《《道路工程》第4章 縱斷面設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《道路工程》第4章 縱斷面設(shè)計(jì)（79頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 道路勘測(cè)設(shè)計(jì) 四川大學(xué)建環(huán)學(xué)院 主講教師：向安田 本章主要內(nèi)容： 一、縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求 二、縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì) 三、豎曲線 四、爬坡車道 五、 合成坡度 六、 縱斷面設(shè)計(jì)方法及表達(dá) 七、 視覺(jué)分析及平縱組合 第四章縱斷面設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)： 1.縱斷面設(shè)計(jì)， 2.拉坡設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)成果： 1.縱斷面設(shè)計(jì)圖 ， 2.豎曲線表 縱斷面定義： 沿著道路中心線豎直剖切開(kāi)的斷 面即為線路縱斷面 。 繪制縱斷面的目的： 主要反映路線的起伏 、 縱 坡以及與原地面的填挖情況 。 縱斷面設(shè)計(jì)： 就是根據(jù)汽車的動(dòng)力特性 、 道路 等級(jí)和自然地形 ， 研究道路起伏的坡度和長(zhǎng)度 ， 以便達(dá)到行車的安全 、 舒適迅速和經(jīng)
2、濟(jì)合理的 目的 。 線路縱斷面圖 一、縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求 1、 滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 2、 盡量避免使用極限值 3、 縱斷面和地形協(xié)調(diào) 4、 移挖作填 ， 填挖平衡 5、 滿足最小填土高度和排水要求 6、 橋頭和交叉口處應(yīng)該平緩 7、 考慮通道和農(nóng)田的要求 二、縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì) 1、最大縱坡 agifD )( )( ifD 1c o s,s i n itg D 稱為動(dòng)力因數(shù)，它表征各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。 其值與汽車構(gòu)造和行駛速度有關(guān)。 G RTD w 最大縱坡系指各級(jí)道路縱坡的最大限值，是根據(jù) 汽車的動(dòng)力特性、道路等級(jí)、自然條件以及行駛 安全、運(yùn)
3、營(yíng)經(jīng)濟(jì)等因素來(lái)確定的。 s i nc o sIm fD ax 最大爬坡能力 （ 滿載 ） 2 22 Im 2 Im Im 1 1a r c s i n f fDfD axax ax axax tgi ImIm 二、縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì) 為海拔修正系數(shù) 。 在海平面高程上汽車滿載時(shí) =1 G G GG 分別為滿載總重和實(shí)載總重 。 和 海拔大于 3000米按照表格折減，折減后不小于 4%。 海拔高度 H（ m） 0 1000 2000 3000 4000 5000 海拔修正 系數(shù) 1.0 0.80 0.78 0.69 0.61 0.53 海拔高度 H系數(shù) 的關(guān)系 海拔高度 （ m） 3000-4000
4、 4000-5000 5000 折減值 （ %） 1 2 3 縱坡的海拔高度折減值 3%、 4%的最大縱坡適合于高速公路和一級(jí)公路以較高 行車速度行駛 ， 當(dāng)高速公路受地形條件或其他特殊情況 限制時(shí) ， 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證最大縱坡可增加 1% 。 8%、 9%的最大縱坡適合于設(shè)計(jì)速度為 30km/h 的三級(jí) 公路以及設(shè)計(jì)速度為 20km/h 的四級(jí)公路上低速行駛 。 5%、 6% 、 7%的最大縱坡適合于 80km/h 、 60km/h 、 40km/h 的設(shè)計(jì)速度 。 城市道路車行線 、 人行道線應(yīng)與路中心線縱坡相同； 道路縱坡過(guò)大 ， 將使臨街建筑物地面標(biāo)高難與人行道 縱坡協(xié)調(diào)而影響街景； 道
5、路縱坡過(guò)大不利于地下管線的敷設(shè) ， 如雨污管是重 力管 ， 為減小管道縱坡便要增加跌水井的設(shè)備 。 在機(jī)非混合行駛的道路上 ， 確定設(shè)計(jì)容許最大縱坡時(shí) ， 需考慮非機(jī)動(dòng)車上 、 下坡的安全和爬坡能力 。 適于自行車行駛的縱坡宜在 2 5 以下 。 最大縱坡的總結(jié)： A，城市道路為公路按設(shè)計(jì)車速的最大縱坡 -1。 B，大、中橋 4% C，非機(jī)動(dòng)車 2.5%， 2.5%時(shí)有坡長(zhǎng)限制。 D，隧道 3% E, 海拔：公路： 2000m以上， i8% 。 3000m以上，比正常值減 1 3%。 F，高寒冰凍：公路： i8% ， 城市道路： i6% 3、理想最大縱坡和不限坡長(zhǎng)的最大縱坡 fDi ifD 1
6、1 11 1V V1低速路為設(shè)計(jì)車速，高速路為載重車的最高速度。理 想最大縱坡固然好但常因地形等條件的制約這種坡 度不是總能爭(zhēng)取到的。實(shí)際上可將 V1降低， i1可以增加 理想最大縱坡是指設(shè)計(jì)車型即載重車在油門全開(kāi) 的情況下，持續(xù)以 Vl等速行駛所能克服的坡度。 i1即為理想的最大縱坡。因?yàn)樵诰哂胁淮笥?i1的坡 道上載重車能以最高速度行駛，這樣，載重車與小客 車、重車與輕車之間的速度差最小，因而相互干擾也 將最小，道路通行能力將最大。 3、理想最大縱坡和不限坡長(zhǎng)的最大縱坡 V2稱容許速度， i2稱為不限坡長(zhǎng)縱坡。 設(shè)計(jì)車速32212 V fDi ifD 22 22 【 例 4-1】 ：計(jì)算東
7、風(fēng) EQ 140載重車裝載 75 時(shí)，各計(jì)算行車速度理想的最大縱坡 i1和不限 長(zhǎng)度的最大縱坡 i2 4、最小縱坡 為使道路上行車快速、安全和通暢，希望道路縱坡 設(shè)計(jì)的小一些為好。但是在挖方、低填方路段以及 其它橫向排水不暢路段，為保證排水需要，均應(yīng)設(shè) 臵不小于 0.3%的最小縱坡，一般使用 0.5%。當(dāng)必須 設(shè)臵平坡（ 0%）或小于 0.3%的縱坡時(shí)，其邊溝應(yīng)做 縱向排水設(shè)計(jì)。 5、坡長(zhǎng)限制 凡小于 i1的縱坡均為緩坡，汽車在緩坡上將 加速行駛。 大于 i1為陡坡，汽車減速行駛，初速為 V1， 終速不低于 V2， 大于 i2的縱坡要限制其長(zhǎng)度。 （ 1）最小坡長(zhǎng)的限制 坡長(zhǎng)過(guò)短，變坡點(diǎn)增多，
8、有以下缺點(diǎn)： 駕駛者需頻繁換擋； 汽車行駛在連續(xù)起伏地段產(chǎn)生的增重與減重的變 化頻繁，導(dǎo)致乘客感覺(jué)不舒適，車速越高越突出； 相鄰兩豎曲線不易設(shè)臵； 縱面視距難以保證； 影響路容美觀。 考慮因素： .上坡時(shí)，汽車的動(dòng)力性能。 .下坡的行車安全。大于 5%有坡長(zhǎng)限制，大于限制坡 長(zhǎng)應(yīng)設(shè) 3%的緩坡。其長(zhǎng)度應(yīng)大于最小坡長(zhǎng)。 (2)最大坡長(zhǎng)限制 定義： 當(dāng)汽車在坡道上行駛，車速下降到最低容許速 度時(shí)所行駛的距離稱為最大坡長(zhǎng)限制。 縱坡越陡，坡長(zhǎng)越長(zhǎng)，對(duì)行車的影響表現(xiàn)在： 行車速度顯著下降，甚至要換較低排檔克服坡度阻 力； 易使水箱“開(kāi)鍋”，導(dǎo)致汽車爬坡無(wú)力，甚至熄火； 下坡制動(dòng)次數(shù)頻繁，易使剎車片發(fā)熱
9、而失效，造成 車禍。 【 例 4-2】 以東風(fēng) EQ 140載重車為例、若取 l， f=1.5。計(jì)算從希望速度開(kāi)始，在大于不限長(zhǎng)度的最 大縱披上減速行駛，當(dāng)坡道終點(diǎn)速度下降到容許速度 時(shí)所行駛的距離（即容許最大坡長(zhǎng)）。 6、緩和坡段 如前所述，凡大于理想的最大縱披 i1的坡度均屬陡 坡。在縱斷面設(shè)計(jì)中，當(dāng)陡坡大于限制坡長(zhǎng)時(shí)，應(yīng) 設(shè) 3%的緩和坡段，其長(zhǎng)度應(yīng)大于最小坡長(zhǎng)。 7、平均縱坡 .越嶺線高差 200 500m時(shí)，取 5.5%為宜。 .越嶺線高差 500m時(shí)，取 5.0%為宜。 .任何連續(xù) 3km內(nèi)， i平 5.5%。 .要考慮公路等級(jí)影響。 定義： 某段路線高差與水平距離之比。 i平 =
10、H/L（ %） 作用： .衡量縱斷面線型質(zhì)量。 .可供放坡定線參考。 規(guī)定： 三、豎曲線 定義： 縱斷面上兩縱坡線交點(diǎn)稱為變坡點(diǎn)。在變坡點(diǎn)處， 為保證行車安全、順適以及視距而設(shè)臵的縱向緩和曲線， 即是豎曲線。 豎曲線形式： 二次拋物線 圓曲線 二次拋物線比圓曲線計(jì)算方便，設(shè)計(jì)上多采用，但 仍以豎曲線半徑來(lái)表示。 1.豎曲線的要素計(jì)算 （ 1）二次拋物線的基本公式 幾個(gè)參數(shù)： 前坡點(diǎn)，后坡點(diǎn)，坡差 1221 , iiii ixkxy 2 2 12 ii Lk 1.豎曲線的要素計(jì)算 （ 2）豎曲線要素計(jì)算 22 RLT R xh 2 2 R TE 2 2 8 LE 豎曲線外距 E： 豎曲線上任一點(diǎn)
11、豎距 h： 豎曲線切線長(zhǎng) T： 2.豎曲線設(shè)計(jì)的限制因素 豎曲線的設(shè)計(jì)受眾多因素的限制，其中有三個(gè)因素起 決定性作用。 汽車行駛在豎曲線上時(shí)，產(chǎn)生徑向離心力； 這個(gè)力在凹形豎曲線上產(chǎn)生 增重效應(yīng) ，在凸形豎曲 線上產(chǎn)生 減重效應(yīng) ； 這種增重與減重達(dá)到某種程度時(shí)，旅客就會(huì)有不舒 適的感覺(jué)，同時(shí)對(duì)汽車的懸掛系統(tǒng)也有不利影響； 所以： 確定豎曲線半徑時(shí)要對(duì)離心加速度進(jìn)行控制。 （ 1）緩和沖擊 R v 2 13 22 Vv R 2/2 7 8.0 sm 6.3 2 m i n VR 6.3 2 m i n VL 離心加速度 考慮到不因沖擊而造成不 舒適感，以及視覺(jué)平順 汽車行駛在凸形豎曲線上，如果
12、半徑太小，會(huì)阻擋 司機(jī)的視線。為了行車安全，對(duì)凸形豎曲線的最小半 徑或最小長(zhǎng)度應(yīng)加以限制。 汽車行駛在凹形豎曲線上時(shí)，同樣存在視距問(wèn)題。 地形起伏較大地區(qū)的道路，在夜間行車時(shí)，若豎曲 線半徑過(guò)小，前燈照射距離近，影響行車速度和安全。 在高速公路及城市道路上有許多跨線橋、門式交通 標(biāo)志及廣告宣傳牌等，如果它們正好處在凹形豎曲線 上方，也會(huì)影響駕駛員的視線。 （ 2）滿足視距的要求 汽車從直坡道行駛到豎曲線上，盡管豎曲線半徑較 大，如其長(zhǎng)度過(guò)短，汽車倏忽而過(guò)旅客會(huì)感到不舒 適。因此，應(yīng)限制汽車在豎曲線上的行程時(shí)間不過(guò) 短，最短應(yīng)滿足 3s行程。 2.16.3m i n VVtL （ 3）時(shí)間行程不
13、過(guò)短 3.凸曲線最小半徑 凸曲線最小長(zhǎng)度或半徑應(yīng)以滿足視距為主。 （ 1） LSt（豎曲線長(zhǎng)度 St（豎曲線長(zhǎng)度 視距） 42 2 2 21 2 m i n TT S hh SL 4 2 m i n TSLR 凸 作為控制 4.凹曲線最小半徑（前燈） 凹曲線最小長(zhǎng)度應(yīng)以滿足兩種視距要求，前燈和跨線橋的 要求。 （ 1） LSt（豎曲線長(zhǎng)度 St（豎曲線長(zhǎng)度 視距） T T S SL 0 5 2 4.05.1 2 m i n 作為控制 T T S SR 0524.05.1 2 凹 5.凹曲線最小半徑（跨線橋） （ 1） LSt（豎曲線長(zhǎng)度 St（豎曲線長(zhǎng)度 視距） 92.26 2 m i n T
14、SL 作為控制 92.26 2 TSR 凹 6.最小豎曲線長(zhǎng)度 2.16.3m i n VVtL 最短應(yīng)滿足 3s行程 豎曲線最小半徑極限值是汽車在縱坡變更處行駛時(shí)為了緩 和沖擊和保證視距所需的最小半徑值。豎曲線半徑一般值 是最小半徑極限值的 1.5 -2.0 倍。 【 例 4-3】 四、爬坡車道 設(shè)臵原因 在縱坡較大的路段，載重車爬坡時(shí)需克服較大的坡度阻 力，使輸出功率與車重之比值降低，車速下降并帶來(lái)不 利影響： 大型車與小汽車的速差變大，超車頻率增加，對(duì)行車 安全不利。 速差較大的車輛混合行駛，必將減小快車的行駛速度， 導(dǎo)致通行能力降低。 為消除上述種種不利影響，在陡坡路段增設(shè)爬坡車道、
15、把載重車從正線車流上分離出去可提高小汽車行駛的 自由度，確保行車安全，增加路段的通行能力。 1.定義： 陡坡路段在正線行車道外為載重車上坡行 駛增加設(shè)臵的專用附加車道。 四、爬坡車道 2.設(shè)臵條件 我剛規(guī)范規(guī)定：高速公路、一級(jí)公路縱坡長(zhǎng)度受限 制的路段，應(yīng)對(duì)載重汽車上坡行駛速度的降低值和 設(shè)計(jì)通行能力進(jìn)行驗(yàn)算。符合以下兩種情況之一者。 可在上坡方向行車道右側(cè)設(shè)臵爬坡車道： 1）沿上坡方問(wèn)載重汽車的行駛速度降低到允許最 低速度以下時(shí) 2）上坡路段的設(shè)計(jì)通行能力小于設(shè)計(jì)小時(shí)交 通流量時(shí)。 城市道路： .快速路及 V60km/h的主干道， i 5%的路段。 .大車 V下降， 8050 、 6040
16、. 上坡路段混入大型車輛的干擾降低通行能力時(shí)。 .經(jīng)綜合分析認(rèn)為設(shè)臵爬坡車道比降低縱坡經(jīng)濟(jì) 合理時(shí)。爬坡車道寬 3.5m。 四、爬坡車道 2.設(shè)臵條件 3.爬坡車道橫斷面設(shè)計(jì) 爬坡車道設(shè)于上坡方向正線行車道 右側(cè) 。 爬坡車道寬度一般為 3.5m（含左側(cè)路緣帶寬度 0.5m。 爬坡車道的路肩和正線一樣仍由硬、土路肩組成。 由于爬坡車道上車的速度較低，硬路肩寬度可不按正 線設(shè)計(jì)，一般取 1.0m。土路肩寬度以按正線要求設(shè)計(jì)。 長(zhǎng)而連續(xù)的爬坡車道路肩窄，右側(cè)應(yīng)設(shè)緊急停車帶 4.爬坡車道橫坡設(shè)計(jì) 因?yàn)榕榔萝嚨赖男熊囁俣缺日€小，為了 行車 安全 起見(jiàn)，高速公路正線超高坡度與爬坡車道的 超高坡度之間的
17、關(guān)系如表 超高坡度的旋轉(zhuǎn)軸為爬坡車道內(nèi)側(cè)邊緣線。 若爬坡車道位于直線路段，其橫坡度的大小同 正線路拱坡度，采用直線式橫坡、坡向向外。 爬坡車道右側(cè)路肩的橫坡度大小和坡向參照正 線與右側(cè)路肩之間關(guān)系的有關(guān)規(guī)定確定。 5.爬坡車道平面設(shè)計(jì) 起點(diǎn)處漸變段長(zhǎng)度 L1用來(lái)使正線車輛駛離正線而進(jìn)入爬 坡車道，其長(zhǎng)度一般取 45m。 爬坡車道是根據(jù)所設(shè)計(jì)的縱斷面線形繪制出的載重車行 駛速度曲線而找出小于允許最低速度的路段，長(zhǎng)度 L 。 爬坡車道終點(diǎn)處附加長(zhǎng)度 L2用來(lái)供車輛駛?cè)胝€前加速 至允許最低車速所需長(zhǎng)度，其值與附加段的縱坡度有關(guān)， 宜控制在 60m以內(nèi)。 考慮與線形的關(guān)系，設(shè)在通視條件好、易辨認(rèn)的地
18、方。 五、合成坡度 路線在平曲線上的最大坡度縱坡與超高橫坡組 合后形成的最大坡度，即合成坡度。 22 zhH iii 汽車行駛在道路彎道上，如果縱坡大而曲線半徑 小時(shí)，由于離心力作用會(huì)給汽車行駛造成危險(xiǎn)。為防 止汽車沿合成坡度方向滑移，應(yīng)將超高橫坡與縱坡的 合成坡度控制在一定的范圍之內(nèi)，以避免合成坡度過(guò) 大而引起的橫向滑移和行車危險(xiǎn)。 在陡坡與小半徑平曲線相重疊時(shí)，在條件許可的 情況下，以采用較小的合成坡度為宜。在冬季路面有 積雪、結(jié)冰的地區(qū)，自然橫坡較陡峻的傍山路段，合 成坡度必須小于 8%。 22 hHZ iii 如果合成坡度超過(guò)最大容許值時(shí)，可減少縱坡或者加 大平曲線半徑以減小橫坡，或者
19、兩方面同時(shí)減小； 無(wú)論縱坡還是橫坡采用最大值，允許另一方采用不大 于 2%的緩坡，同時(shí)最小合成坡度不宜小于 0.5%； 在超高過(guò)渡的變化處，合成坡度不應(yīng)設(shè)計(jì)為 0%； 合成坡度小于 0.5%時(shí)，應(yīng)采取綜合措施保排水通暢。 六、縱斷面設(shè)計(jì)方法及表達(dá) 1.縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求 縱斷面的設(shè)計(jì)總要求： 保證行車的平順、安全及汽車運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)； 路基和構(gòu)造物具有足夠的穩(wěn)定性； 使道路建筑費(fèi)最低 。 縱斷面設(shè)計(jì)的具體要求： （ 1）應(yīng)滿足縱坡及豎曲線的各項(xiàng)規(guī)定（縱坡限值、坡 長(zhǎng)限值、豎曲線最小半徑及豎曲線最小長(zhǎng)度等）。 （ 2）縱坡應(yīng)盡量平緩、起伏不宜過(guò)大和頻繁；變坡點(diǎn) 處盡量設(shè)臵大半徑豎曲線，盡量避免極限
20、縱坡值；緩和 段配合地形布設(shè)埡口處縱坡盡量放緩；越嶺線應(yīng)盡量避 免設(shè)臵反坡段。 （ 3）設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)結(jié)合沿線自然條件如地形、土壤，水文、 氣候等因素綜合考慮。 （ 4）應(yīng)與平面線形和周圍的景觀相協(xié)調(diào)，即應(yīng)考慮人體 視覺(jué)心理上的要求，按照平豎曲線相協(xié)調(diào)及半徑均衡原則， 來(lái)確定縱斷面的設(shè)計(jì)線。 （ 5）應(yīng)爭(zhēng)取填挖平衡，盡量移挖作填。 （ 6）依路線的性質(zhì)要求，適當(dāng)照顧當(dāng)?shù)孛耖g運(yùn)輸工具、 農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)田水利等方面的要求。 （ 7）城市道路的縱坡設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定，還應(yīng)考慮 沿線兩側(cè)街坊地坪標(biāo)高及保證地下管線最小覆土深度要求。 一般應(yīng)使側(cè)石頂面標(biāo)高低于兩側(cè)街坊或建筑物的地坪標(biāo)高 2.縱斷面設(shè)計(jì)要點(diǎn) 縱
21、斷面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 根據(jù)道路等級(jí)、沿線自然條件和構(gòu)造物控制標(biāo)高等， 確定路線合適的標(biāo)高、各坡段的縱坡度和坡長(zhǎng)，并設(shè) 計(jì)豎曲線。 （ 1）關(guān)于縱坡極限值的運(yùn)用 根據(jù)汽車動(dòng)力特性和考慮經(jīng)濟(jì)等因素制定的極限值， 設(shè)計(jì)時(shí)不可輕易采用，應(yīng)留有余地。 在受限制較嚴(yán)，如越嶺線為爭(zhēng)取高度、縮短路線長(zhǎng)度 或避開(kāi)艱巨工程等，才有條件地采用。 好的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量使駕駛員有足夠的安全感、舒適感和 視覺(jué)上的美感（可通過(guò)透視圖檢驗(yàn)）。 一般講，縱坡緩些為好，但為了路面和邊溝排水，最 小縱坡不應(yīng)低于 0.3% 0.5%。 坡長(zhǎng) 是指縱斷面兩相鄰變坡點(diǎn)之間的水平距離。 坡長(zhǎng)不宜過(guò)短，以不小于計(jì)算行車速度 9秒的行程為宜。 對(duì)連
22、續(xù)起伏的路段，坡度應(yīng)盡量小，坡長(zhǎng)和豎曲線應(yīng) 爭(zhēng)取到極限最小值的一倍或二倍以上，以避免： 出現(xiàn)鋸齒形的縱斷面，影響行車視距； 使增重與減重變化太頻繁； 影響路容美觀。 （ 2）關(guān)于最短坡長(zhǎng) 平原、微丘地形 的縱坡應(yīng)均勻平緩，注意保證最小填 土高度和最小縱坡的要求。 丘陵地形 應(yīng)避免過(guò)分遷就地形而起伏過(guò)大，注意縱坡 應(yīng)順適不產(chǎn)生突變。 山嶺、重丘地形 的沿河線應(yīng)盡量采用平緩縱坡，坡長(zhǎng) 不應(yīng)超過(guò)限制長(zhǎng)度，縱坡不宜大于 6%，注意路基控制 標(biāo)高的要求。 越嶺線 的縱坡應(yīng)力求均勻，盡量不采用極限或接近極 限的坡度，更不宜在連續(xù)采用極限長(zhǎng)度的陡坡之間夾 短的緩和坡段。一般不應(yīng)設(shè)臵反坡。 山脊線和山腰線 除
23、結(jié)合地形不得已時(shí)采用較大縱坡外， 在可能條件下縱坡應(yīng)緩些。 （ 3）各種地形條件下的縱坡設(shè)計(jì) 豎曲線應(yīng)盡量選用較大半徑為宜； 當(dāng)受限制時(shí)可采用一般最小值，特殊困難方可用極限 最小值。 有條件時(shí)，宜按視覺(jué)要求的最小豎曲線半徑取值。 相鄰兩個(gè)同向凹形或凸形豎曲線，特別是同向凹形豎 曲線之間，如直坡段不長(zhǎng)應(yīng)合并為單曲線或復(fù)曲線， 避免出現(xiàn) 斷背曲線 。 相鄰反向豎曲線之間，為使增重與減重間和緩過(guò)渡， 中間最好插入一段直坡段。若兩豎曲線半徑接近極限 值時(shí)，這段直坡段至少應(yīng)為計(jì)算行車速度的 3s行程。當(dāng) 半徑比較大時(shí)，亦可直接連接。 （ 4）關(guān)于豎曲線半徑的選用 （ 5）關(guān)于相鄰豎曲線的銜接 3、縱斷面
24、設(shè)計(jì)步驟 （ 1） 準(zhǔn)備工作 縱坡設(shè)計(jì)（俗稱拉坡）之前在厘米繪圖紙上，按比例 標(biāo)注里程樁號(hào)和標(biāo)高，點(diǎn)繪地面線，填寫有關(guān)內(nèi)容。 （ 2）標(biāo)注控制點(diǎn)及其高程 控制點(diǎn)： 路線起、終點(diǎn)，越嶺埡口，重要橋涵，地質(zhì) 不良地段的最大填土高度，最大挖深，沿溪線的洪水 位，隧道進(jìn)出口，平面交叉和立體交叉點(diǎn)，鐵路道口， 城鎮(zhèn)規(guī)劃控制標(biāo)高等。 山區(qū)道路 還有根據(jù)路基填挖平衡關(guān)系控制點(diǎn)，稱為 “經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”。 （ 3）試坡與調(diào)整： 在已標(biāo)出 “ 控制點(diǎn) ” 、 “ 經(jīng)濟(jì)點(diǎn) ” 的縱斷面圖上，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)、地面起伏變化，本著 以 “ 控制點(diǎn) ” 為依據(jù)，照顧多數(shù) “ 經(jīng)濟(jì)點(diǎn) ” 的原則， 在這些、點(diǎn)位間進(jìn)行穿插與取直，試走
25、出若干直坡線。 然后對(duì)照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查各設(shè)計(jì)的直坡方案的最大縱坡、 最小縱坡、坡長(zhǎng)限制等是否滿足規(guī)定，平、縱組合是 否適當(dāng)，以及路線交叉、橋隧和接線等處的縱坡是否 合理，若有問(wèn)題應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。 調(diào)整方法 是對(duì)初定坡度 線平抬、平降、延伸、縮短或改變坡度值。 對(duì) 各種可能坡度線方案 反復(fù)比較，最后定出既符 合 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ，又滿足控制點(diǎn)要求，且土石方較省的設(shè) 計(jì)線作為初定坡度線，并將前后坡度線延長(zhǎng)交匯出變 坡點(diǎn)的初步位臵。 （ 4）核對(duì)： 選擇有控制意義的 重點(diǎn)橫斷面 ，如高填深 挖、地面橫坡較陡路基、擋土墻、重要橋涵以及其它 重要控制點(diǎn)等，在縱斷面圖上直接讀出對(duì)應(yīng)樁號(hào)的填、 挖高度，用“模板”在橫斷
26、面圖上“戴帽子”，檢查 是否填挖過(guò)大、坡腳落空或過(guò)遠(yuǎn)、擋土墻工程過(guò)大、 橋梁過(guò)高或過(guò)低、涵洞過(guò)長(zhǎng)等情況，若有問(wèn)題應(yīng)及時(shí) 調(diào)整縱坡。在橫坡陡峻地段核對(duì)更顯重要。 （ 5）定坡： 經(jīng)調(diào)整核對(duì)無(wú)誤后，逐段把直坡線的坡度 值、變坡點(diǎn)樁號(hào)和標(biāo)高確定下來(lái)。 （ 6）設(shè)臵豎曲線： 拉坡時(shí)已考慮了平、縱組合問(wèn)題， 此步根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、平縱組合均衡等確定豎曲線半徑， 計(jì)算豎曲線要素。 4、縱斷面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) （ 1）設(shè)臵回頭曲線地段，拉坡時(shí)應(yīng)按回頭曲線技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)先定出該地段的縱坡，然后從兩端接坡，應(yīng)注意在 回頭曲線地段不宜設(shè)豎曲線。 （ 2）大、中橋上不宜設(shè)臵豎曲線，橋頭兩端豎曲線的 起、終點(diǎn)應(yīng)設(shè)在橋頭 10m以
27、外。 （ 3）小橋涵允許設(shè)在斜坡地段或豎曲線上，為保證行 車平順，應(yīng)盡量避免在小橋涵處出現(xiàn)“駝峰式”縱坡。 4、縱斷面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) （ 4）注意平面交叉口縱坡及兩端接線要求。道路與道 路交叉時(shí)，一般宜設(shè)在水平坡段，其長(zhǎng)度應(yīng)不小于最 小坡長(zhǎng)規(guī)定。兩端接線縱坡應(yīng)不大于 3%，山區(qū)工程艱 巨地段不大于 5%。 （ 5）拉坡時(shí)如受“控制點(diǎn)”或“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”制約，導(dǎo)致 縱坡起伏過(guò)大，或土石方工程量太大，經(jīng)調(diào)整仍難以 解決時(shí)，可用紙上移線的方法修改原定縱坡線。 方法： 按理想要求定出新的縱坡設(shè)計(jì)線，然后找出對(duì) 應(yīng)新設(shè)計(jì)線的填、挖高度，用“模板 在橫斷面上以新 填、挖高度左右移動(dòng)，定出適宜的中線位臵，若為實(shí) 地
28、定線時(shí)還應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)改線。這種方法在山區(qū)和丘陵區(qū) 道路的縱坡設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到。 七、視覺(jué)分析及平縱組合 為保證汽車行駛的安全與舒適，應(yīng)把道路平、縱、橫 三面結(jié)合作為立體線形來(lái)分析研究。平面與縱面線形 的協(xié)調(diào)組合將能在視覺(jué)上自然地誘導(dǎo)司機(jī)的視線，并 保持視覺(jué)的連續(xù)性。 一）平、縱線形組合設(shè)計(jì) 當(dāng)計(jì)算行車速度大于或等于 60km小時(shí)，必須注重平、 縱的合理組合； 計(jì)算行車速度小于 40km小時(shí)，在保證行駛安全的前 提下，正確地運(yùn)用線形要素規(guī)定值，力求做到各種線 形要素的合理組合，盡量避免和減輕不利組合； 平、縱線形組合設(shè)計(jì)是指在滿足汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)要 求前提下，研究 線路 如何滿足視覺(jué)和心理方面的連續(xù)、
29、 舒適、與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)以及良好的排水條件。 1、平、縱組合的設(shè)計(jì)原則 （ 1）應(yīng)在視覺(jué)上能自然地引導(dǎo)駕駛員的視線，并保持 視覺(jué)的連續(xù)性。任何使駕駛員感到茫然、迷惑或判斷 失誤的線形，必須盡力避免。在視覺(jué)上能否自然地誘 導(dǎo)視線，是衡量平、縱線形組合的 最基本問(wèn)題 。 （ 2）注意保持平、縱線形的技術(shù)指標(biāo)大小應(yīng)均衡。它 不僅影響線形的平順性，而且與工程費(fèi)用相關(guān)。對(duì)縱 面線形反復(fù)起伏，在平面上卻采用高標(biāo)準(zhǔn)的線形是無(wú) 意義的。反之亦然。 （ 3）選擇組合得當(dāng)?shù)暮铣善露?，以利于路面排水和?車安全。 （ 4）注意與道路周圍環(huán)境的配合。它可以減輕駕駛員 的疲勞和緊張程度，并可起到引導(dǎo)視線的作用。 2、平
30、曲線與豎曲線的組合 （ 1） 平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合（平豎曲線頂點(diǎn)重 合） ，且平曲線應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線 這種組合是使平曲線和豎曲線對(duì)應(yīng)，最好使豎曲線的 起終點(diǎn)分別放在平曲線的兩個(gè)緩和曲線內(nèi)，即所謂的 “平包豎”。為平曲線與豎曲線相互重合的透視形狀。 這種立體線形不僅能起誘導(dǎo)視線的作用，而且可取得 平順而流暢的效果。 對(duì)于等級(jí)較高的道路應(yīng)盡量做到這種組合，并使平、 豎曲線半徑都大一些才顯得協(xié)調(diào)，特別是凹形豎曲線 處車速較高，二者半徑更應(yīng)該大一些。 （ 2） 平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持均衡。平曲線和豎曲 線其中一方大而平緩，那么另一方就不要形成多而小。 一個(gè)長(zhǎng)的平曲線內(nèi)有兩個(gè)以上豎曲線，或一個(gè)大的豎
31、 曲線含有兩個(gè)以上平曲線，看上去非常別扭。根據(jù)德 國(guó)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，平曲線半徑小于 1000m，豎曲線半徑為平 曲線半徑的 10 20倍時(shí)，便可達(dá)到均衡的目的。 過(guò)大或大小不均衡就會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)效果很差的線形。 （ 3） 暗彎（不在視線范圍內(nèi)必須到近彎處才看得 到 ）、明彎（視線范圍內(nèi) ）與凸、凹豎曲線。暗彎 與凸形豎曲線及明彎與凹形豎曲線的組合是合理的， 悅目的。對(duì)暗與凹、明與凸的組合，當(dāng)坡差較大時(shí)， 會(huì)給人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬坡、繞彎的 感覺(jué)。此種組合在山區(qū)難以避免，只要坡差不大，矛 盾也不很突出。 （ 4） 平、豎曲線應(yīng)避免的組合。 平、豎曲線重合是一種理想的組合，但由于地形等條 件限制
32、，這種組合往往不是總能爭(zhēng)取到的。如果平曲 線的中點(diǎn)與豎曲線的頂（底）點(diǎn)位臵錯(cuò)開(kāi)不超過(guò)平曲 線長(zhǎng)度的四分之一時(shí)，仍然可以獲得比較滿意的外觀。 但是，如果錯(cuò)位過(guò)大或大小不均衡就會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)效果 很差的線形。 避免凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部與反向平 曲線的拐點(diǎn)重合。二者都存在不同程度的扭曲外觀； 前者會(huì)使駕駛員操作失誤引起交通事故；后者雖無(wú)視 線誘導(dǎo)問(wèn)題，但路面排水困難，易產(chǎn)生積水。 小半徑豎曲線不宜與緩和曲線重疊。對(duì)凸形豎曲線誘 導(dǎo)性差，事故率較高；對(duì)凹形豎曲線路面排水不良。 計(jì)算行車速度 40km/h的道路，應(yīng)避免在凸形豎曲線 頂部或凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線。前者失 去引導(dǎo)視線的作
33、用，駕駛員須接近坡頂才發(fā)現(xiàn)平曲線， 導(dǎo)致不必要的減速或交通事故；后者會(huì)出現(xiàn)汽車高速 行駛時(shí)急轉(zhuǎn)彎，行車不安全。 總結(jié)： 如上圖，豎曲線的起終點(diǎn)最好分別放在平曲線 的兩個(gè)緩和曲線內(nèi)，其中任一點(diǎn)都不要放在緩和曲線 以外的直線上，也不要放在圓弧段之內(nèi)。若平、豎曲 線半徑都很大，則平、豎位臵可不受上述限制；若做 不到平、豎曲線較好的組合，寧可把二者拉開(kāi)相當(dāng)距 離，使平曲線位于直坡段或豎曲線位于直線上。 平面長(zhǎng)直線與縱面的直坡線配合，對(duì)雙車道道路超車 方便，在平坦地區(qū)易與地形相適應(yīng)，但行車單調(diào)乏味， 易疲勞。 直線上一次變坡是很好的平、縱組合，從美學(xué)觀點(diǎn)講 以包括一個(gè)凸形豎曲線為好，而包括一個(gè)凹形曲線次
34、 之； 直線中短距離內(nèi)二次以上變坡會(huì)形成反復(fù)凸凹的“駝 峰”和“凹陷”，看上去線形既不美觀也不連貫，使 駕駛員的視線中斷。 3、直線與縱斷面的組合 因此 ，只要路線有起有伏，就不要采用長(zhǎng)直線，最好 使平面路線隨縱坡的變化略加轉(zhuǎn)折，并把平、豎曲線 合理地組合。但要避免駕駛員一眼能看到路線方向轉(zhuǎn) 折兩次以上或縱坡起伏三次以上。 修建道路會(huì)對(duì)自然景觀產(chǎn)生影響甚至破壞作用。而道 路兩側(cè)的自然景觀反過(guò)來(lái)又會(huì)影響駕駛員的視覺(jué)、心 理以及行車操作。 平、縱線形組合必須是在充分與道路所經(jīng)地區(qū)的景觀 相配合的基礎(chǔ)上進(jìn)行。否則，即使線形組合滿足有關(guān) 規(guī)定也不一定是良好設(shè)計(jì)。對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)，只有看 上去具有滑順優(yōu)美
35、的線形和景觀，才能稱為舒適和安 全的道路。 道路景觀工程包括內(nèi)部協(xié)調(diào)和外部協(xié)調(diào)兩方面。內(nèi)部 協(xié)調(diào)主要指平、縱線形視覺(jué)的連續(xù)性和立體協(xié)調(diào)性； 外部協(xié)調(diào)是指道路與兩側(cè)坡面、路肩、中間帶、沿線 設(shè)施等的協(xié)調(diào)。線形與景觀配合應(yīng)遵循一下原則： 4、平、縱線形組合與景觀的協(xié)調(diào)配合 （ 1）應(yīng)在道路的規(guī)劃、選線、設(shè)計(jì)、施工全過(guò)程中重 視景觀要求。尤其在規(guī)劃和選線階段，比如對(duì)風(fēng)景旅 游區(qū)。自然保護(hù)區(qū)、名勝古跡區(qū)、文物保護(hù)區(qū)等景點(diǎn) 和其它特殊地區(qū)，一般以繞避為主。 （ 2）盡量少破壞沿線自然景觀，避免深挖高填。比如 沿線周圍的地貌。地形、天然樹(shù)林。池塘。湖泊等。 橫面設(shè)計(jì)要使邊溝造型和綠化與現(xiàn)有景觀相適應(yīng)，彌
36、補(bǔ)必要填挖對(duì)自然景觀的破壞。 （ 3）應(yīng)能提供視野的多樣性，力求與周圍的風(fēng)景自然 地融為一體。充分利用自然風(fēng)景區(qū)如孤山、湖泊、大 樹(shù)等，或人工建筑物如水壩、橋梁、高煙囪、農(nóng)舍等， 或在路旁設(shè)臵一些設(shè)施，以消除單調(diào)感，并使道路與 自然密切結(jié)合。 （ 4）可采用修整、植草、種樹(shù)等措施加以補(bǔ)救。 （ 5）條件允許時(shí)，適當(dāng)放緩邊坡或?qū)⑵渥兤曼c(diǎn)修整 圓滑，使邊坡接近于自然地面形狀，增進(jìn)路容美觀。 （ 6）應(yīng)進(jìn)行綜合綠化處理，避免形式和內(nèi)容上的單 一化，將綠化視作引導(dǎo)視線、點(diǎn)綴風(fēng)景以及改造環(huán)境 的一種技術(shù)措施進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。 二）用透視圖來(lái)檢查線形設(shè)計(jì)及組合情況 透視圖： 是根據(jù)道路的平面線形、縱斷面線形及
37、道路 的橫斷面設(shè)計(jì)資料，繪制出駕駛?cè)藛T在不同樁號(hào)處注 視前方道路時(shí)映入眼簾的可見(jiàn)圖景。 透視圖功能： 判斷路線平縱線形是否協(xié)調(diào)， 道路與景觀的配合是否適當(dāng)， 曲線之間的連接是否平順， 道路的走向是否清楚， 通視條件是否良好等。 透視圖分類： 路線概略透視圖； 包含適當(dāng)?shù)匦渭暗匚锏娜巴敢晥D； 全景透視圖經(jīng)過(guò)渲染處理后的具真實(shí)感的透視圖。 1）、路線概略透視圖 這種透視圖只繪出道路中心線和路基路面的邊線，一 般有五根線，這種透視圖繪制簡(jiǎn)單迅速，目前一般 CAD系統(tǒng)均應(yīng)具備此功能，主要是在進(jìn)行平、縱、橫 設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)檢查使用，雖然簡(jiǎn)單但可以有效解決平縱 組合方面的問(wèn)題，所以線位透視圖也成為高等級(jí)公路 初步設(shè)計(jì)中的重要的文件之一。 2）、全景透視圖 如果將道路兩側(cè)的地形繪制出來(lái)，就形成了全景透視 圖，不僅能反映道路線形的優(yōu)劣，而且可以檢查與周 圍景觀的配合情況，隨著數(shù)字地形模型的應(yīng)用，道路 全景透視圖的繪制已經(jīng)比較方便了，圖為一公路的全 景透視圖。 3）、真實(shí)感的透視圖 這種透視圖的制作難度較大，需要先建立模型，再進(jìn) 行渲染而成，主要應(yīng)用于方案評(píng)價(jià)和匯報(bào)，圖為一公 路的具有真實(shí)感的透視圖。 全景透視圖 具有真實(shí)感的透視圖
《道路工程》第4章 縱斷面設(shè)計(jì)
