道路設(shè)計(jì)培訓(xùn)講義三

道路工程主講老師xxxx工業(yè)大學(xué)土水學(xué)院2023/3/16道路工程2第三章道路縱斷面設(shè)計(jì)§3-1概述§3-2縱坡設(shè)計(jì)§3-3豎曲線設(shè)計(jì)§3-4平縱面線性組合設(shè)計(jì)§3-5爬坡車道2023/3/16道路工程3

沿道路中線垂直剖切，然后展開即為道路縱斷面，且道路縱斷面總是一條有起伏的空間線。示意圖見下圖

縱斷面圖上主要有兩條線：地面線和設(shè)計(jì)線。

縱斷面設(shè)計(jì)線由直線和豎曲線組成；

在直線的坡度轉(zhuǎn)折處為平順過渡要設(shè)置豎曲線，按坡度轉(zhuǎn)折形式的不同，豎曲線有凹有凸，其大小用半徑和水平長(zhǎng)度表示?！?-1概述2023/3/16道路工程4§3-2縱坡設(shè)計(jì)一.縱坡度1.最大縱坡最大縱坡是指縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，各級(jí)道路允許采用的最大坡度值?？紤]因素:

汽車的動(dòng)力性能道路等級(jí)自然條件2023/3/16道路工程5

縱坡度公路等級(jí)汽車專用公路一般公路高速公路一二二三四地形平原微丘重丘山嶺平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘最大縱坡(%)345546575768692023/3/16道路工程6

縱坡度城市道路最大縱坡：公路最大縱坡-1%；高速公路：最大縱坡可上調(diào)1%（特殊情況）；海拔2000m以上，四級(jí)公路最大縱坡8%；大中橋上最大縱坡4%；橋頭引道最大縱坡5%橋頭引道最大縱坡5%；隧道內(nèi)最大縱坡3%；非機(jī)動(dòng)車交通量較大時(shí)：平原微丘2~3%，山嶺重丘4~5%

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縱坡度2.最小縱坡

保證排水要求，最小縱坡為0.3%；一般情況下不小于0.5%為宜。2023/3/16道路工程8

縱坡度3.平均縱坡指一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)，線路兩端點(diǎn)的高差與線路長(zhǎng)度的比值。

ip=H/LH:相對(duì)高差

L:路線長(zhǎng)度

ip:平均縱坡二、三、四級(jí)公路越嶺線的平均縱坡5.5%（相對(duì)高差為200~500M）和5%(相對(duì)高差大于500M)任何連續(xù)3公里產(chǎn)度范圍的平均縱坡不宜大于4.5%2023/3/16道路工程9

縱坡度4.高原縱坡折減高海拔地區(qū)，汽車爬坡能力下降?！兑?guī)范》規(guī)定的高原縱坡折減值見表4-3。折減后小于4%時(shí)，采用4%。5.理想最大縱坡和不限長(zhǎng)度的最大縱坡理想縱坡i1為設(shè)計(jì)車輛在油門全開的情況下,持續(xù)以速度V1等速行駛能克服的坡度.

由計(jì)算行車速度V1查動(dòng)力特性圖得到動(dòng)力因數(shù)D1。V1取值：低速道路—

計(jì)算行車速度高速道路—載重汽車的最高速度理想縱坡為以速度V1均勻行駛的縱坡。若允許速度由V1降至V2速度等速行駛，V2稱為容許速度。則

i2稱為不限長(zhǎng)度的最大縱坡。V2=(1/2~1/3)V12023/3/16道路工程10§3-2縱坡設(shè)計(jì)二.坡長(zhǎng)限制1.最大坡長(zhǎng)限制

坡度大于i1，稱為陡坡；在陡坡上行駛，速度將由V1減速,終速不得低于V2。大于i2的縱坡應(yīng)限制坡長(zhǎng)；小于i1的縱坡屬于緩坡，汽車在緩坡上加速行駛。

2023/3/7道路工工程11坡長(zhǎng)限限制2.最短坡坡長(zhǎng)的的限制制：行駛平平順性性的要要求，，見表表3-7、3-8三.組合坡坡長(zhǎng)：：合成坡坡度指指路線線縱坡坡與超超高橫橫坡（（或路路拱橫橫坡））組合合而成成的坡坡度，，其方方向即即流水水線方方向。計(jì)算算公式式：I—合成坡坡度（（%）；ih——超高橫橫坡度度或路路拱橫橫坡度度（%）；i—路線設(shè)設(shè)計(jì)縱縱坡度度（%）?？v坡與與橫向向超高高所組組成的的坡度度。合成坡坡度應(yīng)應(yīng)控制制在一一定的的范圍圍，見見表4-10。積雪冰冰凍地地區(qū)最最大8%。排水最最小坡坡度0.5%。2023/3/7道路工程12§3-2縱坡設(shè)計(jì)四.縱坡設(shè)計(jì)一般要求求1.公路縱坡設(shè)計(jì)一般般要求1)滿足《標(biāo)準(zhǔn)》的要求；2)一定的平順性，起起伏不宜過大；3)對(duì)各種條件的綜合合考慮；4)填挖平衡,經(jīng)濟(jì)性的考慮;5)最小填土高度、路路基穩(wěn)定性要求；；6)交叉處前后應(yīng)平緩緩；7)與其他產(chǎn)業(yè)的關(guān)系系（通道、農(nóng)田水水利等）2023/3/7道路工程13縱坡設(shè)計(jì)一般要求求2.城市道路縱坡設(shè)計(jì)計(jì)一般要求p412023/3/7道路工程14§3-2縱坡設(shè)計(jì)五.縱斷面設(shè)計(jì)方法與與步驟1.準(zhǔn)備工作2.標(biāo)注控制點(diǎn)3.試坡4.調(diào)坡5.核對(duì)6.定坡2023/3/7道路工程15§3-2縱坡設(shè)計(jì)六.縱斷面設(shè)計(jì)1.公路縱斷面設(shè)計(jì)圖圖2.城市道路縱斷面圖圖2023/3/7道路工程16§3-3豎曲線設(shè)計(jì)一.豎曲線計(jì)算相鄰坡段的坡度為為i1和i2,代數(shù)差為ω=i2-i1ω為正時(shí)，是凹曲線線；ω為負(fù)，是凸曲線。。1.用二次拋物線作為為豎曲線的基本方方程式2023/3/7道路工程17豎曲線計(jì)算拋物線上任一點(diǎn)的的曲率半徑為：式中：代代入上上式，有：或：2023/3/7道路工程18豎曲線計(jì)算2..豎曲線諸要素計(jì)算算公式豎曲線長(zhǎng)度或豎曲曲線半徑R:（前提：ω很?。㎜=Rω豎曲線切線長(zhǎng)：T=L/2=Rωω/23.豎曲線上任一點(diǎn)豎豎距h：豎曲線外距：2023/3/7道路工程19豎曲線計(jì)算4.豎曲線上任一點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高的計(jì)計(jì)算（1）計(jì)算切線高程程H1H1=H0-（T-x）iH0---變坡點(diǎn)標(biāo)高i---縱坡度（2）計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高高H=H1+-y凹曲線取+，凸曲線取-2023/3/7道路工程20§3-3豎曲線設(shè)計(jì)二.豎曲線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)（一）豎曲線最最小半徑1.凹曲線極限最小小半徑（1）緩和沖擊對(duì)對(duì)離心加速度加加以控制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，a=0.5~0.7m/s2比較合適。我國(guó)國(guó)取a=0.278,則：Rmin=V2/3.6或Lmin=V2ω/3.62023/3/7道路工程21豎曲線最小半徑徑（2）夜間行車前燈照照射距離要求1）L<ST2)L≥STL<STLmin=2ST-26.92/ω(4-14)L≥STω/26.92(4-15)

3s時(shí)間行程為有效效控制。ST---停車視距2023/3/7道路工程22豎曲線最小半徑徑2.凸曲線極限最小小半徑（1）失重不致過大大考慮計(jì)算同凹曲線（2）視距要求1）當(dāng)L<ST時(shí)，Lmin=2ST-4/ω2）當(dāng)L≥ST時(shí)，ST為停車視距。以上兩個(gè)公式，，第二個(gè)公式計(jì)計(jì)算值大，作為為有效控制。按緩和沖擊、時(shí)時(shí)間行程和視距距要求（視距為為最不利情況））計(jì)算各行車速速度時(shí)的最小半半徑和最小長(zhǎng)度度，見表4-13。2023/3/7道路工程23豎曲線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)3.豎曲線一般最小小半徑緩和行車沖擊和和保證視距（二）豎曲線最最小長(zhǎng)度與平曲線相似3s控制2023/3/7道路工工程24§3-3豎曲線線設(shè)計(jì)計(jì)三.豎曲線線設(shè)計(jì)計(jì)縱斷面面設(shè)計(jì)計(jì)要點(diǎn)點(diǎn)縱斷面面設(shè)計(jì)計(jì)的主主要內(nèi)內(nèi)容是是根據(jù)據(jù)道路路等級(jí)級(jí)、沿沿線自自然條條件和和構(gòu)造造物控控制標(biāo)標(biāo)高等等，確確定路路線合合適的的標(biāo)高高、各各坡段段的縱縱坡度度和坡坡長(zhǎng)，，并設(shè)設(shè)計(jì)豎豎曲線線?；疽螅海嚎v坡均均勻平平順、、起伏伏和緩緩、坡坡長(zhǎng)和和豎曲曲線長(zhǎng)長(zhǎng)短適適當(dāng)、、平面面與縱縱面組組合設(shè)設(shè)計(jì)協(xié)協(xié)調(diào)，，填挖挖經(jīng)濟(jì)濟(jì)、平平衡。。2023/3/7道路工工程25豎曲線線設(shè)計(jì)計(jì)（一））關(guān)于于縱坡坡極限限值的的運(yùn)用用在設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)不不可輕輕易采采用。。一般般講，，縱坡坡緩些些為好好，但但為了了路面面和邊邊溝排排水，，最小小縱坡坡不應(yīng)應(yīng)低于于0.3~0.5%。（二））關(guān)于于最短短坡長(zhǎng)長(zhǎng)坡長(zhǎng)是是指縱縱斷面面兩變變坡點(diǎn)點(diǎn)之間間的水水平距距離。。坡長(zhǎng)長(zhǎng)不宜宜過短短，以以不小小于計(jì)計(jì)算行行車速速度9秒的行行程為為宜。。對(duì)連連續(xù)起起伏的的路段段，坡坡度應(yīng)應(yīng)盡量量小，，坡長(zhǎng)長(zhǎng)和豎豎曲線線應(yīng)爭(zhēng)爭(zhēng)取到到極限限值的的一倍倍或兩兩倍以以上。。2023/3/7道路工工程26豎曲線線設(shè)計(jì)計(jì)（三））各種種地形形下的的縱坡坡設(shè)計(jì)計(jì)1.平原、、微丘丘地形形的縱縱坡應(yīng)應(yīng)均勻勻平緩緩，注注意保保證最最小填填土高高度和和最小小縱坡坡的要要求。。2.山嶺、、重丘丘地形形的沿沿河線線應(yīng)盡盡量采采用平平緩縱縱坡，，坡長(zhǎng)長(zhǎng)不應(yīng)應(yīng)超過過限制制長(zhǎng)度度，縱縱坡不不宜大大于6%，注意意路基基控制制標(biāo)高高的要要求。。3.越嶺線線的縱縱坡應(yīng)應(yīng)力求求均勻勻，盡盡量不不采用用極限限或接接近極極限的的坡度度，不不宜在在連續(xù)續(xù)采用用極限限長(zhǎng)度度的陡陡坡之之間夾夾短的的緩和和坡段段，一一般不不應(yīng)設(shè)設(shè)置反反坡。。4.山脊線線和山山腰線線在可可能條條件先先，縱縱坡應(yīng)應(yīng)緩些些。2023/3/7道路工工程27豎曲線線設(shè)計(jì)計(jì)四）關(guān)關(guān)于豎豎曲線線半徑徑的選選用豎曲線線應(yīng)選選用較較大半半徑為為宜，，當(dāng)有有條件件時(shí)，，應(yīng)按按表4-20的規(guī)定定進(jìn)行行設(shè)計(jì)計(jì)。（五））關(guān)于于相鄰鄰豎曲曲線的的銜接接相鄰兩兩個(gè)同同向曲曲線，，特別別是同同向凹凹形豎豎曲線線之間間，如如直坡坡段不不長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)合并并為單單曲線線或復(fù)復(fù)曲線線，避避免出出現(xiàn)斷斷背曲曲線，，如圖圖4-15a。相鄰反反向豎豎曲線線之間間，為為使增增重、、減重重間和和緩過過渡，，中間間最好好插入入一段段直坡坡段，，如圖圖4-15b。2023/3/7道路工工程28豎曲線線設(shè)計(jì)計(jì)2023/3/7道路工工程29§3-4平縱面面線性性組合合設(shè)計(jì)計(jì)視覺分分析1.視覺分分析的的意義義道路設(shè)設(shè)計(jì)除除應(yīng)考考慮自自然條條件、、汽車車行駛駛力學(xué)學(xué)的要要求外外，還還要考考慮駕駕駛?cè)巳藛T的的心理理和視視覺上上的反反應(yīng)。。視覺覺是連連接道道路與與汽車車的重重要媒媒介。。從視覺覺心理理出發(fā)發(fā)，對(duì)對(duì)道路路的空空間線線形及及其與與周圍圍自然然景觀觀和沿沿線建建筑的的協(xié)調(diào)調(diào)等進(jìn)進(jìn)行研研究分分析，，以保保持視視覺的的連續(xù)續(xù)性，，使行行車具具有足足夠的的舒適適感和和安全全感的的綜合合設(shè)計(jì)計(jì)稱為為視覺覺分析析。2023/3/7道路工程30§3-4平縱面線性組合設(shè)設(shè)計(jì)2.視覺與車速的動(dòng)態(tài)態(tài)規(guī)律駕駛員的視覺判斷斷能力與車速密切切相關(guān)，車速越高高，其關(guān)注前方越越遠(yuǎn)，視野越窄。。3.視覺評(píng)價(jià)方法所謂線形狀況是指指道路平面和縱面面線形所組成的立立體形狀，在汽車車快速行駛中給駕駕駛員提供的連續(xù)續(xù)不斷的視覺印象象。評(píng)價(jià)方法主要要有三位動(dòng)態(tài)模擬擬技術(shù)和透視圖法法。透視圖是按照汽車車在道路上的行駛駛位置，根據(jù)線形形的幾何狀況確定定視軸方向以及由由車速確定的視軸軸長(zhǎng)度，利用坐標(biāo)標(biāo)透視的原理繪制制的。通過透視圖圖，可以看出立體體線形是否順適，，是否有易產(chǎn)生判判斷錯(cuò)誤或茫然的的地方，路旁障礙礙是否妨礙視線等等。2023/3/7道路工程31§3-4平縱面線性組合設(shè)設(shè)計(jì)一.組合設(shè)計(jì)原則1.視覺上自然引導(dǎo)駕駕駛員視線，保持持連續(xù)性；2.平、縱線形技術(shù)指指標(biāo)大、小均衡；3.得當(dāng)?shù)暮铣善露龋唬?.與環(huán)境的配合、協(xié)協(xié)調(diào)。2023/3/7道路工程32§3-4平縱面線性組合設(shè)設(shè)計(jì)二.線性組合設(shè)計(jì)要點(diǎn)點(diǎn)1.平曲線與豎曲線組組合（1）平曲線與豎曲應(yīng)相互重合，且平平曲線應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲曲線（“平包豎”）2023/3/7道路工程33§3-4平縱面線性組合設(shè)設(shè)計(jì)2023/3/7道路工程34線性組合設(shè)計(jì)要點(diǎn)點(diǎn)（2）平曲線與豎曲線線大小應(yīng)保持均衡衡；平曲線和豎曲線其其中一方大而平緩緩，另一方就不要要形成多而小。一一個(gè)平曲線內(nèi)有兩兩個(gè)以上豎曲線，，或一個(gè)大的豎曲曲線含有兩個(gè)以上上的平曲線，看上上去非常別扭，如如左圖所示。2023/3/7道路工程35線性組合設(shè)計(jì)要點(diǎn)點(diǎn)（3）暗、明彎與凸、、凹豎曲線暗彎與凸形豎曲線線及明彎與凹形豎豎曲線的組合是合合理的，悅目的。。（4）平、豎曲線應(yīng)避避免的組合平、豎曲線重合是是一種理想的組合合，但由于地形等等條件的限制，這這種組合往往不是是總能爭(zhēng)取到的。。如果平曲線的中中點(diǎn)與豎曲線的頂頂（底）點(diǎn)位置錯(cuò)錯(cuò)開不超過平曲線線長(zhǎng)度的四分之一一，仍然可以獲得得比較滿意的外觀觀。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意意以下幾點(diǎn)：2023/3/7道路工程36線性組合設(shè)計(jì)要點(diǎn)點(diǎn)（1）要避免凸形豎曲曲線的頂部或凹形形豎曲線的底部與與反向平曲線的拐拐點(diǎn)重合。（2）小半徑豎曲線不不宜與緩和曲線相相重疊。（3）計(jì)算行車速度≥≥40km/h的道路，應(yīng)避免在在凸形豎曲線頂部部或凹形豎曲線底底部插入小半徑的的平曲線。2023/3/7道路工程37線性組合設(shè)計(jì)要點(diǎn)點(diǎn)2.直線與縱斷面的組組合直線上一次變坡時(shí)時(shí)很好的平、縱組組合，從美學(xué)觀點(diǎn)點(diǎn)講以包括一個(gè)凸凸形豎曲線為好，，而包括一個(gè)凹形形豎曲線次之；直直線中短距離內(nèi)二二次以上變坡會(huì)形形成反復(fù)凸凹的“駝峰”和“凹陷”，看上去線形既不不美觀也不連貫，，使駕駛員的視線線中斷。2023/3/7道路工程38線性組合設(shè)計(jì)要點(diǎn)點(diǎn)3.平、縱線形組合與與景觀的協(xié)調(diào)配合合1.在道路的規(guī)劃、選選線、設(shè)計(jì)、施工工全過程中重視景景觀要求。2.盡量少破壞沿線自自然景觀，避免深深挖高填。3.應(yīng)能提供視野的多多樣性，力求與周周圍的風(fēng)景自然的的融為一體。4.不得已時(shí)，可采用用修整、植草皮、、種樹等措施加以以補(bǔ)救。5.條件允許時(shí)，以適適當(dāng)放緩邊坡或?qū)⑵渥兤曼c(diǎn)修整圓圓滑，以使邊坡接接近于自然地面形形狀，增加路容美美觀。6.應(yīng)進(jìn)行綜合綠化處處理，避免形式和和內(nèi)容上的單一化化。2023/3/7道路工程39§3-5爬坡車道一.設(shè)置爬坡車道道的條件1.公路設(shè)置條件1.沿上坡方向載載重汽車速度度降低到允許許最低速度（（表4-15）以下時(shí)，可可設(shè)置爬坡車車道；2.上坡路段的設(shè)設(shè)計(jì)通行能力力小于設(shè)計(jì)