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中南大学道路工程(三)分析报告.ppt 52页
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在实际工作中，上述计算过程用表格形式来完成。
表头如下：
竖曲线要素
未设竖曲线的设计高
改正后的设计高
桩号依次向下排列 坡度坡长变坡点桩号高程 RTE 对应各桩号切线高程 竖曲线范围内桩号的纵距 对应各桩号的设计高 三、竖曲线最小半径
这是对竖曲线半径作出的限制。
竖曲线最小半径要满足：
（1）缓和行车冲击（径向的超重、减重不要剧烈）；
（2）行车时间不应少于3 s；
（3）满足行车视距。 §4
平、纵面线形组合设计 一、组合设计的原则
（1）自然地诱导驾驶员视线，保持视觉连续性；
（2）平纵线形技术指标大小均衡，保持视觉和心理协调；
（3）合成坡度组合得当，有利行车和排水；
（4）注重与道路周围景观的配合。 二、线形组合设计要点 （1）平曲线与竖曲线的组合：平包竖 组合原则： 1、竖曲线与平曲线重合，且平曲线比竖曲线稍长，即“平包竖”。 竖曲线的起、终点分别放在平曲线的两个缓和曲线中间最理想。 2、竖曲线与平曲线半径大小保持均衡：根据经验，当平曲线半径小于1000m时，竖曲线半径为平曲线半径的10~20倍，即可获得线形的均衡性。 3、不要在凸形竖曲线顶部、凹形竖曲线底部插入小半径平曲线。 4、在一个平曲线范围内应避免多个竖曲线，反之亦然。 5、避免变坡点设在反向曲线拐点处。
（2）直线与纵断面的组合
平面直线段不宜设置多次变坡，避免出现驼峰、凹陷、跳跃等使视觉中断的线形。
（3） 线形与景观的配合应遵循以下原则：
a）应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其它特殊地区，一般以绕避为主。
b）尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。
c）应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。
d）不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。
e）条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使边坡接近于自然地面形状，增进路容美观。
f）应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，将绿化视作引导视线、点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计。
g）指导思想是重视沿线自然景观、自然环境的保护、利用和再造。 §5
道路纵断面设计 一、纵断面设计的原则 （1）纵断面设计应服从上位依据（总规、控规、可研、初设等业已批准的高程），根据所处的工作阶段取得可靠的定线依据； （2）满足纵断面设计的技术标准，满足等级要求； （3）纵断面线形平顺，坡段平缓，起伏小、少； （4）填挖少，工程量省，填挖基本平衡； （5）路基稳定； （6）基本满足沿途道路控制标高。道路控制标高是：
a）起点、终点、沿途街坊地面、交叉口、出入口、广场、建筑物地坪、铁路道口、桥涵；
b）由设计洪水位确定的路面高程、桥面高程；
c）通航河流要满足桥下净空高度的要求；
d）旧路改造时的原有路面高程；
e）垭口。 （7）路基最小填土高度； （8）保证市政管线的埋设、使用。管线覆土最小厚度0.7m。有时排水管控制了道路高程。 二、纵断面设计成果 （一）纵断面设计图
1、纵断面设计步骤 （1）绘制纵、横断面图
在A3图幅的坐标纸上绘制中线地面高程点并连线，形成纵断面地面线；绘制平面线形示意图，以利进行平纵组合；写出桩号及对应的地面原始高程。
在A3图幅的坐标纸上绘制各桩号横断面地面线，形成横断面图。 高程 米
地质情况 坡度/坡长 填
挖 地面高程 设计高程 里程桩号 平 曲 线 ×××设计院 三角田—猛龙二级公路 路线纵断面设计图 设计 复核 审核 图号 SIII-2-1 JD1
R=150 K0+000 1 6 3 2 7 4 5 546.60 550
灰岩及亚粘土
叶岩及亚砂土
545.55 552
K0+000~K0+700
548.35 548.78 （2）标注控制点
1）高程控制点
指路线必须通过此高程点。根据调查资料确定该控制点的桩号和高程及性质，将其标注在纵断面图上。
指路线通过此点将使造价最低。逐一分析每个桩号的横断面图，找到经济点，将其标注在纵断面图上。
找经济点的方法：用透明
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中南大学道路工程课件(三).
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>> 道路纵断面设计
课前提问： 课前提问： 平面线型包括什么？ 平面直线有哪些特点？ 直线长度如何设计？
3.1概述 沿着道路中心线所作的垂直展开剖面，即为道 路的纵断面。 它反映自然地形和设计路线在竖直断面上的几 何形状、位置、尺寸。
4.2 纵坡设计 1.纵坡 坡度 纵坡(坡度 纵坡 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。i H α LH i = L是指在纵坡设计时各级道路允许采用的 最大坡度值。 它是道路纵断面设计的重要控制指标。 在地形起伏较大地区、直接影响路线的长 短、使用质量、运输成本及造价。 限制原因：为保证车辆能以适当的车速 在车道上安全行驶，即上坡时顺利，下坡 时不致发生危险。影响道路最大纵坡度的因素 1）道路的等级：道路等级越高，交通量越大， 行车速度越高，道路纵坡度要求缓。 2）地形、地物及自然条件的影响。 3）汽车的爬坡能力的影响依据及最大值： （1）对于只有汽车行驶的道路 选择国产典型载重汽车作为标准车型 确定最大纵坡推荐值和限制值设计时，尽 量选用小于推荐值的坡度；当地形限制不 得不大于推荐值时，必须小于限制值，并 限制坡长。（2）对于机非混行道： 应按非机动车为设计依据（自行车）， 非机动车最大纵坡推荐值2.5%,限制值3%。(2) 最小纵坡 为保证排水顺畅，防止水分渗入路基，一般 应考虑设置不小于0.5%的纵坡 ，困难地区采用 不小于0.3%2.坡长限制 坡长限制 坡段起止点间的水平距离称为坡长。 (1) 最大坡长限制 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，乘客不舒适， 线型不美观；坡差较大时易造成视线中断；不易 设置竖曲线。3.合成坡度 合成坡度在平曲线路段， 在平曲线路段，由路线纵坡和超高横坡合成的 路面实际流水坡。 路面实际流水坡。该坡度过大时，易产生附加阻力（上坡时），或使 该坡度过大时，易产生附加阻力（上坡时），或使 ）， 汽车重心偏移，沿合成坡方向滑移。故应加以限制。 汽车重心偏移，沿合成坡方向滑移。故应加以限制。
4.纵坡设计一般要求（1） 必须符合《标准》、《规范》的规定； （2） 纵坡力求均衡，尽量不采用极限值； （3） 应与地形相适应，重视与平面线形的组合； （4） 结合自然条件综合考虑，有利于路面和边 沟排水，避免洪水危害，减小低温冰滑安全隐患； （5） 减少高填深挖，争取填挖平衡； （6） 考虑农田水利要求； （7） 考虑非机动车的爬坡能力。4.3 竖曲线设计纵断面上相邻两段不同坡度线的交点称为变坡点。 变坡点处需设置竖曲线。竖曲线采用二次抛物线 和圆曲线型（我国采用圆曲线型）。坡度线 设计线变坡点 凹型竖曲线 变坡点凸型竖曲线凸型竖曲线 凹型竖曲线1. 竖曲线计算几何要素：转坡角ω = i2 ? i1L T = 22曲线长 L = R 切线长(代数差)i:上坡为“+”，下坡为“”。转坡角“+”为凸形，“-”为 ω 凹形L T ω y i1 x R ω E y i2 x TT 外 距 E= 2Rx 竖曲线上任意点纵距 y = 2R （改正值）Ｒ——竖曲线半径 (m)2x——计算点桩号与竖曲线起点(或竖曲线终点)的桩号差例：某道路一变坡点桩号K1+256.387，高程米，前坡i1=-5.4%，后坡i2=3.5%，设置的 竖曲线半径R=5000米。求K1+240、K1+260处的 设计标高。 解 1. 计算切线高程 L 切线长 =-(-0.054))/2=222.5m T = 2 竖曲线起点桩号 K1+256.387 –222.5=K1+33.887 竖曲线止点桩号 K1+256.387+222.5=K1+478.887 待求桩号至竖曲线起止点的桩号差 K1+240 x=K1+240 – K1+33.887=206.113m K1+260 x=K1+478.887 – K1+260=218.887m待求桩号处的切线高程K1+240 H1=
+(222.5 –206.113)×0.054=m K1+260 H1=
+(222.5 – 218.887)×0.035=m2. 计算设计高程 待求桩号处纵距（改正值） x2 =4.249m K1+240 y = 2R 2 =4.791m K1+260 y = x 2R 待求桩号处的设计高程 K1+240 H =
+ 4.249 =1859.37m K1+260 H = .791 =m2.竖曲线设计标准 竖曲线设计标准(1)竖曲线最小半径 这是对竖曲线半径作出的限制。 限制理由： 1. 汽车在竖曲线部分行驶时受离心力作用； 2. 驾驶员视线受到限制。 限制方法：分别对凸型和凹型竖曲线规定最小 值。设计时不得违反。 通常采用不小于一般最小值的竖曲线半径， 仅在地形等条件十分受限而不得已时才被迫采用 极限最小值。(2)竖曲线最小长度限制理由： 1. 竖曲线过短易产生急促变坡感觉； 2. 竖曲线过短易对行车造成冲击。 限制方法： 规定最小长度，设计时不得违反。 规定值列于下表。
3.竖曲线设计 竖曲线设计 (1)竖曲线设计的一般要求1. 宜选用较大半径； 2. 同向曲线间应避免直线段过短而形成“断臂 曲线”； 3. 需满足排水要求； 4. 相邻竖曲线不得重叠。(2)半径的选择1. 符合《规范》要求；2. 考虑土石方工程量； 3. 考虑平纵线形组合。4. 考虑相邻竖曲线的连 接。4.5 平、纵面线形组合设计1.组合设计的原则 组合设计的原则 1）. 自然地诱导驾驶员视线，保持视觉 连续性； 2）. 平纵线形技术指标大小均衡，保持 视觉和心理协调； 3）. 合成坡度组合得当，有利行车和排 水； 4）. 注重与道路周围景观的配合。2.线形组合设计要点 线形组合设计要点 1）. 平曲线与竖曲线的组合：平包竖 平包竖2）. 直线与纵断面的组合 平面直线段不宜设置多次变坡，避免出现 驼峰、凹陷、跳跃等使视觉中断的线形。 3）. 平、纵线形组合与景观的协调配合 应使路线融入自然，不要硬性隔断景观； 减少高填深挖，重视环境保护； 综合绿化； 讲究结构物的造型和色彩。4.6 纵断面设计方法与纵断面设计图1.纵断面设计步骤 纵断面设计步骤高程 米 554K0+000~K0+700 第 1 页 共 56 页552550548546544 542 540 地质情况 坡度/坡长 填 挖546.60灰岩及亚粘土叶岩及亚砂土545.55地面高程 设计高程 里程桩号 平曲线K0+00012 JD1 R=2003456 JD2 R=1507云南省公路设计院三角田—猛龙二级公路路线纵断面设计图设计复核审核图号SIII-2-1
2.纵断面设计图 纵断面设计图(1)公路纵断面设计图 常用比例： 横向1：2000，竖向1：200 纵断面设计图由上下两部分组成： 上部为图形部分，包括 上部 1）.高程、地面线、设计线、竖曲线及其 要素； 2）.桥涵及重要构筑物； 3）. 隧道； 4）. 与其它道路交叉时的桩号及路名； 5）. 水准点编号、桩号、位置、高程； 6）. 断链位置及长短链关系； 7）.跨河大中桥的现有水位及设计水位。下部为数据栏部分，从上至下依次为： 下部 1）.土壤地质情况； 2）.坡度/坡长； 3）.填挖值； 4）.设计高程； 5）.地面高程； 6）.里程桩号； 7）.直线及平曲线。最大纵坡根据汽车行驶理论，考虑自然条件，在保证安全的前 提下充分发挥汽车的机械效率，《标准》规定如下表：
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