第三縱斷面設計演示文稿

第三縱斷面設計演示文稿當前第1頁\共有90頁\編于星期五\8點（優(yōu)選）第三縱斷面設計當前第2頁\共有90頁\編于星期五\8點路線縱斷面圖的內容：在縱斷面圖上表示原地面的標高線稱為地面線。它是根據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。地面線上各點的標高稱為地面標高。沿公路中線所作的縱坡設計線稱為縱斷面設計線。路線上各點路基設計高程的連續(xù)線，是經過技術上、經濟上以及美學上等多方面比較后定出的一條具有規(guī)則形狀的幾何線，反映了公路路線的起伏變化情況。在縱斷面設計線上表示路基邊緣各點標高稱為設計標高（又稱為路基設計標高）。在同一橫斷面上設計標高與地面標高之差，稱為該樁號的施工高度（即填挖值）。設計線在地面線以上時，路基構成填方路堤。設計線在地面線以下時，路基構成挖方路塹。當前第3頁\共有90頁\編于星期五\8點縱斷面設計線是由直線和豎曲線兩種線形要素所組成。直線（即均坡度線）有上坡和下坡，是用水平長度及縱坡度表示的?？v坡度表征勻坡路段坡度的大小，用高差與水平長度之比量度，即在具體設計縱坡時，需了解一些關于縱坡的基礎知識。第一，對路基設計標高的規(guī)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。當前第4頁\共有90頁\編于星期五\8點第二，縱坡度的表示方式不用角度，而用百分數（％）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80米，高差為－2米，則縱坡度為－2.5％。第三，公路上3％的縱坡對汽車行駛不造成困難即上坡時不必換檔，下坡時不必剎車。對于小于3％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5％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，對運輸經濟與安全極為不利。當前第5頁\共有90頁\編于星期五\8點第三章縱斷面設計第二節(jié)汽車行駛對縱坡設計的要求當前第6頁\共有90頁\編于星期五\8點汽車行駛理論是道路線形設計的理論基礎，關系密切。汽車行駛的技術性能有動力性能、穩(wěn)定性能、制動性能、燃料經濟性能等。各種車型不同，其汽車的技術性能各不相同。1．汽車的行駛阻力P汽車行駛過程中受到空氣阻力、道路阻力（滾動阻力、坡度阻力）、慣性阻力的影響。1）空氣阻力PW空氣阻力是汽車在行駛中，由于迎風面空氣質點的壓力、汽車后面的真空吸力及空氣質點與車身表面的磨擦力，共同阻礙汽車行進的阻力。汽車速度越高，空氣阻力也就越大。一、汽車的動力性能當前第7頁\共有90頁\編于星期五\8點道路阻力是由彈性輪胎變形和道路的不同路面類型及坡度而產生的阻力，包括滾動阻力和坡度阻力。2）滾動阻力Pf滾動阻力是汽車在路面行駛中產生的輪胎變形和路面變形產生摩擦而產生的。滾動阻力的計算公式：滾動阻力系數是車輪在一定條件下滾動時，所需推力與車輪負荷之比，即單位車重所需的推力，考慮了輪胎與路面變形、車輪與路面接觸摩擦，其大小與路面類型、行車速度、輪胎的構造、材料、氣壓等有關，由試驗確定。一、汽車的動力性能當前第8頁\共有90頁\編于星期五\8點3）坡度阻力Pi坡度阻力是汽車上坡時，汽車重力在平行路面方向的分力與汽車行進的方向相反，阻礙汽車行駛的力；相反，汽車下坡時，分力與汽車行進的方向相同，此時形成坡度助力。坡度阻力的計算公式：

(上坡為正，下坡為負)一、汽車的動力性能當前第9頁\共有90頁\編于星期五\8點4）慣性阻力Pj慣性阻力是汽車在變速行駛中需克服慣性力和慣性力矩而增加的阻力。慣性阻力計算公式：平移：回轉：發(fā)動機的飛輪，車輪數值最大，可忽略其他部件不計；飛輪：車輪：慣性力系數δ與飛輪、車輪、傳動比有關，非滿載GX時：一、汽車的動力性能當前第10頁\共有90頁\編于星期五\8點2．汽車的牽引力及其行駛條件1）汽車的牽引力Pt牽引力（驅動力）是作用在輪軸上推動汽車前進的力。從汽車驅動輪受力圖1-0-3-2可知：MK分解為Pt×r，一對力偶Pk和Pt一、汽車的動力性能圖1-0-3-2汽車驅動輪受力Pk為作用在輪緣上與路面水平反力F平衡；Pt為作用在輪軸上與汽車行駛阻力P平衡。當前第11頁\共有90頁\編于星期五\8點則：由計算公式可知：車輪半徑r增大、車速V則提高，要使牽引力T增大、又提高車速V，則是不可能發(fā)生的情況。一、汽車的動力性能當前第12頁\共有90頁\編于星期五\8點2）汽車的行駛條件驅動平衡是牽引力與各種行駛阻力之代數和相等時的平衡。此式稱為驅動平衡方程式。當Pt＝P時，汽車等速行駛a＝0；當Pt＞P時，汽車加速行駛a＞0；當Pt＜P時，汽車則減速行駛a＜0。（1）汽車行駛的必要條件（驅動條件、第一必要條件）為使汽車能有足夠的牽引力來克服各種行駛阻力，即：牽引力Pt≥行駛阻力P。一、汽車的動力性能當前第13頁\共有90頁\編于星期五\8點（2）汽車行駛的充分條件（附著條件、第二必要條件）汽車的牽引力不能大于輪胎與路面間的摩擦力，即：

牽引力Pt≤摩擦力（φ×Gx）式中:φ——附著系數，取決于路面的粗糙程度和潮濕泥濘程度、輪胎的花紋和氣壓、車速和荷載等；

Gx——驅動輪荷載，小汽車=0.5～0.65G；載重汽車=0.65～0.80G。故在道路設計時要求路面有一定的平整性以降低滾動阻力；同時又要求路面有一定的粗糙性以提供較大的摩阻系數。3．汽車的動力特性（略）一、汽車的動力性能當前第14頁\共有90頁\編于星期五\8點公路設計必須滿足汽車行駛中對公路的要求，即解決汽車怎樣行駛（行駛特性）的問題。汽車的運動規(guī)律主要是汽車的使用性能及影響因素。汽車行駛的總要求是滿足汽車安全、迅速、經濟、舒適等方面的要求。公路的路線設計主要是保證以下幾個方面：（1）汽車行駛穩(wěn)定性（2）汽車盡可能提高車速（3）汽車行車暢通（4）汽車行車舒適二、汽車行駛對公路縱坡的要求當前第15頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計1.縱坡設計的一般要求縱坡設計應滿足的要求有：（1）縱坡設計必須符合《標準》和《公路路線設計規(guī)范》關于縱坡的有關規(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。當前第16頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計（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。當前第17頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計（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。當前第18頁\共有90頁\編于星期五\8點（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。（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。三、縱坡設計當前第19頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計2.最大縱坡與最小縱坡1）最大縱坡最大縱坡是指在縱坡設計時各級公路允許使用的最大坡度值。（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設計速度：不同的公路等級要求的行車速度不同；公路等級越高、行車速度越大，要求的縱坡越平緩。③自然因素：公路所經過的地形、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。當前第20頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計（2）最大縱坡的確定根據上述因素，我國《標準》規(guī)定的公路最大縱坡值見表1-0-3-1。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。隧道內的縱坡不應大于3%，并不得小于0.3%；獨立的明洞和長度小于50米的隧道可不受上述限制。非汽車交通量較大的路段縱坡，應根據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4%～5%。當前第21頁\共有90頁\編于星期五\8點（3）高原地區(qū)縱坡折減在海拔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；此外，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下表的規(guī)定折減；最大縱坡折減后，如小于4%時，仍采用4%。表1-0-3-2高原縱坡折減值海拔高度（m）3000～4000>4000～50005000以上折減值（%）123三、縱坡設計當前第22頁\共有90頁\編于星期五\8點2）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、縱坡設計當前第23頁\共有90頁\編于星期五\8點3.坡長限制與緩和坡段1）坡長限制坡長限制主要是指對較陡縱坡的最大長度和一般縱坡的最小長度加以限制。（1）最大坡長限制山嶺重丘區(qū)公路，當連續(xù)縱坡大于5％時，汽車上坡時為發(fā)揮更大的牽引力，多用低速檔(如一、二檔)。如坡長過長，長時間使用低速檔會使發(fā)動機發(fā)熱過分而使效率降低、水箱沸騰、行駛無力。而下坡時、則因坡度過陡、坡段過長而使剎車頻繁，影響行車安全。因此，為保證行車安全，對較陡縱坡的坡長應加以限制，見表1-0-3-4。三、縱坡設計當前第24頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計當前第25頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計（2）最小坡長限制最小坡長限制是指縱面線形上兩個變坡點之間的最小長度?？v斷面上如變坡點太多，車輛行駛顛簸頻繁，行車順適性差，其長度太短，變坡點之間不能設置相鄰兩豎曲線的切線長，此外，對兩凸形變坡點間的距離還應滿足行車視距的要求?？紤]上述因素，因此應對最小坡長加以限制。我國公路采用的坡段最小長度見表1-0-3-3所示。

表1-0-3-3最小坡長設計速度（km/h）1201008060403020最小坡長（m）30025020015012010060當前第26頁\共有90頁\編于星期五\8點2）緩和坡段為保證行車安全，對較陡縱坡的坡長超過最大坡長時，應在表1-0-3-4列坡長處設置緩和坡段。緩和坡段的縱坡應不大于3％，其長度應符合表1-0-3-3坡段最小長度的規(guī)定。三、縱坡設計當前第27頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計

3）坡長的計算當連續(xù)陡坡是由幾個不同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，如公路坡段縱坡為8％，長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坡長限制500m的3／5，即500×3／5＝300m，也就是說8％縱坡設計120m后，還可接著設計7％縱坡段300m長或6％縱坡段480m長，在其后面再設置縱坡為3％的緩和坡段?？紤]到獸力車行駛，應在不大于500m的坡段設置不大于2％的緩和坡段。當前第28頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計4.平均縱坡平均縱坡()是指路段高差與水平距離之比(％)，它是衡量線形設計質量的重要指標之一，即：式中：——相對高度(m)；

——路段長度(m)

為保證行車安全與平順、避免過多地使用最大縱坡和緩和坡段，對山區(qū)公路連續(xù)縱坡組合路段，給以平均坡度的限制。公路《標準》規(guī)定：為使連續(xù)升坡路段的縱坡運用合理，二、三、四級公路越嶺路段的平均縱坡應符合下述規(guī)定：①越嶺路段相對高差為200～500m時，平均縱坡以接近5.5％為宜；越嶺路段相對高差大于500m時，平均縱坡以接近5％為宜。②任一連續(xù)3km范圍內的平均縱坡不宜大于5.5％。

當前第29頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計

5.合成坡度合成坡度是指在有超高的平曲線上，路線縱坡與超高橫坡所組成的坡度，計算公式為：式中：——合成坡度(％)；

——超高橫坡(％)；

——路線縱坡(％)。

當前第30頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計當前第31頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計

6.爬坡車道爬坡車道是陡坡路段正線行車道外側增設的供載重汽車行駛的專用車道。載重汽車的爬坡能力有限，大型車與小型車速度差異較大，超車頻率增加，對行車不利，且影響通行能力，故從正線上分離設置爬坡車道，可確保行車安全及提高道路的通行能力。

1）設置爬坡車道的條件高速公路及一般公路在速度降低至允許最低速度以下和通行能力小于設計的交通量時，可在上坡方向的行車道右側設置爬坡車道。當前第32頁\共有90頁\編于星期五\8點三、縱坡設計

2）爬坡車道的設計（1）爬坡車道的橫斷面爬坡車道設置在上坡方向正線的右側，行車道寬度為3.5m，還應增加左側路緣帶0.5m的寬度和右側硬路肩1.0m的寬度。（2）爬坡車道的橫坡度正線與爬坡車道的超高值有所不同，爬坡車道速度低，旋轉軸為內側邊緣線，橫坡同正線相同，坡面向外。（3）爬坡車道的平面布置與長度爬坡車道的起點應設置漸變長度L1，用于使正線上行駛的車輛安全駛離正線進入爬坡車道，通常取L1=45m；爬坡車道長度L以允許的最低速度進行控制；終點應設置附加長度L2，用于行駛的車輛在駛入正線前加速至允許最低車速所需長度，通常取L2=60m。當前第33頁\共有90頁\編于星期五\8點第三章縱斷面設計第三節(jié)豎曲線計算當前第34頁\共有90頁\編于星期五\8點縱斷面上相鄰兩條縱坡線相交的轉折處，為了行車平順用一段曲線來緩和，這條連接兩縱坡線的曲線叫豎曲線。豎曲線的形狀，通常采用平曲線或二次拋物線兩種。在設計和計算上為方便一般采用二次拋物線形式?？v斷面上相鄰兩條縱坡線相交形成轉坡點，其相交角用轉坡角表示。當豎曲線轉坡點在曲線上方時為凸形豎曲線，反之為凹形豎曲線。當前第35頁\共有90頁\編于星期五\8點圖1-0-3-8豎曲線當前第36頁\共有90頁\編于星期五\8點一、豎曲線要素計算公式（1）坡度角在縱斷面圖上變坡點處，由于坡度的改變形成坡度角。如圖坡度角一般較小，可近似地用兩坡段坡度的代數差表示，即：，——兩相鄰坡段的坡度值，上坡為正，下坡為負。當前第37頁\共有90頁\編于星期五\8點（2）豎曲線的作用為保證行車安全、舒適以及視距的需要，在變坡處應該設置豎曲線。豎曲線的主要作用是：①緩和縱向變坡處行車動量變化而產生的沖擊作用；②確保道路縱向行車視距；③將豎曲線與平曲線恰當組合，有利于路面排水和改善行車的視線誘導和舒適感?！稑藴省泛汀兑?guī)范》均規(guī)定在變坡點處應設置豎曲線。一、豎曲線要素計算公式當前第38頁\共有90頁\編于星期五\8點（3）豎曲線的線形豎曲線的線形采用圓曲線或二次拋物線。豎曲線根據其形狀可有凸形豎曲線和凹形豎曲線之分。當＜0時為凸形豎曲線，＞0時為凹形豎曲線。由于在縱斷面上只計水平距離和豎直高度，斜線不計角度而計坡度。因此，豎曲線的切線長與曲線長是其在水平面上的投影，切線支距是豎直的高程差，相鄰兩坡度線的交角用坡度差表示。一、豎曲線要素計算公式當前第39頁\共有90頁\編于星期五\8點一、豎曲線要素計算公式取xoy坐標系如圖所示，設變坡點相鄰兩縱坡坡度分別為i1和i2，它們的代數差用表示，即：當為“十”時，表示凹形豎曲線，當為“－”時，表示凸形豎曲線。當前第40頁\共有90頁\編于星期五\8點

1．豎曲線基本方程式一、豎曲線要素計算公式當前第41頁\共有90頁\編于星期五\8點

一、豎曲線要素計算公式當前第42頁\共有90頁\編于星期五\8點一、豎曲線要素計算公式當前第43頁\共有90頁\編于星期五\8點一、豎曲線要素計算公式當前第44頁\共有90頁\編于星期五\8點二、凸形豎曲線的最小長度和半徑在縱斷面設計中，豎曲線的設計要受眾多因素的限制，其中有三個限制因素決定著豎曲線的最小長度與半徑。1．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。

1）當豎曲線長度L小于停車視距S停時（圖1-0-3-12所示）凸形豎曲線最小長度為：凸形豎曲線最小半徑為：當前第45頁\共有90頁\編于星期五\8點二、凸形豎曲線的最小長度和半徑

2）當豎曲線長度L大于停車視距S停時（圖1-0-3-13所示）凸形豎曲線最小長度為：凸形豎曲線最小半徑為：當前第46頁\共有90頁\編于星期五\8點二、凸形豎曲線的最小長度和半徑2．按行程時間求豎曲線最小長度和半徑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突然轉折。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。當前第47頁\共有90頁\編于星期五\8點二、凸形豎曲線的最小長度和半徑3．按徑向離心力求豎曲線最小長度和半徑汽車行駛在豎曲線上時，產生徑向離心力，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。汽車在豎曲線上行駛時其離心加速度為根據試驗，認為離心加速度a限制在0.5m/s2～0.7m/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《公路路線設計規(guī)范》中取a=0.278m/s2。將v（m/s）化成V（km/h）并整理，得:《標準》中規(guī)定的極限最小半徑值和一般最小半徑值見表1-0-3-11。當前第48頁\共有90頁\編于星期五\8點三、凹形豎曲線最小長度與半徑（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。當前第49頁\共有90頁\編于星期五\8點三、凹形豎曲線最小長度與半徑（3）跨線橋下視距要求當汽車行駛在凹形豎曲線上，也同樣存在視距問題。對地形起伏較大地區(qū)的道路，在夜間行車時，若豎曲線半徑過小，前燈照射距離近，影響行車速度和安全；在高速公路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。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。當前第50頁\共有90頁\編于星期五\8點三、凹形豎曲線最小長度與半徑1）當豎曲線長度L小于停車視距S停時（圖1-0-3-14所示）凹形豎曲線最小長度為：凹形豎曲線最小半徑為：2）當豎曲線長度L大于停車視距S停時（圖1-0-3-15所示）凹形豎曲線最小長度為：凹形豎曲線最小半徑為：當前第51頁\共有90頁\編于星期五\8點1）豎曲線設計時應注意的事項（1）凸、凹形豎曲線都要受到緩和沖擊、視距及行駛時間三種因素控制。（2）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。（3）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1.5～2.0倍，該值為豎曲線一般最小值。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。1.豎曲線設計四、豎曲線設計與計算當前第52頁\共有90頁\編于星期五\8點1）豎曲線設計時應注意的事項（4）各級公路的豎曲線最小長度和半徑規(guī)定見教材表1-0-3-11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?？傊?，無論是凸形豎曲線還是凹形豎曲線都要受到上述三種因素的控制。需要明確的是，哪一種限制因素為最不利的情況，它才是有效控制因素。四、豎曲線設計與計算當前第53頁\共有90頁\編于星期五\8點四、豎曲線設計與計算當前第54頁\共有90頁\編于星期五\8點四、豎曲線設計與計算2）豎曲線選擇應考慮的因素豎曲線是否平順，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。只有當地形限制或其它特殊困難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1-0-3-12選擇豎曲線半徑。當前第55頁\共有90頁\編于星期五\8點（2）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。四、豎曲線設計與計算當前第56頁\共有90頁\編于星期五\8點2.豎曲線計算四、豎曲線設計與計算當前第57頁\共有90頁\編于星期五\8點四、豎曲線設計與計算當前第58頁\共有90頁\編于星期五\8點豎曲線計算的步驟：

1）根據實際情況擬定半徑；

2）計算豎曲線基本要素（L、T、E）；

3）計算豎曲線起圪點樁號；

4）求加樁的橫距X和縱距h；

5）計算各加樁的切線高程；切線設計高程=轉坡點高程±加樁與轉坡點的高差；

6）計算豎曲線范圍內的設計高程：路基設計高程=切線設計高程±h。四、豎曲線設計與計算當前第59頁\共有90頁\編于星期五\8點例題：某山嶺地區(qū)二級公路，轉坡點在K8+030處，轉坡點高程為369.21m，兩相鄰坡度i1=+6%,i2=-4%,豎曲線半徑R選用1500m，計算樁號為K7+994和K8+041處的路基設計高程？解：豎曲線起點樁號：豎曲線終點樁號:四、豎曲線設計與計算當前第60頁\共有90頁\編于星期五\8點加樁:K7+994切線設計高程=369.21-[K8+030-K7+994]×0.06=367.05m路基設計高程=367.05-0.51=366.54m加樁:K8+041切線設計高程=369.21-[K8+041-K8+030]×0.04=368.77m路基設計高程=368.77-1.37=367.40m四、豎曲線設計與計算當前第61頁\共有90頁\編于星期五\8點第三章縱斷面設計第四節(jié)平面和縱面線形組合設計當前第62頁\共有90頁\編于星期五\8點公路的空間線形是指由公路的平面線形和縱面線形所組成的空間立體形狀。公路的空間線形應能保持視覺的連續(xù)性，并有足夠的舒適感和安全感。公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和舒適的要求，又能使工程造價及運營費用經濟，且能在駕駛員視覺和心理狀態(tài)方面引起良好反映，同時又使公路與沿線周圍環(huán)境和景觀相協調的公路立體線形，從而達到安全、舒適、快速和經濟的目的。當前第63頁\共有90頁\編于星期五\8點公路平面和縱面線形組合應遵循的設計原則(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。(2)平縱面線形指標應大小均衡，使線形在視覺上、心理上保持協調。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。設計上應盡量避免這種“單包雙”。下圖即為上述兩種組合的透視形狀。一、平面和縱面線形組合原則當前第64頁\共有90頁\編于星期五\8點一、平面和縱面線形組合原則當前第65頁\共有90頁\編于星期五\8點（3）選擇合適的合成坡度。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，最好使合成坡度小于8％，大于0.5％。（4）平、縱線形組合必須是在充分與道路所經地區(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。一、平面和縱面線形組合原則當前第66頁\共有90頁\編于星期五\8點

豎曲線的起終點最好分別放在平曲線的兩個緩和曲線內，其中任一點都不要放在緩和曲線以外的直線上，也不要放在圓弧段之內。

1.平曲線與豎曲線相互組合平曲線與豎曲線應相互重合，且平曲線應稍長于豎曲線?！捌桨Q”優(yōu)點：當車輛駛入凸形豎曲線的頂點之前，就能看清楚平曲線的始端，辨明轉彎的走向。二、平曲線與豎曲線組合當前第67頁\共有90頁\編于星期五\8點圖1-0-3-16平、縱面最好的組合二、平曲線與豎曲線組合當前第68頁\共有90頁\編于星期五\8點

注意：若平、豎曲線半徑都很大且坡率差較小時，則平、豎位置可不受上述限制。若做不到平、豎曲線較好的組合，寧可把二者拉開相當距離，使平曲線位于直坡段或豎曲線位于直線上。二、平曲線與豎曲線組合當前第69頁\共有90頁\編于星期五\8點2.平曲線與豎曲線大小應保持均衡均衡是指平、豎曲線幾何要素要大體平衡、勻稱、協調，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10～20倍時，便可達到均衡的目的。德國的具體經驗列下表，可作設計參考。

平、豎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（m）50010000110030000700120001200400008001600015006000900200002000100000100025000二、平曲線與豎曲線組合當前第70頁\共有90頁\編于星期五\8點3.下列情況平曲線與豎曲線應避免組合（1）凸形豎曲線的頂部和凹形豎曲線的底部，應避免插入小半徑平曲線；凸形豎曲線的頂部，不得與反向平曲線的拐點重合。（2）小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相互重疊。（3）暗彎與凸形豎曲線，明彎與凹形豎曲線的組合是較為合理的、悅目的；相反對暗與凹、明與凸的組合應避免，坡差較大時給人留下的是舍坦坡、舍近求遠、故意爬坡與繞彎的感覺，坡差不大時，矛盾不是很突出。二、平曲線與豎曲線組合當前第71頁\共有90頁\編于星期五\8點4.平、縱線形設計中應避免的組合設計使用時，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駝峰、暗凹、跳躍等使駕駛者視覺中斷的線形。其他幾點見教材P81二、平曲線與豎曲線組合當前第72頁\共有90頁\編于星期五\8點

按平面線形為直線、曲線，縱面線形為直線、凸形豎曲線，凹形豎曲線，可有六種不同的立體線形組合要素，這六種組合要素為：①平面直線與縱面直線組合要素；②平面直線與凹形豎曲線組合要素；②平面直線與凸形豎曲線組合要素；④平曲線與縱面直線組合要素；⑤平曲線與縱面凹形豎曲線組合要素；⑥平曲線與縱面凸形豎曲線組合要素。三、平面與縱面的組合當前第73頁\共有90頁\編于星期五\8點當前第74頁\共有90頁\編于星期五\8點第三章縱斷面設計第五節(jié)縱斷面設計方法及成果當前第75頁\共有90頁\編于星期五\8點1.各種地形條件下的高程控制設計高程的控制是指在縱坡設計時將路線安排走在哪一個高度上最為合適。（1）平原區(qū)的路線設計高程主要由保證路基穩(wěn)定的最小填土高度所控制。（2）丘陵區(qū)的路線設計高程的選定，主要由土石方平衡和降低工程造價所控制。（3）山嶺區(qū)的路線設計高程主要由縱坡度和坡長所控制，但還需考慮土石方平衡、路基防護工程的經濟及降低工程造價。（4）沿河路段的路基一般應高出規(guī)定洪水頻率的計算水位加壅水高、浪高和0.5米以上。設計高程的控制還應考慮公路的起終點、交叉口、埡口、隧道、橋梁、排灌涵洞、地質不良地段等方面的要求。一、縱斷面設計要點當前第76頁\共有90頁\編于星期五\8點2.各種地形條件下的縱坡設計（1）平原、微丘地形的縱坡應均勻、平緩，并注意保證路基最小填土高度和最小排水縱坡的要求。（2）丘陵地形的縱坡應避免過分遷就地形而使路線起伏過大。（3）山嶺、重丘地形的沿河線，應盡量采用平緩的縱坡，坡長不宜過短，縱坡度不宜過大，較高等級的公路更應注意不宜采用陡坡。（4）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，更不宜連續(xù)采用極限長度的陡坡之間夾短距離緩和坡段的縱坡線形。越嶺線不應設置反坡，以免浪費高程。（5）山脊線和山腰線，除結合地形不得已時采用較大的縱坡外，在一般情況下應采用平緩的縱坡。一、縱斷面設計要點當前第77頁\共有90頁\編于星期五\8點3.轉坡點位置的確定轉坡點是兩條相鄰設計線的交點，兩轉坡點之間的水平距離稱為坡長。轉坡點位置的確定直接影響到縱坡度的大小、坡長、平縱面組合、土石方填挖平衡和公路的使用質量。因此，在確定轉坡點位置時，要盡量使填挖工程量最小和線形最理想外，還應使最大縱坡、最小縱坡、坡長限制、緩和坡段滿足有關規(guī)定的要求，同時還要處理好平、縱面線形的相互配合和協調，為方便設計和計算，轉坡點位置一般應設在10m的整數樁號處。一、縱斷面設計要點當前第78頁\共有90頁\編于星期五\8點JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=二、縱斷面設計方法步驟1．準備工作1）應收集有關設計資料：①里程樁號和地面高程；②平面設計成果；③沿線地質資料等。2）點繪地面線，填寫有關內容。當前第79頁\共有90頁\編于星期五\8點JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=2．標注高程控制點①路線起、終點；②越嶺啞口；