《公路縱斷面設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

1、2.陡坡組合坡長(zhǎng),當(dāng)連續(xù)陡坡是由幾個(gè)不同受限坡度值的坡段組合而成時(shí)，應(yīng)按不同坡度的坡長(zhǎng)限制折算確定；其連續(xù)陡坡最短坡長(zhǎng)應(yīng)大于規(guī)范規(guī)定最小坡長(zhǎng)。 公路縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)連續(xù)陡坡有幾個(gè)不同坡度值的坡段組合而成時(shí)，相鄰坡段長(zhǎng)度應(yīng)按限制的規(guī)定進(jìn)行坡長(zhǎng)折算，例如：某山嶺區(qū)三級(jí)公路，第一坡段縱坡度為7%，長(zhǎng)度為200m，即占坡長(zhǎng)限制的2/5；第二坡段縱坡度為6%，長(zhǎng)度為200m，即占坡長(zhǎng)限制的2/7；第一坡段、第二坡段設(shè)計(jì)完后還剩 ：1-2/5-2/7=31.43/100,若第三坡段采用4%的坡度，第三段坡長(zhǎng)最長(zhǎng)采用(31.43/100)1100=345.71m, 這時(shí)就把100%的坡長(zhǎng)值全用完了，在使用坡長(zhǎng)

2、限制的縱坡度時(shí)，坡長(zhǎng)只能小于或等于100%的坡長(zhǎng)限制，一般情況下，應(yīng)留有一定的余地。,3.最小坡長(zhǎng)限制,最小坡長(zhǎng)限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮。如果坡長(zhǎng)過(guò)短，使變坡點(diǎn)增多，汽車行駛在連續(xù)起伏地段產(chǎn)生增重與減重的頻繁變化，導(dǎo)致感覺(jué)不舒適，車速越高感覺(jué)越突出，而且路容美觀、相鄰兩豎曲線的設(shè)置和縱斷面的視距等也要求坡長(zhǎng)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(shè)，應(yīng)對(duì)縱坡的最小長(zhǎng)度做出限制。最小坡長(zhǎng)通常以設(shè)計(jì)速度行駛915s的行程作為規(guī)定值。,二、緩和坡段,在縱斷面設(shè)計(jì)中，當(dāng)陡坡長(zhǎng)度達(dá)到限制坡長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)安排一段緩坡，用以恢復(fù)在陡坡上降低的速度。同時(shí)從下坡安全

3、考慮，設(shè)計(jì)一段緩坡也是非常必要的。緩和坡段的具體位置應(yīng)結(jié)合縱向地形考慮路線的平面線形要素。不同等級(jí)的公路其緩和坡度不同，對(duì)于越嶺公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定緩和坡段的縱坡應(yīng)不大于3%，其長(zhǎng)度應(yīng)不得小于最小坡長(zhǎng)要求。,三、平均縱坡,平均縱坡是指一定長(zhǎng)度的路段縱向所克服的高差與該路段長(zhǎng)度的比。平均縱坡是衡量路線線形設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。 根據(jù)對(duì)山區(qū)公路行車的實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有時(shí)雖然公路縱坡設(shè)計(jì)完全符合最大縱坡、坡長(zhǎng)限制及緩和坡長(zhǎng)的規(guī)定，但也不能保證行車順利安全。如果在長(zhǎng)距離內(nèi)，平均縱坡較大，汽車上坡用二擋時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)熱，易導(dǎo)致汽車水箱沸騰、氣阻；同樣，汽車下坡時(shí)，頻繁剎車，易引起制動(dòng)器發(fā)熱，甚至燒毀制

4、動(dòng)片，加之駕駛員心理過(guò)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)，合理運(yùn)用最大縱坡、坡長(zhǎng)限制及緩和坡段的規(guī)定，還應(yīng)控制平均縱坡。 平均縱坡與坡道長(zhǎng)度有關(guān)，還與相對(duì)高差有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定二、三、四級(jí)公路越嶺路線連續(xù)上坡（或下坡）路段，相對(duì)高差為200m500m時(shí)，平均縱坡不應(yīng)大于5.5%；相對(duì)高差大于500m時(shí)，平均縱坡不應(yīng)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% 。,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(shí)，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(gè)最大的坡度稱之為合成坡度，又叫作流水線坡度。,合成坡度考慮的因素,

5、汽車在有合成坡度的地段行駛，若合成坡度過(guò)大，當(dāng)車速過(guò)慢或汽車停在彎道上時(shí)，汽車可能沿合成坡度的方向產(chǎn)生側(cè)滑；同時(shí)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；此外，當(dāng)合成坡度較大時(shí)，還會(huì)造成汽車傾斜、貨物偏重，致使汽車傾倒。 當(dāng)陡坡與小半徑平曲線相重疊時(shí)，在條件許可的情況下，以采用較小的合成坡度為宜。特別是在下述情況時(shí)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。,公路最大合成坡度,各級(jí)公路的最小合成坡度不宜小于 0.5% 。在超高過(guò)渡的變化處，合成坡度不應(yīng)設(shè)計(jì)成 0% 。當(dāng)合成坡度小于 0.5% 時(shí)，應(yīng)

6、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(dāng)縱斷面上兩條坡度不同的相鄰縱坡線相交時(shí)，就出現(xiàn)了轉(zhuǎn)坡點(diǎn)（變坡點(diǎn)）。汽車在轉(zhuǎn)坡點(diǎn)上行駛不順適，故在轉(zhuǎn)坡點(diǎn)處都必須用曲線將前后兩條相鄰縱坡線順適連接起來(lái)以適應(yīng)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(shè)計(jì)線是由直坡段和豎曲線組成。,凸形豎曲線,凹形豎曲線,為坡差；O為變坡點(diǎn)。 i上坡為正，下坡為負(fù)。 i1-i20為凸形豎曲線，i1-i20為凹形豎曲線。 我國(guó)采用二次拋物線形作為豎曲線。,一、豎曲線,4.3 豎曲線設(shè)計(jì) 1.豎曲線的計(jì)算,L = R T=TA=TBL/2 E =

7、,l為豎曲任意點(diǎn)至豎曲線起點(diǎn)（終點(diǎn)）的距離, m.,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(shí)，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(shí)，對(duì)離心力要加以控制。,2）經(jīng)行時(shí)間不宜過(guò)短,當(dāng)豎曲線兩端直線坡段的坡度差很小時(shí)，即使豎曲線半徑較大，豎曲線長(zhǎng)度也有可能較短，此時(shí)汽車在豎曲線段倏忽而過(guò)，沖擊增大，乘客不適；從視覺(jué)上考慮也會(huì)感到線形突然轉(zhuǎn)折。因此，汽車在凸形豎曲線上行駛的時(shí)間不能太短，通?？刂破囋谕剐呜Q曲線上行駛時(shí)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

8、線半徑太小，會(huì)阻擋司機(jī)的視線。為了行車安全，對(duì)凸形豎曲線的最小半徑和最小長(zhǎng)度應(yīng)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(dāng)重量變化程度達(dá)到一定時(shí)，就會(huì)影響到旅客的舒適性，同時(shí)也會(huì)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(shí)，也同樣存在視距問(wèn)題。對(duì)地形起伏較大地區(qū)的路段，在夜間行車時(shí)，若半徑過(guò)小，前燈照射距離過(guò)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(biāo)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(huì)影響駕駛員的視線。 3)跨線橋下視距要求 為保證汽車穿過(guò)跨線橋時(shí)

9、有足夠的視距，汽車行駛在凹形豎曲線上時(shí)，應(yīng)對(duì)豎曲線最小半徑加以限制。 4)經(jīng)行時(shí)間不宜過(guò)短 汽車在凹形豎曲線上行駛的時(shí)間不能太短，通常控制汽車在凹形豎曲線上行駛時(shí)間不得小于3秒鐘。,無(wú)論是凸形豎曲線還是凹形豎曲線都要受到上述緩和沖擊、視距及行駛時(shí)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(shí)采用。通常為了使行車有較好的舒適條件，設(shè)計(jì)時(shí)多采用大于極限最小半徑1.52.0倍，該值為豎曲線一般最小值。與平曲線相似，當(dāng)坡度角較小時(shí)即使采用較大的豎曲線半徑，豎曲線的長(zhǎng)度也很短，這樣容易使駕駛員產(chǎn)生急促的變坡感覺(jué)，同時(shí)，豎曲線長(zhǎng)度過(guò)

10、短，易對(duì)行車造成沖擊。我國(guó)按照汽車在豎曲線上以設(shè)計(jì)速度行駛3s行程時(shí)間控制豎曲線最小長(zhǎng)度。各級(jí)公路的豎曲線最小長(zhǎng)度和半徑規(guī)定如表3-6所列，在豎曲線設(shè)計(jì)時(shí)，不但保證豎曲線半徑要求，還必須滿足豎曲線最小長(zhǎng)度規(guī)定。,公路豎曲線最小半徑和豎曲線最小長(zhǎng)度,三、豎曲線的設(shè)計(jì)和計(jì)算,(一)豎曲線設(shè)計(jì) 選用豎曲線半徑時(shí)，為獲得更好的視覺(jué)效果，還應(yīng)將豎曲線半徑選擇大一些，使視覺(jué)上感到舒適暢順。從視覺(jué)觀點(diǎn)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(jué)觀點(diǎn)考慮的豎曲線最小半徑見(jiàn)表3-7。,從視覺(jué)觀點(diǎn)所需的豎曲線最小半徑,相鄰豎曲線銜接時(shí)應(yīng)注意,1.同向豎曲線：特別是兩同向凹形豎曲線間如果直線

11、坡段不長(zhǎng)，應(yīng)合并為單曲線或復(fù)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(yīng)設(shè)置一段直線坡段，直線坡段的長(zhǎng)度一般不小于設(shè)計(jì)速度的3秒行程。以使汽車從失重（或增重）過(guò)渡到增重（失重）有一個(gè)緩和段。 3.豎曲線設(shè)置應(yīng)滿足排水需要。若鄰縱坡之代數(shù)差很小時(shí)，采用大半徑豎曲線可能導(dǎo)致豎曲線上的縱坡小于0.3%，不利于排水，應(yīng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。,(二)豎曲線計(jì)算,1.計(jì)算豎曲線的基本要素： 豎曲線長(zhǎng)：L、切線長(zhǎng)：T、外距：E 2.計(jì)算豎曲線的起、終點(diǎn)的樁號(hào) 豎曲線的起點(diǎn)的樁號(hào)=變坡點(diǎn)的樁號(hào)-T 豎曲線的終點(diǎn)的樁號(hào)=變坡點(diǎn)的樁號(hào)+T 3.計(jì)算豎曲線上任意點(diǎn)切線標(biāo)高及改正值 切線標(biāo)高=變坡點(diǎn)的

12、標(biāo)高Si；改正值： 4.計(jì)算豎曲線上任意點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高 某樁號(hào)在凸形豎曲線的設(shè)計(jì)標(biāo)高=該樁號(hào)在切線上的設(shè)計(jì)標(biāo)高-h 某樁號(hào)在凹形豎曲線的設(shè)計(jì)標(biāo)高=該樁號(hào)在切線上的設(shè)計(jì)標(biāo)高+h,豎曲線計(jì)算示例,某山嶺區(qū)二級(jí)公路，變坡點(diǎn)樁號(hào)為 K3+030.00，高程為427.68，前坡為上坡，i1=+5%，后坡為下坡，i2 =4%，豎曲線半徑 R=2000m。試計(jì)算豎曲線諸要素以及樁號(hào)為 K3+000.00 和K3+100.00處的設(shè)計(jì)標(biāo)高。 1)計(jì)算豎曲線要素 =i1-i2=5%(4%)=0.09所以該豎曲線為凸形豎曲線 曲線長(zhǎng)：L=R=20000.09=180m 切線長(zhǎng)：T=L/2=180/2=90m 外距：,

13、2)豎曲線起、終點(diǎn)樁號(hào),豎曲線起點(diǎn)樁號(hào)=(K3+030.00)-90=K2+940.00 豎曲線終點(diǎn)樁號(hào)=(K3+030.00)+90=K3+120.00 3)K3+000.00、K3+100.00的切線標(biāo)高和改正值 K3+000.00的切線標(biāo)高 =427.68-(K3+030.00-K3+000.00)5%= 426.18m K3+000.00的改正值 = m K3+100.00的切線標(biāo)高 =427.68-(K3+100.00-K3+030.00)4%= 424.88m K3+100.00的改正值= m 4)K3+000.00和K3+100.00的設(shè)計(jì)標(biāo)高 K3+000.00的設(shè)計(jì)標(biāo)高=426.18-0.9=425.28m K3+100.00的設(shè)計(jì)標(biāo)高=424.88-0.1=424.78 m,思考題與習(xí)題：,1某公路變坡點(diǎn)的樁號(hào)為 K2+260，高程為387.62m ，前一坡段 i1=5% ,后一坡i2=1%；豎曲線的半徑R=5000m ；試確定： 1）判別豎曲線的凹凸性，計(jì)算豎曲線