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1、,第四章 纵断面设计,本章主要介绍纵坡设计和竖曲线设计的基本方法。学习平、纵线形组合的基本思路，掌握纵断面设计图的绘制方法。,第一节 概 述,纵断面图主要由地面线和设计线组成。 地面线：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的起伏变化情况。,一、纵断面图,设计线：反映了道路路线的起伏变化情况 。由直坡段和竖曲线组成。,路基设计洪水频率：路基工程中采用一定的洪水频率作为路基防水设计标准，称为路基洪水频率。,二、设计标高 纵断面设计线上的标高, 新建公路：高速公路、一级公路：为中央分隔带的外侧边缘标高； 二、三、四级公路：为路基边缘标高，在设置超高、加宽的地 段为设加宽
2、、超高前的路基边缘标高。, 改建公路：一般按新建公路处理，也可视具体情况采用中线标高。,第二节 纵坡及坡长设计,一 纵坡设计的一般要求,。必须满足标准规定,。纵坡应该尽量平顺起伏不易过大,。考虑沿线地形地质、水文等,。纵坡设计应考虑填挖平衡,。平原区应满足最小填土高度要求,。桥梁隧道交叉口前后纵坡应较缓,二 最大纵坡,各级公路最大纵坡,对桥上及桥头路线的最大纵坡： 大、中桥上纵坡不宜大于4%，紧接大、中桥桥头两端的引道纵坡应与桥上纵坡相同。小桥涵不做特殊要求。,隧道部分路线纵坡： 隧道内纵坡不应大于3%，但短于50m的隧道其纵坡不受此限制； 紧接隧道洞口的路线纵坡应与隧道内纵坡相同。,三 高原
3、纵坡折减,当折减后的最大纵坡值小于4%，仍采用4%。,四 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，在长路堑、低填以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，纵坡不应小于0.3%，一般情况下以不小于0.5%为宜。,五 坡长限制,最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺的要求考虑的。 如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减中的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出 从路容美观、相临两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最短长度。 通常取910秒的行程距离。,1最短坡长限制,主要是对陡坡的坡长进行
4、限制。 原因：车辆在陡坡上行驶时， 上坡时使行车速度显著下降，甚至要换较抵挡位克服坡度阻力； 上坡时易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火； 下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸。 当陡坡由几个不同坡度的路段组成时，应对其进行检验；检验方法有两种：平均坡度法、百分比法。,2最大坡长限制,六 缓和坡段 在两段较长的陡坡间设置的小于3%的坡段称为缓和坡段。 在纵断面设计中，当陡坡的长度达到限制坡长时应安排一段缓坡，用以恢复在陡坡上降低的速度。同时考虑下坡安全的需要。 标准规定缓和坡段的纵坡应不大于3%，其长度应不小于最短坡长。,七 平均纵坡 平均纵坡是指一定长度的路段纵向
5、所克服的高差与路线长度的比值。 二级、三级、四级公路越岭路线的平均纵坡，一般以接近5.5%（相对高差200m500m）和5%（相对高差大于500m）为宜，并注意任何相连3km路段的平均纵坡不宜大于5.5%。 八、合成坡度 合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度。 计算公式： 最大合成坡度： 最小合成坡度：合成坡度过小，会导致路面排水不畅，影响行车安全。各级公路最小合成坡度不宜小于0.5%。当合成坡度小于0.5%时，应采取综合排水措施，以保证路面排水畅通。,第三节 竖曲线,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，称为竖曲线。 竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线
6、，在使用范围二者几乎没有差别。但抛物线在计算上比圆曲线方便，因此设计中一般采用二次抛物线。,一、竖曲线要素的计算公式,设变坡点相临两纵坡坡度分别为i1和i2，它们的代数差用 表示，即， 当 为“+”时，表示凹形竖曲线； 为“-”时，凸形竖曲线。,竖曲线长度: 竖曲线切线长： 竖曲线上任一点竖距: 竖曲线外距:,二、竖曲线的最小半径,1. 凸型竖曲线最小半径 考虑因素：离心加速度不过大、停车视距要求。 两方面因素中，视距要求的最小半径值更大，因此，标准根据视距要求规定了凸型竖曲线的极限最小半径，并将其值的1.52倍规定为一般最小半径。,2. 凹型竖曲线最小半径 考虑因素：离心加速度不过大、夜间前
7、灯照明距离要求、跨线桥下行车视距要求。 三方面因素中，离心加速度不过大要求的最小半径值更大，标准据此规定了凹型竖曲线的极限最小半径，并将其值的1.52倍规定为一般最小半径。,若竖曲线长度过短，汽车行驶过竖曲线的时间也很短，会使驾驶员产生变坡很急的错觉，乘客也会感觉不舒适。应限制汽车在竖曲线上的行驶时间不过短，即限制竖曲线的最小长度。应满足3秒行程。,三、竖曲线最小长度,四、竖曲线半径选取,（1）尽可能取大半径，一般应大于一般最小半径，只在特殊困难地段才能采用极限最小半径。 （2）满足最小长度要求。 （3）按切线长度或E值选取半径。 （4）一般情况下，竖曲线半径应取50获100米的整倍数。,第四
8、节 平、纵线形组合设计,平纵配合主要考虑的是视觉上的要求，其中包含有安全问题（能否起到诱导视线的作用），其次是考虑排水要求。设计时应注意以下问题： 一、 平面直线与竖曲线的 组合 1、在两个凹形竖曲线间不要 插入短坡段； 2、平面长直线的末端不宜插 入小半径凹形竖曲线； 3、平面直线上不宜设小半径 凹形竖曲线； 4、尽量避免出现“驼峰”、“暗 凹”、“波浪”等视觉线形。,二、平面曲线与竖曲线的组合,平曲线与竖曲线组合时，其半径大小应保持均衡。平曲线半径如果不大于1000m，竖曲线的半径应为平曲线半径的1020倍。,为了便于实际应用，把平曲线与竖曲线的组合形象地表示为图4-14所示。竖曲线的起终
9、点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。如平、竖曲线半径都很大，则平、竖位置可不受上述限制；若做不到平竖曲线较好的组合，宁可把二者拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。,平、纵线形组合与景观的协调配合,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他特殊地区，一般以绕避为主。 尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。比如沿线周围的地貌、地形、天然树林、池塘湖泊等。纵面尽量减少填挖；横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相适应，弥补必
10、要填挖对自然景观的破坏。 应能提供视野的多项性，力求与周围的风景自然地融为一体。 不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。 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。 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,道路景观欣赏,一、 纵断面设计方法与步骤,准备工作：纵坡设计之前在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求。 标注控制点：控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。,第五节 纵断面设计方法及绘制,控制
11、性的控制点：如路线起点、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，等。 经济性的控制点：山区道路还有根据路基填挖平衡控制路中心填挖值的标高点。如图4-16。,试坡：以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间进行穿插于取直，试定出若干直坡线。（初定坡度线）,调整坡度线：检查各种指标的利用情况，对初定坡度线进行调整。如：最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、合成坡度、桥隧位置的坡度限制、交叉口限制、净空、平纵线形组合等。 核对坡度线：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙、重要桥涵以及其他重要控制点，检查坡角稳定、避让不良地质、高度要求等情况。,定坡：
12、经调整核对无误后，逐渐把直线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值要求取值到千分之一，即0.1%。变坡点一般要调整到10m的整桩号上。相邻变坡点桩号之差为坡长。变坡点标高是由纵坡度和坡长以次推算而得。 设置竖曲线：拉坡时已考虑了平、纵结合问题，此步根据技术标准、平纵组合均衡等确定数曲线半径，计算竖曲线要素。,二、纵断面图的绘制 纵断面设计图是道路设计重要技术文件之一，也是纵断面设计的最后成果。 纵断面采用直角坐标，以横坐标表示里程桩号，纵坐标表示高程。为了明显地反映沿着中线地面起伏形状，通常横坐标比例尺采用1：2000，纵坐标采用1：200。 纵断面是由上、下两部分内容组成的。上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线，另外，也用以标注数曲线及其要素；坡度及坡长；沿线桥涵及人工构造物的位置、结构类型、孔数和孔径；与道路、铁路交叉的桩号及路名；沿线跨越的河流名称、桩号、常水位和最高洪水位；水准点位置、编号和标高；断链桩位置、桩号及长短链关系等。,