第三章纵断面设计(长安大学803道路工程道堪复习资料)

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1、20082008年年4 4月月 道路勘测设计道路勘测设计（第第三章三章 纵断面设计）纵断面设计）长长 安安 大大 学学Highway college, Changan University长安大学公路学院内容提要内容提要 纵断面设计纵断面设计纵断面的概念和线形组成要素纵断面的概念和线形组成要素 。 最大纵坡和最小纵坡；坡长限制和缓和坡段；平均最大纵坡和最小纵坡；坡长限制和缓和坡段；平均纵坡和合成坡度纵坡和合成坡度 。竖曲线竖曲线平、纵线形组合设计要点平、纵线形组合设计要点 。纵断面设计方法、步骤及设计成果纵断面设计方法、步骤及设计成果 。Highway college, Changan Uni

2、versity长安大学公路学院第一节第一节 概概 述述一、一般概况一、一般概况 1 1、路线纵断面定义：、路线纵断面定义：沿中线竖直剖切再行展开的断面沿中线竖直剖切再行展开的断面。它是一条有起伏的空间线，包括两条线。它是一条有起伏的空间线，包括两条线。 Highway college, Changan University长安大学公路学院 2 2、地面线、地面线：根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不：根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面地形的起伏变化情况。规则的折线，反映了沿着中线地面地形的起伏变化情况。 3 3、设计线：、设计线：经过技术上、经济上以及美学上等多

3、方面经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后设计人员定出一条具有规则形状的几何线，反映了比较后设计人员定出一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。它由直线和曲线组成。道路路线的起伏变化情况。它由直线和曲线组成。 Highway college, Changan University长安大学公路学院 纵断面设计线纵断面设计线 直坡段直坡段坡度两变坡高差坡度两变坡高差/平距平距上坡为正上坡为正下坡为负下坡为负平坡为平坡为0坡长：水平距离坡长：水平距离竖曲线段竖曲线段凸型竖曲线凸型竖曲线凹型竖曲线凹型竖曲线半径半径R长度长度L（水平距离）水平距离）竖距竖距h 二、设计线二、设计线

4、路直线的坡度和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济路直线的坡度和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制，以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制，是以通行的是以通行的汽车类型及行驶性能汽车类型及行驶性能来决定的。来决定的。(%)LhiHighway college, Changan University长安大学公路学院 路线纵断面线形布置包括路基设计标高、纵坡、变坡点。路线纵断面线形布置包括路基设计标高、纵坡、变坡点。 其中其中路基设计标高路基设计标高，规范规范规定如下：规定如下： 1.1.新建公路的路基设计标高：新建公路的路基设计标高

5、： 高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高； 二、三、四级公路采用路基边缘标高二、三、四级公路采用路基边缘标高, ,在设置超高、加宽地在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。段为设超高、加宽前该处边缘标高。 2.2.改建公路的路基设计标高：改建公路的路基设计标高： 一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用行车一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用行车道中线处的标高。道中线处的标高。 Highway college, Changan University长安大学公路学院三、汽车行驶力学与运动学三、汽车行驶力学与运动学

6、(一).行驶力学1.汽车的行驶阻力2.汽车的驱动力3.汽车的行驶条件Highway college, Changan University长安大学公路学院1.汽车行驶阻力 （2）道路阻力RR (N)：是由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型及纵坡度而产生的阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻力。 RR=G（f + i） 汽车在坡度i（倾角）的道路上行驶时，车重G在平行于路面方向的分力为Gsin=Gi，上坡时它与汽车前进方向相反，阻碍汽车行驶；而下坡时与前进方向相同，助推汽车行驶。 汽车行驶阻力：空气阻力、滚动阻力、坡度阻力和惯性阻力。 Highway college, Changan Universit

7、y长安大学公路学院 (3)惯性阻力RI(N)：汽车的质量分为平移质量和旋转质量（如飞轮、齿轮、传动轴和车轮等）两部分。 汽车变速行驶时，需要克服其质量变速运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力，用RI表示。 RI =(G/ g) a Highway college, Changan University长安大学公路学院2.汽车行驶驱动力插图 1.发动机；2.离合器；3.变速器；4.万向节头传动轴；5.主传动器；6.驱动轮Highway college, Changan University长安大学公路学院 驱动轮上的扭矩Mk用一对力偶P和F代替，F作用在轮缘上与路面水平反力Pa抗衡，P(T)

8、作用在轮轴上推动汽车前进，称为驱动力（或称牵引力），与汽车行驶阻力Z抗衡。Highway college, Changan University长安大学公路学院 汽车行驶牵引力来源：汽油与空气在发动机汽缸燃烧产生膨胀气体，输出有效功率N(kw)；通过活塞将热能转化为机械能，驱使曲轴（每分钟n转r/min）产生扭矩M(N m)；再通过变速器、万向节头传动轴、主传动器、差速器和后半轴等，将M传递到驱动轮产生Mk。 P=Mn/9549 M=9549P/n n与P在一定油门开度下，都存在一定关系。当油门全开时， n与P通常用曲线图表示P=P（ n ），称为发动机外特性曲线（也称为功率曲线）。根据外特性

9、曲线可确定其相应的扭矩曲线M=M（ n ）。Highway college, Changan University长安大学公路学院 开动发动机，合上离合器 把驱动轮扭矩Mk 按理论力学化为一对力偶T与Ta ， Ta与路面摩擦力F抗衡；T称为牵引力，与车轮前进方向一致，取正值。当增大Mk时，T也增大，汽车加速，但加速后，R也增大，直至T和R平衡时，汽车又等速行驶。 脱开离合器 脱开离合器时，汽车滑行， Mk =0，T=0，使汽车前进的力R可以使汽车减速（R0），等速（R=0）。 制动 制动相当于在驱动轮上加一个制动扭矩M制。在制动时Mk =0， M制产生负牵引力，汽车是否前进决定于负牵引力与R的

10、大小. Highway college, Changan University长安大学公路学院)(377. 0NMVnrMrMTTTkTTVPMVnT3600=377. 0=牵引力T与扭矩Mk之间的函数关系式牵引力T与功率P之间的函数关系式Highway college, Changan University长安大学公路学院3.汽车运动方程 驱动力T为节流阀全开的情况。如果节流阀部分开启时，要对驱动力T进行修正。修正系数用U表示，称之为负荷率，一般负荷率U=8090%。agGifGKAVrMUT)(15.212 汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。当驱动力与各种行驶阻力之

11、代数和相等的时侯，称为驱动平衡。驱动平衡方程式（也称汽车的运动方程式）为： T=R= Rw + RR + RI Highway college, Changan University长安大学公路学院4.汽车行驶条件 充分条件是驱动力小于或等于轮胎于路面之间的附着力，即： TGk 必要条件（即驱动条件），即： TR Highway college, Changan University长安大学公路学院(二). 汽车的动力特性及加、减速行程 汽车的动力因数汽车的行驶状态汽车的爬坡能力 Highway college, Changan University长安大学公路学院1.汽车动力特性agifGR