道路工程第4章纵断面设计.ppt.ppt

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1、 道路勘测设计本章主要内容：本章主要内容：一、纵断面设计的一般要求一、纵断面设计的一般要求二、纵坡及坡长设计二、纵坡及坡长设计三、竖曲线三、竖曲线四、爬坡车道四、爬坡车道五、五、合成坡度合成坡度六、六、纵断面设计方法及表达纵断面设计方法及表达七、七、视觉分析及平纵组合视觉分析及平纵组合第四章纵断面设计第四章纵断面设计设计任务：1.纵断面设计，2.拉坡设计，设计成果：1.纵断面设计图 ，2.竖曲线表纵断面定义：沿着道路中心线竖直剖切开的断面即为线路纵断面。绘制纵断面的目的：主要反映路线的起伏、纵坡以及与原地面的填挖情况。纵断面设计：就是根据汽车的动力特性、道路等级和自然地形，研究道路起伏的坡度和

2、长度，以便达到行车的安全、舒适迅速和经济合理的目的。线路纵断面图线路纵断面图一、纵断面设计的一般要求一、纵断面设计的一般要求1、满足设计标准2、尽量避免使用极限值3、纵断面和地形协调4、移挖作填，填挖平衡5、满足最小填土高度和排水要求6、桥头和交叉口处应该平缓7、考虑通道和农田的要求二、纵坡及坡长设计二、纵坡及坡长设计1、最大纵坡agifD)()(ifD1cos,sinitgD 称为动力因数，它表征各型汽车在海平面高程上，满载情况下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能。其值与汽车构造和行驶速度有关。GRTDw最大纵坡系指各级道路纵坡的最大限值，是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及行

3、驶安全、运营经济等因素来确定的。sincosImfDax最大爬坡能力（满载）222Im2ImIm11arcsinffDfDaxaxaxaxaxtgiImIm二、纵坡及坡长设计二、纵坡及坡长设计 为海拔修正系数。在海平面高程上汽车满载时=1GGGG分别为满载总重和实载总重。和海拔大于3000米按照表格折减，折减后不小于4%。海拔高度H（m）01000 2000 3000 40005000海拔修正系数1.00.800.780.690.610.53海拔高度H系数的关系海拔高度（m）3000-4000 4000-50005000折减值（%）123纵坡的海拔高度折减值3%、4%的最大纵坡适合于高速公路和

4、一级公路以较高行车速度行驶，当高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证最大纵坡可增加1%。8%、9%的最大纵坡适合于设计速度为30km/h 的三级公路以及设计速度为20km/h 的四级公路上低速行驶。5%、6%、7%的最大纵坡适合于80km/h、60km/h、40km/h 的设计速度。城市道路车行线、人行道线应与路中心线纵坡相同；道路纵坡过大，将使临街建筑物地面标高难与人行道纵坡协调而影响街景；道路纵坡过大不利于地下管线的敷设，如雨污管是重力管，为减小管道纵坡便要增加跌水井的设备。在机非混合行驶的道路上，确定设计容许最大纵坡时，需考虑非机动车上、下坡的安全和爬坡能力。适于自行车行

5、驶的纵坡宜在25以下。最大纵坡的总结：最大纵坡的总结：A A，城市道路为公路按设计车速的最大纵坡，城市道路为公路按设计车速的最大纵坡-1-1。B B，大、中桥，大、中桥4%4%C C，非机动车，非机动车 2.5%2.5%，2.5%2.5%时有坡长限制。时有坡长限制。D D，隧道，隧道3%3%E,E,海拔：公路：海拔：公路：2000m2000m以上，以上，i8%i8%。3000m3000m以上，比正常值减以上，比正常值减1 13%3%。F F，高寒冰冻：公路：，高寒冰冻：公路：i8%i8%，城市道路：城市道路：i6%i6%3 3、理想最大纵坡和不限坡长的最大纵坡、理想最大纵坡和不限坡长的最大纵坡

6、fDiifD11111VV1V1低速路为设计车速，高速路为载重车的最高速度。理低速路为设计车速，高速路为载重车的最高速度。理想最大纵坡固然好但常因地形等条件的制约这种坡想最大纵坡固然好但常因地形等条件的制约这种坡度不是总能争取到的。实际上可将度不是总能争取到的。实际上可将V1V1降低，降低，i1i1可以增加可以增加理想最大纵坡是指设计车型即载重车在油门全开理想最大纵坡是指设计车型即载重车在油门全开的情况下，持续以的情况下，持续以VlVl等速行驶所能克服的坡度。等速行驶所能克服的坡度。i1 i1即为理想的最大纵坡。因为在具有不大于即为理想的最大纵坡。因为在具有不大于i1i1的坡的坡道上载重车能以

7、最高速度行驶，这样，载重车与小客道上载重车能以最高速度行驶，这样，载重车与小客车、重车与轻车之间的速度差最小，因而相互干扰也车、重车与轻车之间的速度差最小，因而相互干扰也将最小，道路通行能力将最大。将最小，道路通行能力将最大。3 3、理想最大纵坡和不限坡长的最大纵坡、理想最大纵坡和不限坡长的最大纵坡V2V2称容许速度，称容许速度，i2i2称为不限坡长纵坡。称为不限坡长纵坡。设计车速32212VfDiifD2222【例例4-14-1】：计算东风：计算东风EQ 140EQ 140载重车装载载重车装载7575时，各计算行车速度理想的最大纵坡时，各计算行车速度理想的最大纵坡i1i1和不限和不限长度的最

8、大纵坡长度的最大纵坡i2i24、最小纵坡为使道路上行车快速、安全和通畅，希望道路纵坡设计的小一些为好。但是在挖方、低填方路段以及其它横向排水不畅路段，为保证排水需要，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般使用0.5%。当必须设置平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时，其边沟应做纵向排水设计。5、坡长限制凡小于i1的纵坡均为缓坡，汽车在缓坡上将加速行驶。大于i1为陡坡，汽车减速行驶，初速为V1，终速不低于V2，大于i2的纵坡要限制其长度。（1）最小坡长的限制坡长过短，变坡点增多，有以下缺点：驾驶者需频繁换挡；汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越突出；相邻两

9、竖曲线不易设置；纵面视距难以保证；影响路容美观。考虑因素：.上坡时，汽车的动力性能。.下坡的行车安全。大于5%有坡长限制，大于限制坡长应设3%的缓坡。其长度应大于最小坡长。(2)最大坡长限制定义：当汽车在坡道上行驶，车速下降到最低容许速度时所行驶的距离称为最大坡长限制。纵坡越陡，坡长越长，对行车的影响表现在：行车速度显著下降，甚至要换较低排档克服坡度阻力；易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡制动次数频繁，易使刹车片发热而失效，造成车祸。【例4-2】以东风EQ140载重车为例、若取l，f=1.5。计算从希望速度开始，在大于不限长度的最大纵披上减速行驶，当坡道终点速度下降到容许速度时

10、所行驶的距离（即容许最大坡长）。6、缓和坡段如前所述，凡大于理想的最大纵披i1的坡度均属陡坡。在纵断面设计中，当陡坡大于限制坡长时，应设3%的缓和坡段，其长度应大于最小坡长。7、平均纵坡.越岭线高差200500m时，取5.5%为宜。.越岭线高差500m时，取5.0%为宜。.任何连续3km内，i平5.5%。.要考虑公路等级影响。定义：某段路线高差与水平距离之比。i平=H/L（%）u作用：.衡量纵断面线型质量。.可供放坡定线参考。u规定：三、竖曲线三、竖曲线定义：纵断面上两纵坡线交点称为变坡点。在变坡点处，为保证行车安全、顺适以及视距而设置的纵向缓和曲线，即是竖曲线。竖曲线形式：二次抛物线 圆曲线

11、二次抛物线比圆曲线计算方便，设计上多采用，但仍以竖曲线半径来表示。1.竖曲线的要素计算（1）二次抛物线的基本公式）二次抛物线的基本公式几个参数：前坡点，后坡点，坡差1221,iiiiixkxy2212iiLk1.竖曲线的要素计算竖曲线的要素计算（2）竖曲线要素计算）竖曲线要素计算22RLTRxh22RTE228LE竖曲线外距竖曲线外距E：竖曲线上任一点竖距竖曲线上任一点竖距h：竖曲线切线长竖曲线切线长T：2.竖曲线设计的限制因素竖曲线设计的限制因素 竖曲线的设计受众多因素的限制，其中有三个因素起竖曲线的设计受众多因素的限制，其中有三个因素起决定性作用。决定性作用。汽车行驶在竖曲线上时，产生径向

12、离心力；汽车行驶在竖曲线上时，产生径向离心力；这个力在凹形竖曲线上产生这个力在凹形竖曲线上产生增重效应增重效应，在凸形竖曲，在凸形竖曲线上产生线上产生减重效应减重效应；这种增重与减重达到某种程度时，旅客就会有不舒这种增重与减重达到某种程度时，旅客就会有不舒适的感觉，同时对汽车的悬挂系统也有不利影响；适的感觉，同时对汽车的悬挂系统也有不利影响；所以：所以：确定竖曲线半径时要对离心加速度进行控制。确定竖曲线半径时要对离心加速度进行控制。（1）缓和冲击）缓和冲击Rv21322VvR2/278.0sm6.32minVR6.32minVL离心加速度离心加速度考虑到不因冲击而造成不考虑到不因冲击而造成不舒

13、适感，以及视觉平顺舒适感，以及视觉平顺汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，会阻挡汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，会阻挡司机的视线。为了行车安全，对凸形竖曲线的最小半司机的视线。为了行车安全，对凸形竖曲线的最小半径或最小长度应加以限制。径或最小长度应加以限制。汽车行驶在凹形竖曲线上时，同样存在视距问题。汽车行驶在凹形竖曲线上时，同样存在视距问题。地形起伏较大地区的道路，在夜间行车时，若竖曲地形起伏较大地区的道路，在夜间行车时，若竖曲线半径过小，前灯照射距离近，影响行车速度和安全。线半径过小，前灯照射距离近，影响行车速度和安全。在高速公路及城市道路上有许多跨线桥、门式交通在高速公路及城市道

14、路上有许多跨线桥、门式交通标志及广告宣传牌等，如果它们正好处在凹形竖曲线标志及广告宣传牌等，如果它们正好处在凹形竖曲线上方，也会影响驾驶员的视线。上方，也会影响驾驶员的视线。（2）满足视距的要求）满足视距的要求汽车从直坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较汽车从直坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大，如其长度过短，汽车倏忽而过旅客会感到不舒大，如其长度过短，汽车倏忽而过旅客会感到不舒适。因此，应限制汽车在竖曲线上的行程时间不过适。因此，应限制汽车在竖曲线上的行程时间不过短，最短应满足短，最短应满足3s行程。行程。2.16.3minVVtL（3）时间行程不过短）时间行程不过短3.凸曲线最小半径凸

15、曲线最小半径凸曲线最小长度或半径应以满足视距为主。（1）LSt（竖曲线长度（竖曲线长度St（竖曲线长度（竖曲线长度视距）视距）4222212minTTShhSL42minTSLR凸作为控制作为控制4.凹曲线最小半径（前灯）凹曲线最小半径（前灯）凹曲线最小长度应以满足两种视距要求，前灯和跨线桥的要求。（1）LSt（竖曲线长度（竖曲线长度St（竖曲线长度（竖曲线长度视距）视距）TTSSL0524.05.12min作为控制作为控制TTSSR0524.05.12凹5.凹曲线最小半径（跨线桥）凹曲线最小半径（跨线桥）（1）LSt（竖曲线长度（竖曲线长度St（竖曲线长度（竖曲线长度视距）视距）92.262

16、minTSL作为控制作为控制92.262TSR凹6.最小竖曲线长度最小竖曲线长度2.16.3minVVtL最短应满足3s行程竖曲线最小半径极限值是汽车在纵坡变更处行驶时为了缓和冲击和保证视距所需的最小半径值。竖曲线半径一般值是最小半径极限值的1.5-2.0 倍。【例例4-3】四、爬坡车道四、爬坡车道设置原因在纵坡较大的路段，载重车爬坡时需克服较大的坡度阻力，使输出功率与车重之比值降低，车速下降并带来不利影响：大型车与小汽车的速差变大，超车频率增加，对行车安全不利。速差较大的车辆混合行驶，必将减小快车的行驶速度，导致通行能力降低。为消除上述种种不利影响，在陡坡路段增设爬坡车道、把载重车从正线车流上分离出去可提高小汽车行驶的自由度，确保行车安全，增加路段的通行能力。1.定义：陡坡路段在正线行车道外为载重车上坡行驶增加设置的专用附加车道。四、爬坡车道四、爬坡车道2.设置条件 我刚规范规定：高速公路、一级公路纵坡长度受限制的路段，应对载重汽车上坡行驶速度的降低值和设计通行能力进行验算。符合以下两种情况之一者。可在上坡方向行车道右侧设置爬坡车道：1）沿上坡方问载重汽车的行驶速度降低到允许最低速度