第四章第四章 纵断面设计纵断面设计n 第一节第一节 概概 述述n定定义义：沿沿着着道道路路中中线线竖竖向向剖剖面面的的展展开开图图即即为为路路线线纵纵断面。断面。n纵纵断断面面设设计计：在在路路线线纵纵断断面面图图上上研研究究路路线线线线位位高高度度及坡度变化情况的过程。及坡度变化情况的过程。n任务：任务：研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度。研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度。n依依据据：汽汽车车的的动动力力特特性性、道道路路等等级级、当当地地的的自自然然地地理条件以及工程经济性等。理条件以及工程经济性等。n地地面面线线：它它是是根根据据中中线线上上各各桩桩点点的的高高程程而而点点绘绘的的一一条不规则的折线；条不规则的折线；n设计线：设计线：路线上各点路基设计高程的连续。路线上各点路基设计高程的连续。路线纵断面图构成：路线纵断面图构成：n地地面面线线：它它是是根根据据中中线线上上各各桩桩点点的的高高程程而而点点绘绘的的一一条不规则的折线；条不规则的折线；n设计线：设计线：路线上各点路基设计高程的连续。路线上各点路基设计高程的连续。路线纵断面图构成：路线纵断面图构成：n地面高程：地面高程：中线上地面点高程。中线上地面点高程。n设设计计高高程程：一一般般公公路路，路路基基未未设设加加宽宽超超高高前前的的路路肩肩边缘的高程。边缘的高程。n 设分隔带公路，一般为分隔带外边缘。设分隔带公路，一般为分隔带外边缘。n路基高度：路基高度：横断面上设计高程与地面高程之高差。横断面上设计高程与地面高程之高差。n 路堤：路堤：设计高程大于地面高程。设计高程大于地面高程。n 路堑：路堑：设计高程小于地面高程。设计高程小于地面高程。n纵断面设计内容纵断面设计内容：坡度及坡长坡度及坡长n 竖曲线竖曲线 第二节第二节 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计n 一、纵坡设计的一般要求一、纵坡设计的一般要求n 1纵坡设计必须满足标准的各项规定。纵坡设计必须满足标准的各项规定。n 2为为保保证证车车辆辆能能以以一一定定速速度度安安全全顺顺适适地地行行驶驶，纵纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。n 尽量避免采用极限纵坡值。尽量避免采用极限纵坡值。n 合合理理安安排排缓缓和和坡坡段段，不不宜宜连连续续采采用用极极限限长长度度的的陡坡夹最短长度的缓坡。陡坡夹最短长度的缓坡。n 连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。n 越岭线哑口附近的纵坡应尽量缓一些。越岭线哑口附近的纵坡应尽量缓一些。 n 3纵纵坡坡设设计计应应对对沿沿线线地地面面、地地下下管管线线、地地质质、水水文文、气气候候和和排排水水等等综综合合考考虑虑，视视具具体体情情况况加加以以处处理理，以保证道路的稳定与通畅以保证道路的稳定与通畅 4 4一一般般情情况况下下山山岭岭重重丘丘区区纵纵坡坡设设计计应应考考虑虑填填挖挖平平衡衡，尽尽量量使使挖挖方方运运作作就就近近路路段段填填方方，以以减减少少借借方方和和废废方方，降降低低造造价价和和节节省省用用地地。即即纵纵向向填填挖平衡设计。挖平衡设计。n 5 5平平原原微微丘丘区区地地下下水水埋埋深深较较浅浅，或或池池塘塘、湖湖泊泊分分布布较较广广，纵纵坡坡除除应应满满足足最最小小纵纵坡坡要要求求外外，还还应应满满足足最最小填上高度要求小填上高度要求，保证路基稳定。，保证路基稳定。即即包线设计包线设计。n 6 6对对连连接接段段纵纵坡坡，如如大大、中中桥桥引引道道及及隧隧道道两两端端接接线线等等，纵纵坡坡应应和和缓缓、避避免免产产生生突突变变。交交叉叉处处前前后后的的纵纵坡应平缓一些，坡应平缓一些，n 7 7在在实实地地调调查查基基础础上上，充充分分考考虑虑通通道道、农农田田水水利利等方面的要求。等方面的要求。二、最大纵坡二、最大纵坡最最大大纵纵坡坡：是是指指在在纵纵坡坡设设计计时时各各级级道道路路允允许许使使用用的的最大坡度值。最大坡度值。影响因素：影响因素： 汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力。汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力。 道道路路等等级级：等等级级高高，行行驶驶速速度度大大，要要求求坡坡度度阻阻力力尽量小。尽量小。 自然条件：海拔高程、气候（积雪寒冷等）。自然条件：海拔高程、气候（积雪寒冷等）。 纵坡度大小的优劣：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。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。山区公路可缩短里程，降低造价。1. 设设计计速速度度为为120kmh、l00kmh、80kmh的的高高速速公公路路受受地地形形条条件件或或其其他他特特殊殊情情况况限限制制时时，经经技技术术经济论证，最大纵坡值可增加经济论证，最大纵坡值可增加1。2. 公公路路改改建建中中，设设计计速速度度为为40kmh、30kmh、20kmh的的利利用用原原有有公公路路的的路路段段，经经技技术术经经济济论论证证，最大纵坡值可增加最大纵坡值可增加1。n各级公路最大纵坡的规定（表各级公路最大纵坡的规定（表4-34-3）设计速度设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%） 3 4 5 6 7 8 91 1高原为什么纵坡要折减？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。于沸腾而破坏冷却系统。2 2规规范范规规定定：位位于于海海拔拔3000m3000m以以上上的的高高原原地地区区，各各级级公公路路的的最最大大纵纵坡坡值值应应按按表表4-54-5的的规规定定予予以以折减。折减后若小于折减。折减后若小于4%4%，则仍采用，则仍采用4%4%。三、高原纵坡折减三、高原纵坡折减四、理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡四、理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡n1. 理想的最大纵坡理想的最大纵坡i1：是指设计车型即载重车在油是指设计车型即载重车在油门全开的情况下，持续以门全开的情况下，持续以V1等速行驶所能克服的坡等速行驶所能克服的坡度。度。V1取值，对低速路为设计速度，高速路为上述取值，对低速路为设计速度，高速路为上述载重车的最高速度。载重车的最高速度。 n i i1 1=D=D1 1-f-fn容容许许速速度度V V2 2：不不同同等等级级的的道道路路容容许许速速度度应应不不同同，其其值值一一般般应应不不小小于于设设计计速速度度的的1/21/22/32/3（高高速速路路取取低低限，低速路取高限）。限，低速路取高限）。 n i i2 2=D=D2 2-f-fn最小纵坡：最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。坡度值。n最小纵坡值最小纵坡值：0.3%0.3%，一般情况下，一般情况下0.5%0.5%为宜。为宜。n适用条件适用条件：横向排水不畅路段：长路堑、桥梁、隧：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。道、设超高的平曲线、路肩设截水墙等。n 当当必必须设计平平坡坡（0%0%）或或小小于于0.3%0.3%的的纵坡坡时，边沟沟应作作纵向排水向排水设计。n 在在弯弯道道超超高高横横坡坡渐变段段上上，为使使行行车道道外外侧边缘不出不出现反坡，反坡，设计最小最小纵坡不宜小于超高允坡不宜小于超高允许渐变率。率。n 干旱少雨地区最小干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。坡可不受上述限制。五、最小纵坡五、最小纵坡n 内容：最小坡长限制：任何路段内容：最小坡长限制：任何路段n 最大坡长：陡坡路段最大坡长：陡坡路段n 1最短坡长限制最短坡长限制nVm。n 城市道路最小坡长按表城市道路最小坡长按表选用。选用。 六、坡长限制n标准规定各级公路最大坡长限制。标准规定各级公路最大坡长限制。 2最大坡长限制最大坡长限制n 城市道路最大坡长按表城市道路最大坡长按表选用。选用。 2最大坡长限制最大坡长限制七、缓和坡段n标准规定，标准规定，连续上坡连续上坡(或下坡或下坡)时，应在不大于时，应在不大于表表3. .所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。缓和坡所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于段的纵坡应不大于3，其长度应符合纵坡长度的规，其长度应符合纵坡长度的规定。定。n缓和坡段：纵坡值：不应大于缓和坡段：纵坡值：不应大于3%n 长长 度：不小于最小坡长要求度：不小于最小坡长要求n 线线 形形：宜宜采采用用直直线线。在在地地形形困困难难路路段段可可采用曲线；采用曲线；n注：曲线半径较小时，缓和坡段长度应增加。注：曲线半径较小时，缓和坡段长度应增加。n 回头曲线段不能作为缓和坡段。回头曲线段不能作为缓和坡段。八、平均纵坡八、平均纵坡n平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差H与路线长度与路线长度L之比（连续升坡或降坡路段）。之比（连续升坡或降坡路段）。标标准准规规定定：越越岭岭路路线线连连续续上上坡坡(或或下下坡坡)路路段段，相相对对高高差差为为200500m时时，平平均均纵纵坡坡不不应应大大于于；相相对高差大于对高差大于500m时，平均纵坡不应大于时，平均纵坡不应大于5。任意连续任意连续3km路段平均纵坡不应大于路段平均纵坡不应大于。城城市市道道路路的的平平均均纵纵坡坡按按上上述述规规定定减减少少1.0%。对对于于海海拔拔3000m以以上上的的高高原原地地区区，平平均均纵纵坡坡应应较较规规定定值值减减少少0.5%1.0%。1.1.定定义：合成坡度是指由路合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡坡与弯道超高横坡或路拱横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即流水合而成的坡度，其方向即流水线方向。方向。合成坡度的合成坡度的计算公式算公式为：九、合成坡度九、合成坡度n式中：式中：II合成坡度（合成坡度（% %）；）；n i ih h超高横坡度或路拱横坡度（超高横坡度或路拱横坡度（% %）；）；n i iz z路线设计纵坡坡度（路线设计纵坡坡度（% %）。）。n 2.最大允许合成坡度值：最大允许合成坡度值： n （1）最大允许合成坡度值：最大允许合成坡度值： 2合成坡度指标合成坡度指标 （2 2）最小合成坡度最小合成坡度：n最小合成坡度不宜小于最小合成坡度不宜小于0.5%0.5%。n当当合合成成坡坡度度小小于于0.50.5时，应采采取取综合合排排水水措措施施，以以保保证路面排水路面排水畅通。通。n当当陡陡坡坡与与小小半半径径平平曲曲线重重合合时，在在条条件件许可可的的情情况下，以采用况下，以采用较小的合成坡度小的合成坡度为宜。宜。 特特别是下述情况，其合成坡度必是下述情况，其合成坡度必须小于小于8%8%。 在冬季路面有在冬季路面有积雪雪结冰的地区；冰的地区； 自然横坡自然横坡较陡峻的傍山路段；陡峻的傍山路段； 非汽非汽车交通比率高的路段。交通比率高的路段。例例如如：某某二二级公公路路，有有一一平平曲曲线半半径径为250250m m，超超高高横横坡坡为为8%8%，该路段路段纵坡度坡度为4.8%4.8%，则合成坡度合成坡度为3. 合成坡度指标的控制作用合成坡度指标的控制作用 ：n 控制陡坡与急弯的重合；控制陡坡与急弯的重合；n 平坡与设超高平曲线的配合问题。平坡与设超高平曲线的配合问题。