3第三章纵断面设计第3节纵坡设计
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河北工业大学道桥系
《道路勘测设计》
第三节
纵
坡
一、纵坡（longitudinal gradient）设计的一般要求 二、纵坡（longitudinal gradient）设计的基本规定
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《道路勘测设计》
二、纵坡（longitudinal gradient）设计的基本规定
• （一）最大纵坡（maximum longitudinal gradient） • 最大纵坡：是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最 大坡度值。 • 最大纵坡的影响因素： 1 、汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力和 下坡的安全性。 2 、道路等级：等级高，行驶速度大，要求坡度阻力尽 量小。 3、自然条件：海拔高度、气温、降雨、冰雪等。
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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。 山区公路可缩短里程，降低造价。 确定最大纵坡时，不仅要考虑上述三方面的因素，还要考虑工程 和运营的经济等，各级公路最大纵坡的规定如下表。 表3-7 各级公路最大纵坡
设计速度（km/h）
最大纵坡（%）
120
表3-10' 城市道路最小坡长（m）
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2、陡坡最大坡长限制 为满足汽车爬坡能力和下坡的安全性要求，《标准》 规定各级公路最大坡长限制。
表3-13 各级公路纵坡长度限制（m）
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《道路勘测设计》
城市道路陡坡最大坡长按表3-13'选用。
表3-13' 城市道路纵坡长度限制
第三章 纵断面设计
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概 述 汽车的动力性能 纵坡设计 竖曲线（vertical curve） 平纵线形组合设计 道路纵断面设计
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第三节
纵坡设计
一、纵坡（longitudinal gradient）设计的一般要求 二、纵坡（longitudinal gradient）设计的基本规定
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（二）最小纵坡（minimum longitudinal gradient）
最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。
最小纵坡值：0.3%，一般情况下0.5%为宜。 适用条件：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。
（1）最大允许合成坡度值：
表3-10 各级公路最大允许合成坡度规定值
（2）最小合成坡度： 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。
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• 3、合成坡度指标的控制作用 ： • 控制陡坡与急弯的重合；
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9
• 1、高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论 证，最大纵坡值可增加1％。 • 2、公路改建中，设计速度为 40km／h、30km／h、 20km／h的 利用原有公路的路段，经技术经济论证，最大纵坡值可增加 1％。 • 3、城市道路最大纵坡约相当于公路相应设计车速下最大纵坡减 小1%。
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第三节
纵坡设计
一、纵坡设计的一般要求
1．纵坡设计必须满足《标准》的各项规定。 2．为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的 平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。 尽量避免采用极限纵坡值。 合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度 的缓坡。 连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。 越岭线哑口附近的纵坡应尽量缓一些。 3．纵坡设计应对沿线地面、地下管线、地质、水文、气候和排水 等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅
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（八）桥上及桥头路线的纵坡
小桥与涵洞处的纵坡应按路线规定进行设计。桥梁及其引道的平、纵、横技术指 标应与路线总体布设相协调。大、中桥上的纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于 5%，引道紧接桥头部分的线形应与桥上线形相配合，其长度不宜小于3秒设计速度行 程长度。位于市镇附近非汽车交通较多的地段，桥上及桥头引道纵坡均不得大于3%。
表3-11 高原纵坡折减值
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（六）坡长限制（grade length limitation ）
内容：最小坡长限制：任何路段 最大坡长：陡坡路段 1、最小坡长 为防止纵向起伏变化频繁，使车辆颠簸，影响行车舒适与安全，坡长不能过小， 一般以9～15s的行程为宜。
表3-12各级公路最小坡长（m）
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4．一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方 运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和 节省用地。——即纵向填挖平衡设计。 5．平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较 广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填 上高度要求，保证路基稳定。 6．对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等， 纵坡应和缓、避免产生突变。 7．在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方 面的要求。
路线长度km
15
7.5
3.5
3.0
2.5
2.0
2.0
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• 山区高速公路连续长陡下坡路段的平均纵坡度控制
（1 ）高速公路和一级公路的连续下坡路段，任意连续3km 的平均纵坡不宜大 于4.0％，相对高差大于300m 时，平均纵坡不宜大于2.5％。 （2） 连续长陡下坡路段各种平均纵坡度的路线长度宜小于表3.9 中的一般值； 特别困难地区，且大车所占比例较少时，经论证通过限制车辆下坡的速度， 设置相应的安全防护措施，行车安全基本有保障时可考虑采用最小值。 （3）在积雪冰冻地区不允许采用最小值。 （4） 连续下坡过程尽量设置较长的缓坡；有条件时最好设置反坡，当设置反 坡后出现某一种以上平均纵坡度的路线长度大于表3.9 中的一般值时，应改为 设置下坡方向的缓坡或长缓坡。 （5） 连续长陡下坡路段均应通过交通工程安全设施的设置，严禁驾驶员采用 空档下坡，并控制合理的下坡速度。 表3.9 平均纵坡度与路线长度建议值
•
平坡与设超高平曲线的配合问题。
当陡坡与小半径平曲线重合时，在条件许可的情况下，以采用较小的合成坡 度为宜。
特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%。 ①在冬季路面有积雪结冰的地区； ②自然横坡较陡峻的傍山路段； ③非汽车交通比率高的路段。 例如：某二级公路，有一平曲线半径为250m，超高横坡为8%，该路段纵坡度 为4.8%，则合成坡度为
（十）城镇段纵坡放缓
位于市镇附近非汽车交通比例较大的路段，纵坡可根据具体情况适当放缓：平原、 微丘区宜不大于2%～3%；山岭、重丘区宜不大于4%～5%。
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分类
路线长度一般值km
平均纵坡度（%）
2.0 15 2.5 9.5 12.0 3.0 4.0 4.5 3.5 3.5 4.0 4.0 3.0 4.5 2.5 5.0 2.0 2.5
-路线长度最小值 km 河北工业大学道桥系
3.5 3.0 《道路勘测设计》
（四）合成坡度（resultant gradient）
I i i 0.08 0.48 9.33% 9%
2 h 2 2 2
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（五）高原纵坡折减
1．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， 汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。 2．《规范》规定：位于海拔 3000m 以上的高原地区，各级公路的 最大纵坡值应按表 3-11的规定予以折减。折减后若小于 4%，则 仍采用4%。
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• 高速公路连续长大下坡路段的界定标准：
山区高速公路连续下坡路段平均纵坡的路线长度大于表3.8 中的 值时为连续长陡下坡路段，其长度按以下原则确定： （1） 平均纵坡小于2％时，不限坡长，称为长缓坡； （2） 当连续下坡中出现长度较短的反坡或缓坡时，仍应作为一个 连续长陡下坡路段； （3 ）连续长陡下坡路段两端延长线的平均纵坡应小于2%。 表3.8 山区高速公路连续长陡下坡路段的界定标准 分类 2.0 2.5 平均纵坡度（%） 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
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（七）缓和坡段(transitional gradient)
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，同时考虑下坡的安全， 《规范》规定：。 缓和坡段：纵坡值：不应大于3% 长 度：不小于最小坡长要求 线 形：宜采用直线。在地形困难路段可 采用曲线； 注：曲线半径较小时，缓和坡段长度应增加。 回头曲线段不能作为缓和坡段。
当必须设计平坡（ 0% ）或小于 0.3% 的纵坡时，边沟应作纵向 排水设计。
在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘不出现反 坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。
干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。
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（三）平均纵坡（average gradient）
（九）隧道部分路线的纵坡
隧道内的纵坡应大于0.3并小于3%，但短于100m的隧道不受此限。高速公路、一 级公路的中、短隧道，当条件受限制时，经技术经济论证后最大纵坡可适当加大，但 不宜大于4%。隧道内的纵坡可设置成单向坡；地下水发育的隧道及特长、长隧道可采 用人字坡。隧道洞口内侧不小于3秒设计速度行程长度与洞口外侧不小于3秒设计速度 行程长度范围内的平、纵线形应一致。洞口外与之相连接的路段应设置距洞口不小于 3秒设计速度行程长度，且不小于50m的过渡段，以保持横断面过渡的顺适。
1、定义：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，其方向即流水线方向。 合成坡度的计算公式为：
I i i
2 hห้องสมุดไป่ตู้
2 z
式中：I——合成坡度（%）； ih——超高横坡度或路拱横坡度（%）； iz——路线设计纵坡坡度（%）。
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2、合成坡度指标
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L之比（连续升坡或降坡路段）。 H i平 L 《标准》规定： 二、三、四级公路越岭路线连续上坡(或下坡)路段， 相对高差为 200～ 500m时，平均纵坡不应大于 5.5％； 相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5％。 任意连续3km路段平均纵坡不应大于5.5％。 城市道路的平均纵坡按上述规定减少 1.0% 。对于 海拔 3000m 以上的高原地区，平均纵坡应较规定值减 少0.5%～1.0%。
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第三节
纵
坡
一、纵坡（longitudinal gradient）设计的一般要求 二、纵坡（longitudinal gradient）设计的基本规定
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二、纵坡（longitudinal gradient）设计的基本规定
• （一）最大纵坡（maximum longitudinal gradient） • 最大纵坡：是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最 大坡度值。 • 最大纵坡的影响因素： 1 、汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力和 下坡的安全性。 2 、道路等级：等级高，行驶速度大，要求坡度阻力尽 量小。 3、自然条件：海拔高度、气温、降雨、冰雪等。
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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。 山区公路可缩短里程，降低造价。 确定最大纵坡时，不仅要考虑上述三方面的因素，还要考虑工程 和运营的经济等，各级公路最大纵坡的规定如下表。 表3-7 各级公路最大纵坡
设计速度（km/h）
最大纵坡（%）
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表3-10' 城市道路最小坡长（m）
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2、陡坡最大坡长限制 为满足汽车爬坡能力和下坡的安全性要求，《标准》 规定各级公路最大坡长限制。
表3-13 各级公路纵坡长度限制（m）
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城市道路陡坡最大坡长按表3-13'选用。
表3-13' 城市道路纵坡长度限制
第三章 纵断面设计
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概 述 汽车的动力性能 纵坡设计 竖曲线（vertical curve） 平纵线形组合设计 道路纵断面设计
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第三节
纵坡设计
一、纵坡（longitudinal gradient）设计的一般要求 二、纵坡（longitudinal gradient）设计的基本规定
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（二）最小纵坡（minimum longitudinal gradient）
最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。
最小纵坡值：0.3%，一般情况下0.5%为宜。 适用条件：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。
（1）最大允许合成坡度值：
表3-10 各级公路最大允许合成坡度规定值
（2）最小合成坡度： 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。
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• 3、合成坡度指标的控制作用 ： • 控制陡坡与急弯的重合；
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• 1、高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论 证，最大纵坡值可增加1％。 • 2、公路改建中，设计速度为 40km／h、30km／h、 20km／h的 利用原有公路的路段，经技术经济论证，最大纵坡值可增加 1％。 • 3、城市道路最大纵坡约相当于公路相应设计车速下最大纵坡减 小1%。
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第三节
纵坡设计
一、纵坡设计的一般要求
1．纵坡设计必须满足《标准》的各项规定。 2．为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的 平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。 尽量避免采用极限纵坡值。 合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度 的缓坡。 连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。 越岭线哑口附近的纵坡应尽量缓一些。 3．纵坡设计应对沿线地面、地下管线、地质、水文、气候和排水 等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅
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（八）桥上及桥头路线的纵坡
小桥与涵洞处的纵坡应按路线规定进行设计。桥梁及其引道的平、纵、横技术指 标应与路线总体布设相协调。大、中桥上的纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于 5%，引道紧接桥头部分的线形应与桥上线形相配合，其长度不宜小于3秒设计速度行 程长度。位于市镇附近非汽车交通较多的地段，桥上及桥头引道纵坡均不得大于3%。
表3-11 高原纵坡折减值
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（六）坡长限制（grade length limitation ）
内容：最小坡长限制：任何路段 最大坡长：陡坡路段 1、最小坡长 为防止纵向起伏变化频繁，使车辆颠簸，影响行车舒适与安全，坡长不能过小， 一般以9～15s的行程为宜。
表3-12各级公路最小坡长（m）
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4．一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方 运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和 节省用地。——即纵向填挖平衡设计。 5．平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较 广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填 上高度要求，保证路基稳定。 6．对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等， 纵坡应和缓、避免产生突变。 7．在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方 面的要求。
路线长度km
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• 山区高速公路连续长陡下坡路段的平均纵坡度控制
（1 ）高速公路和一级公路的连续下坡路段，任意连续3km 的平均纵坡不宜大 于4.0％，相对高差大于300m 时，平均纵坡不宜大于2.5％。 （2） 连续长陡下坡路段各种平均纵坡度的路线长度宜小于表3.9 中的一般值； 特别困难地区，且大车所占比例较少时，经论证通过限制车辆下坡的速度， 设置相应的安全防护措施，行车安全基本有保障时可考虑采用最小值。 （3）在积雪冰冻地区不允许采用最小值。 （4） 连续下坡过程尽量设置较长的缓坡；有条件时最好设置反坡，当设置反 坡后出现某一种以上平均纵坡度的路线长度大于表3.9 中的一般值时，应改为 设置下坡方向的缓坡或长缓坡。 （5） 连续长陡下坡路段均应通过交通工程安全设施的设置，严禁驾驶员采用 空档下坡，并控制合理的下坡速度。 表3.9 平均纵坡度与路线长度建议值
•
平坡与设超高平曲线的配合问题。
当陡坡与小半径平曲线重合时，在条件许可的情况下，以采用较小的合成坡 度为宜。
特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%。 ①在冬季路面有积雪结冰的地区； ②自然横坡较陡峻的傍山路段； ③非汽车交通比率高的路段。 例如：某二级公路，有一平曲线半径为250m，超高横坡为8%，该路段纵坡度 为4.8%，则合成坡度为
（十）城镇段纵坡放缓
位于市镇附近非汽车交通比例较大的路段，纵坡可根据具体情况适当放缓：平原、 微丘区宜不大于2%～3%；山岭、重丘区宜不大于4%～5%。
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分类
路线长度一般值km
平均纵坡度（%）
2.0 15 2.5 9.5 12.0 3.0 4.0 4.5 3.5 3.5 4.0 4.0 3.0 4.5 2.5 5.0 2.0 2.5
-路线长度最小值 km 河北工业大学道桥系
3.5 3.0 《道路勘测设计》
（四）合成坡度（resultant gradient）
I i i 0.08 0.48 9.33% 9%
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（五）高原纵坡折减
1．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， 汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。 2．《规范》规定：位于海拔 3000m 以上的高原地区，各级公路的 最大纵坡值应按表 3-11的规定予以折减。折减后若小于 4%，则 仍采用4%。
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• 高速公路连续长大下坡路段的界定标准：
山区高速公路连续下坡路段平均纵坡的路线长度大于表3.8 中的 值时为连续长陡下坡路段，其长度按以下原则确定： （1） 平均纵坡小于2％时，不限坡长，称为长缓坡； （2） 当连续下坡中出现长度较短的反坡或缓坡时，仍应作为一个 连续长陡下坡路段； （3 ）连续长陡下坡路段两端延长线的平均纵坡应小于2%。 表3.8 山区高速公路连续长陡下坡路段的界定标准 分类 2.0 2.5 平均纵坡度（%） 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
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（七）缓和坡段(transitional gradient)
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，同时考虑下坡的安全， 《规范》规定：。 缓和坡段：纵坡值：不应大于3% 长 度：不小于最小坡长要求 线 形：宜采用直线。在地形困难路段可 采用曲线； 注：曲线半径较小时，缓和坡段长度应增加。 回头曲线段不能作为缓和坡段。
当必须设计平坡（ 0% ）或小于 0.3% 的纵坡时，边沟应作纵向 排水设计。
在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘不出现反 坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。
干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。
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（三）平均纵坡（average gradient）
（九）隧道部分路线的纵坡
隧道内的纵坡应大于0.3并小于3%，但短于100m的隧道不受此限。高速公路、一 级公路的中、短隧道，当条件受限制时，经技术经济论证后最大纵坡可适当加大，但 不宜大于4%。隧道内的纵坡可设置成单向坡；地下水发育的隧道及特长、长隧道可采 用人字坡。隧道洞口内侧不小于3秒设计速度行程长度与洞口外侧不小于3秒设计速度 行程长度范围内的平、纵线形应一致。洞口外与之相连接的路段应设置距洞口不小于 3秒设计速度行程长度，且不小于50m的过渡段，以保持横断面过渡的顺适。
1、定义：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，其方向即流水线方向。 合成坡度的计算公式为：
I i i
2 hห้องสมุดไป่ตู้
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式中：I——合成坡度（%）； ih——超高横坡度或路拱横坡度（%）； iz——路线设计纵坡坡度（%）。
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2、合成坡度指标
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L之比（连续升坡或降坡路段）。 H i平 L 《标准》规定： 二、三、四级公路越岭路线连续上坡(或下坡)路段， 相对高差为 200～ 500m时，平均纵坡不应大于 5.5％； 相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5％。 任意连续3km路段平均纵坡不应大于5.5％。 城市道路的平均纵坡按上述规定减少 1.0% 。对于 海拔 3000m 以上的高原地区，平均纵坡应较规定值减 少0.5%～1.0%。