道路勘測設計

（第三章縱斷面設計）

2014.2

本章主要內容：

縱斷面的概念及組成要素

最大縱坡和最小縱坡坡長限制和緩和坡段

平均縱坡和合成坡度豎曲線要素與豎曲線最小半徑縱斷面設計方法、步驟及成果

§3.1概述定義：沿道路中線豎向剖面的展開圖即為路線縱斷面。縱斷面設計：研究路線線位高度及坡度、坡長變化情況的過程。任務：研究縱斷面線形的幾何構成及其大小與長度。依據：汽車的動力特性、道路等級、當地的自然地理條件以及工程經濟性等。地面線：它是根據中線上各樁點的高程而點繪的一條不規則的折線；設計線：路線上各點路基設計高程的連線。路線縱斷面圖構成：地面高程（標高）

：中線上地面點高程。設計高程（標高）

：即路基設計高程（標高）

地面線：根據中樁點的高程繪的一條折線；設計線：路線上各點路基設計高程的連線。變坡導線：變坡點間的連線路線縱斷面圖構成：縱斷面設計線

直坡段坡度＝兩變坡高差/平距上坡為正下坡為負平坡為0坡長：水平距離豎曲線段凸型豎曲線凹型豎曲線半徑R長度L（水平距離）豎距h地面線：根據中樁點的高程繪的一條折線；設計線：路線上各點設計高程的連線。變坡導線：變坡點間的連線路線縱斷面圖構成：地面高程：中線上地面點高程。設計高程：兩種規定公路：城市道路：設計標高一般公路，路基未設加寬超高前的路肩邊緣的高程。設計標高設分隔帶公路，一般為分隔帶外邊緣。設計標高城市道路：行車道中線

中央分隔帶中線路基高度：橫斷面上設計高程與地面高程之高差。

路堤：設計高程大于地面高程。

路塹：設計高程小于地面高程。縱斷面設計內容：坡度及坡長豎曲線路堤路塹第二節汽車的動力特性與縱坡保證汽車在道路上行駛的穩定性盡可能提高車速保證道路上的行車暢通盡量滿足行車舒適加速最快的汽車：Dauer962LeMans

產地：德國

出廠日期：1994年

0-100km/h耗時2.6秒

跑的最快的汽車：最高榮譽在1987年被奧斯莫比爾部奪得，他們研制的“航天技術1號”未來車在德克薩斯汽車測試場上創下了當今447km/h的世界最高紀錄，享有“世界第一快車”的美稱。§3.2汽車的動力特性與縱坡§3.2汽車的動力特性與縱坡一、驅動力2.汽車的行駛阻力3）坡度阻力1）空氣阻力4）慣性阻力2）滾動阻力道路阻力(N)汽車的總行駛阻力為道路阻力空氣阻力慣性阻力2.汽車的行駛阻力（三）汽車行駛條件①必要條件（即驅動條件）―驅動力必須能夠克服各項行駛阻力，②充分條件（附著條件）―驅動力必須≤輪胎與路面間的附著力，。2汽車行駛的兩個條件1汽車的運動方程式（四）汽車的動力因數表征某型汽車在海平面高程上，滿載情況下，每單位車重克服道路阻力和慣性阻力的性能（五）汽車的行駛狀態汽車的行駛狀態有以下三種情況：加速行駛等速行駛減速行駛在動力特性圖上，等速行駛的速度稱為平衡速度。每一排檔都存在各自的最大動力因數，與之對應的速度稱作臨界速度。（六）理想最大縱坡和不限長度的最大縱坡理想最大縱坡

指設計車型即載重汽車在油門全開的情況下，持續以理想速度V1等速行駛所能克服的坡度。不限長度的最大縱坡允許車速由V1降到V2，以獲得較大坡度，在i2的坡道上，汽車將以V2的速度等速行駛。與容許速度V2相對應的縱坡i2稱為不限長度的最大縱坡。（七）最大縱坡（maximumlongitudinalgradient）最大縱坡：縱坡設計時各級道路允許使用的最大坡度值。影響因素：

：汽車的動力特性；道路等級；自然條件；工程、運營經濟注：城市道路相應降低1%。特殊情況：（1）地形困難，增加1%（2）冰凍地區，不超過8%（3）大、中橋≤4%，橋頭引道≤5%（4）隧道內≤3%（≤100m的除外）（5）非機動車道：平原微丘區2~3%，山嶺重丘≤4~5%各級公路最大縱坡的規定設計速度（km/h）1201008060403020最大縱坡（%）3456789綜合考慮：交通組成、汽車性能、工程費用和營運經濟二、坡長限制

坡長限制（gradelengthlimitation）

坡長－－指變坡點與變坡點之間的水平長度。（1）最大坡長限制1)限制理由：（2）緩和坡段－－當給車恢復速度的過程i≦3％，

l－符合最小坡長要求。線形：宜采用直線。困難路段可用曲線；注：宜設在直線段或大半徑曲線上曲線半徑較小時，緩和坡段長度應增加。

回頭曲線段不能作為緩和坡段。坡長3最小坡長限制1）理由：

①過短，則變坡點個數增加，行車時顛簸頻繁，影響行車平順性；②過短，則不能滿足設置最短豎曲線這一幾何條件的要求。2）標準規定:各級公路最短坡長不應小于9－15s行程。

最小坡長限制：任何路段最大坡長：陡坡路段最小縱坡：

各級公路在特殊情況下容許使用的最小坡度值。最小縱坡值：0.3%，一般情況下0.5%為宜。適用條件：排水不暢路段：長路塹、橋梁、隧道、設超高的平曲線等。當必須設計平坡（0%）或小于0.3%的縱坡時，邊溝應作縱向排水設計。干旱少雨地區最小縱坡可不受上述限制。最小縱坡（minimumlongitudinalgradient）平均縱坡（averagegradient）

1）平均縱坡----指一定路線長度范圍內，路線兩端點的高差與路線長度的比值。二、三、四級公路越嶺線的平均縱坡：2）相關規定①相對高差200～500m不應大于5.5％②相對高差>500m不應大于5％

臺階式HL注意：任何相連3km路段的平均縱不應大于5.5％。（1）合成坡度－－－道路在平曲線路段，若縱向有縱坡且橫向又有超高時，則最大坡度在縱坡和超高橫坡所合成的方向上，這時的最大坡度稱為合成坡度。

（2）對合成坡度的限制

控制陡坡與急彎的重合；

平坡與設超高平曲線的配合問題。

合成坡度（resultantgradient）

§3.3豎曲線設計豎曲線：縱斷面上兩個坡段的轉折處，為了便于行車用一段曲線來緩和，稱為豎曲線。變坡點：相鄰兩條坡度線的交點。坡度差：相鄰兩條坡度線的坡角差，通常用坡度值之差代替，用ω表示

ω=i2-i1ω<0：凸形豎曲線：

ω>0：凹型豎曲線α1α2ωi1i2i3凹型豎曲線ω>0凸型豎曲線ω<0采用與地形條件吻合的指標，顯得舒展自然1.豎曲線的計算HTHSyHnBPDnBPDn-1Hn-1inin-1in+1Lcz1Lcz2HT豎曲線上任意點設計標高的計算

[例]：某山嶺區一般二級公路，變坡點樁號為k5+030.00，高程為427.68m，i1=5%，i2=-4%，豎曲線半徑R=2000m。試計算豎曲線要素以及樁號為k5+000.00和k5+100.00處的設計高程。二、豎曲線的最小半徑

1.緩和沖擊在凹形豎曲線上是增重，在凸形豎曲線上是減重，確定豎曲線半徑時，對離心加速度應加以控制。2.時間行程不過短3．滿足視距的要求凸形豎曲線的最小半徑和最小長度

凹形豎曲線最小半徑和最小長度

②跨線橋下行車視距要求

§3.4高等級道路上的爬坡車道§3.4高等級道路上的爬坡車道

1.設置爬坡車道的條件

爬坡車道-----（climbinglane）是陡坡路段主線行車道外側增設的供載重車行駛的專用車道。（1）公路1）沿上坡方向行駛載重汽車的行駛速度降低到表4-14的允許最低速度以下時，可設置爬坡車道。2）上坡路段的設計通行能力小于設計小時交通量時，應設置爬坡車道。

2.爬坡車道的設計

（1）橫斷面組成

爬坡車道設于上坡方向主線行車道右側，寬度一般為3.5m，包括設于其左側路緣帶的寬度0.5m。

（2）橫坡度1）因為爬坡車道的V比主線小，超高坡度較小，超高坡度的旋轉軸為爬坡車道內側邊緣線。2）位于直線路段時，其橫坡度的大小同于主線路拱坡度，均采用直線式橫坡。

2.爬坡車道的設計

（3）平面布置與長度總長度由起點處漸變段長度Ｌ1、爬坡車道的長度L和終點處附加長度Ｌ2（見表4.16）組成。

2.爬坡車道的設計

1、避險車道定義在長陡坡路段正線行車道下坡方向右側為失控車輛增設的專用車道。2、設置目的為防止連續長、陡下坡車輛在行駛中速度失控而造成事故。3、設置要求避險車道的長度根據主線下坡行駛速度、避險車道縱坡和坡床集料而定。

§3.5避險車道的設計網索避險車道

JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=（1）準備工作：應收集有關設計資料：①里程樁號和地面高程；②平面設計成果；③沿線地質資料等。點繪地面線，填寫有關內容。§3.6縱斷面設計方法與縱斷面設計圖

1.縱斷面設計（profiledesign）方法與步驟

（2）標注高程控制點：

①路線起、終點；②越嶺啞口；③重要橋涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪線的洪水位；⑦隧道進出口；⑧平面交叉和立體交叉點；⑨鐵路道口；⑩城鎮規劃控制標高以及受其它因素限制路線必須通過的標高控制點等。山區道路的“經濟點”或“挖方點”等。

1.縱斷面設計方法與步驟

（1）準備工作：應收集有關設計資料：①里程樁號和地面高程；②平面設計成果；③沿線地質資料等。點繪地面線，填寫有關內容。JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=

(2)標注高程控制點：①路線起、終點；②越嶺啞口；③重要橋涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪線的洪水位；⑦隧道進出口；⑧平面交叉和立體交叉點；⑨鐵路道口；⑩城鎮規劃控制標高以及受其它因素限制路線必須通過的標高控制點等。山區道路的“經濟點”或“挖方點”等。JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=(3)試坡：根據地形起伏情況及高程控制點，初擬縱坡線。

JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=(4)調整：按平縱配合要求及《標準》執行情況等進行檢查調整。

(3)試坡：根據地形起伏情況及高程控制點，初擬縱坡線。

(5)核對：典型橫斷面核對。(6)定坡：確定變坡點位置及變坡點高程或縱坡度。精度要求：變坡點樁號：一般要調整到10m的整樁號上坡度值：精確到小數點兩位，即0.00%變坡點高程：精確到小數點三位，即0.000中樁高程：精確到小數點兩位，即0.00JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=(4)調整：按平縱配合要求及《標準》執行情況等進行檢查調整。

(3)試坡：根據地形起伏情況及高程控制點，初擬縱坡線。

JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=(5)核對：典型橫斷面核對。(6)定坡：確定變坡點位置及變坡點高程或縱坡度。(4)調整：按平縱配合要求及《標準》執行情況等進行檢查調整。

(3)試坡：根據地形起伏情況及高程控制點，初擬縱坡線。

R=T=E=R=T=E=R=T=E=(7)豎曲線設計：確定半徑、計算豎曲線要素HR(5)核對：典型橫斷面核對。(6)定坡：確定變坡點位置及變坡點高程或縱坡度。(7)豎曲線設計：確定半徑、計算豎曲線要素(4)調整：按平縱配合要求及《標準》執行情況等進行檢查調整。

(3)試坡：根據地形起伏情況及高程控制點，初擬縱坡線。

(8)設計高程計算：從起點由縱坡度連續推算變坡點設計高程；逐樁計算設計高程。變坡點樁號BPD變坡點設計高程H豎曲線半徑R縱斷面設計成果

§4.6縱斷面設計方法與縱斷面設計圖

2.縱斷面設計圖（verticalprofilemap）

（1）公路縱斷面設計圖直角坐標

橫坐標（里程及樁號）1：2000或

1：5000

縱坐標（水準高程）