 “改正值 ” ，用公式Y(jié)=X2/2R 算出，其中X 為各樁距豎曲線起點或終點的距離，R 由第（ 4）欄或直接由縱斷面圖上抄錄，凹形豎曲線改正值為“+”號，凸形豎曲線