第3章道路纵断面设计

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1、定义：沿着道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵断面。纵断面设计：在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡度变化情况的过程。任务：研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度。依据：汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等。概 述设计线：路线上各点路基设计高程的连线。变坡点坡度坡长地面线：它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线；路线纵断面图构成：地面线：它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线；设计线：路线上各点路基设计高程的连续。路线纵断面图构成：地面高程：中线上地面点高程。设计高程：一般公路，路基未设加宽超高前的路肩边缘的高程。设分隔带公路，一般为分隔带外边缘。

2、路基高度：横断面上设计高程与地面高程之高差。路堤：设计高程大于地面高程。路堑：设计高程小于地面高程。纵断面设计内容：坡度及坡长竖曲线iHLHiL纵坡纵坡(坡度坡度)道路中线两点间的高差与水平距离的比值（以 %计） 称为纵坡或坡度。从路线起点至止点的方向看，路线升高为上坡，降低为下坡。 规定：纵坡上坡为“+”，下坡为“”。 例如：5.3%为上坡， 2.8%为下坡。3.1.1 最大纵坡 是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。1.影响因素：影响因素：（1）汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力。（3）道路等级：等级高，行驶速度大，要求坡度阻力尽量小。（4）自然条件：海拔高程、气候（积雪寒

3、冷等）、气温、雨量、温度。（2）行车安全、经济：坡陡，行车易滑溜。下坡冲力大，易出事故；油耗大，轮胎磨损。 纵坡度大小的优劣：坡度大：行车困难：上坡速度低，下坡较危险。山区公路可缩短里程，降低造价。城市道路纵坡设计时除应考虑上述因系外，尚应结合其自身特点，确定最大纵坡城市道路车行道线、人行道线均与路中心线纵坡相同，如道路纵坡过大，将使临街建筑物地坪标卨难与人行道纵坡协调而影响街珙；道路纵坡过大还不利于地下管线的敷设；考虑到汽行乍的爬坡能力，最大纵坡应不大于3%。2. 桥梁桥梁、隧道路线最大纵坡、隧道路线最大纵坡：小桥涵处的纵坡可按表3-1的限值设计，但大、中桥上的纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡

4、不宜大于5% ；位于城镇附近混合交通繁忙的地段，桥上及桥头引道纵坡均不得大于3% ；紧接大、中桥桥头两端不短于10m范围内的引道纵坡应与桥上纵坡相同。隧道内纵坡不应 大于3%，明洞和短于50m的隧道其纵坡不受此限；紧接隧道洞口的30m范围内路线纵坡与隧道内纵坡相同。 1高原为什么纵坡要折减？在高海拔地区，困空气密度下降而使汽车发动机的功率、汽车的驱动力以及空气阻力降低，导致汽车的爬坡能力下降。另外，汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。 2规范规定：位于海拔3000m以上的高原地区，各级公路的最大纵坡值应按表3-3的规定予以折减。折减后若小于4%，则仍采用4%。3.高原纵坡折减最小纵坡：各级公

5、路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。最小纵坡值：0.3%，一般情况下0.5%为宜。适用条件：横向排水不畅路段：长路堑、桥梁、隧道、设超高的平曲线、路肩设截水墙等。当必须设计平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时，边沟应作纵向排水设计。在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。3.1.2 最小纵坡与平均纵坡(3) 平均纵坡 由多个坡段组成的一段路线，其起止点高差与路线总长的比值。HLi L H式中 i 平均纵坡； L各坡段长度(m)； H各坡段高差(m)。ihiz 1.定义：合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱

6、横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向。 合成坡度的计算公式为：3.1.3 合成坡度22I 式中：I合成坡度（%）；ih超高横坡度或路拱横坡度（%）；iz路线设计纵坡坡度（%）。（1）最大允许合成坡度值：2合成坡度指标汽车在有合成坡度的地段行驶，若合成坡度过大，当车速较慢或汽车停在合成坡度上，汽车可能沿合成坡度方向产生滑移。同时若遇到急弯陡坡，对行车来说，可能会在短时间在合成坡度方向下坡，因合成坡度比纵坡和横坡均大，所以速度会突然加快，使汽车沿合成坡度方向冲出弯道而产生事故。当陡坡与小半径平曲线重合时，在条件许可的情况下，以采用较小的合成坡度为宜。特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%。在冬季

7、路面有积雪结冰的地区；自然横坡较陡峻的傍山路段；非汽车交通比率高的路段。 例如：某二级公路，有一平曲线半径为250m，超高横坡为8%，该路段纵坡度为4.8%，则合成坡度为3. 合成坡度指标的控制作用 ：控制陡坡与急弯的重合。I ih 2 i2 0.082 0.482 9.33% 9%标准规定各级公路最大坡长限制。1最大坡长限制3.1.4 坡长限制最小坡长限制：任何路段最大坡长限制：陡坡路段城市道路最大坡长按下表：理由：长距离大坡对行车不利。持续上坡易使发动机过热影响机械效率；持续下坡刹车频繁危及安全。2.最小坡长限制 理由：坡长过短，行车频繁颠簸；坡差较大时易造成视线中断；不易设置竖曲线。3.

8、1.5纵坡设计的一般要求1纵坡设计必须满足标准的各项规定。2为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值。合理安排缓和坡段，连续采用极限长度的陡坡不宜夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段，以免浪费高程。越岭线哑口附近的纵坡应尽量缓一些。3纵坡设计为保证路基稳定，应尽量减少深路堑和高路堤，在设计中应重视纵、横向填挖的调配利用，力争填挖平衡，尽量减少借方和弃方，节省土石方工程量，降低工程造价。4在非机动车辆较多的路段，应根据具体条件，将纵坡适当设缓。考虑到自行车的爬坡能力，最大纵坡应不大于3%，最小纵坡应满足排水要求

9、。5. 确定城市道路纵坡设计线，必须满足城市各种地下管线最小覆土深度的要求。对于旧路改建，如必须降低原标高，则设计标高不宜定的太低，以防损坏路线的各种管线。6从汽车行驶方便和安全出发，应控制平均纵坡。平均纵坡是指某一路段的起终点高差与水平距离之比(%)3.2 竖曲线设计i11i22纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，这条连接两相邻坡度线的曲线,为。变坡点：相邻两条坡度线的交点。变坡角：相邻两条坡度线的坡角差，通常用坡度值之差代替，用表示，即:=2-1tg2-tg1=i2-i10凸型竖曲线0i3凹型竖曲线凹型竖曲线凸型竖曲线变坡点变坡点坡度线设计线2竖曲线的作用：（1）缓冲作

10、用：以平缓曲线取代折线可消除汽车在变坡点的突变，减小颠簸，增大舒适感。（2）保证公路纵向的行车视距：凸形：纵坡变化大时，盲区较大。凹形：下穿式立体交叉的下线。3. 竖曲线的线形规范规定采用二次抛物线作为竖曲线的线形。抛物线的纵轴保持直立，且与两相邻纵坡线相切。3.2.1 竖曲线要素的计算公式1竖曲线的基本方程式：设变坡点相邻两纵坡坡度分别为i1和i2。抛物线竖曲线有两种可能的形式：（1）包含抛物线底（顶）部；x212Ry 式中：R抛物线顶点处的曲率半径AB2竖曲线诸要素计算公式（1）坡度差（2）竖曲线长度L或竖曲线半径R：L = xA xB（3）竖曲线切线长T：（4）竖曲线外距E：（5）竖曲线

11、上任一点竖距h：LTTyExyxi1i2R21ii 因为T = T1 = T2，则：1当LST:2a 2. 凹形竖曲线的极小半径（1）限制离心加速度设置凹竖曲线的主要目的是缓和行车时的离心力，确定凹竖曲线半径时，应以离心加速度为控制指标。v2 V2R 13RV213a, R （2）确保夜间行车视距）确保夜间行车视距凹形曲线半径较小时候，夜间行车前灯照射角受限，只能照到一定范围。(3) 确保确保净空有障碍时的视距净空有障碍时的视距当公路与公路/铁路作立体交叉时，若公路于桥下经过，司机视线可能会受到桥跨上部构造的阻挡，按抛物线设置，则有：凸形竖曲线极限最小半径与凹形竖曲线极限最小半径确定后，即可根