道路勘测设计第三章-纵断面设计

理想线形 6
4 道路纵断面图构成
7
4 道路纵断面图构成
4.1 道路纵断面 沿中线竖直剖切再行展开的断面 一条有起伏的空间线
4.2 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
反映沿着中线地面地形的起伏变化情况线 8
4 道路纵断面图构成
4.3 设计线 经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后
情况的过程
3
3 纵断面设计
1）依据 道路的性质
道路的等级
地形
地质
水文
路基稳定
排水工程经济性源自汽车的动力特性 43 纵断面设计
2）任务
纵坡的大小
纵坡的长短
前后纵坡情况
竖曲线半径大小
与平面线形的组合关系
纵断面线形的几何构成
5
3 纵断面设计
3）结果 纵坡合理
线形平顺圆滑
行车安全
行车快速
舒适
工程费较省
运营费较少
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3-3的规定予以折减。折减后若小
于4%，则仍采用4%
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6 最大纵坡
6.6各级公路最大纵坡
设计速度 （km/h）
120 100 80 60 40 30 20
最大纵坡（%）
345
6
7
8
9
设计速度为120km／h、l00km／h、80km／h 的高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，
道路勘测设计
1
第三章 纵断面设计
第一节 概述 第二节 汽车动力特性与纵坡 第三节 竖曲线 第四节 爬坡车道 第五节 避险车道 第六节 纵断面设计方法及纵断面图
2
道路纵断面
1 道路纵断面 用曲面沿着道路中线竖向剖面
2 道路纵断面图 反映路线在纵断面上的形状、位置和尺寸的图形
3 纵断面设计 在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡度变化
缓冲作用：以平缓曲线取代折线可消除汽车在变 坡点的突变
保证公路纵向的行 车视距
11.4竖曲线的线形
凸形：纵坡变化大时， 盲区较大
凹形：下穿式立体交叉 的下线
《规范》规定采用二次抛物线作为竖曲线的线形
抛物线的纵轴保持直立，且与两相邻纵坡线相切 50
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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10.3 合成坡度指标
3）合成坡度指标的控制作用 控制陡坡与急弯的重合
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
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10.3 合成坡度指标
自然条件：海拔高程、气候（积雪寒冷等）
6.4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 公路可缩短里程，降低造价
山区
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6.5 高原纵坡折减
1)原因 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
汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统
形的合理组合与布置
2）最小坡长要求 最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s
的行程为宜 34
7.5 最小坡长
2）最小坡长要求 最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s
的行程为宜 3）《规范》规定
35
7.6 组合坡长
连续陡坡由几个不同受限坡度的坡段组合而成 时，应按不同坡度的坡长限制折算确定
应大于5％
41
9 平均纵坡
9.3《标准》规定 任意连续3km路段平均纵坡不应大于5.5％
山城道路应控制平均纵坡
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4.5％；相对
高差大于500m时，平均纵坡不应大于4％
任意连续3km路段平均纵坡不应大于4.5％ 42
10合成坡度
度值之差代替，用ω表示，即ω=i2-i1 i3
凹型竖曲线
ω>0
i2
凸型竖曲线
ω
i1 α
α2
ω<0
48
11.2 设置竖曲线的理由
1）视距要求 主要解决凸形竖曲线处视距不良的问题
2）行车平顺要求 变坡点处用曲线圆滑连接
3）路容美观要求 使路容不产生突变点、和缓、平顺、逐渐过渡
49
11 竖曲线
11.3竖曲线的作用
4 道路纵断面图构成
4.6 路基高度 横断面上设计高程与地面高程之高差 1）路堤 设计高程大于地面高程 2）路堑 设计高程小于地面高程
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4 道路纵断面图构成
4.7 坡度 坡度＝两变坡高差/平距
4.8 坡长 变坡点与变坡点之间的水平距离
4.9 竖曲线 半径
长度
12
4 道路纵断面图构成
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5 纵坡设计的基础知识
纵断面图是道路设计文件的重要内容
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6 最大纵坡
6.1定义 指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值 6.2作用
是道路纵断面设计的重要控制指标
在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使 用质量、运输成本及造价。
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6 最大纵坡
6.3 影响因素 汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力
道路等级：等级高，行驶速度大，要求坡度阻力 尽量小
6
7
8
9
海拔3000～4000m的高原城市的推荐值按表列 数值减小1%
积雪寒冷地区最大纵坡推荐值不得超过6％
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6 最大纵坡
6.8其他说明 中大型桥梁上的纵坡不宜大于4%，桥头引道的纵
坡不宜大于5%
位于市镇附近非汽车交通较多路段，桥上及桥头 引道的纵坡不宜大于3%
隧道内纵坡不应大于3%，不小于0.3%，紧接隧 道口的路线纵坡应与隧道内相同
变率
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8 最小纵坡
8.4适用条件 高速公路的路面排水一般采用集中排水的方式， 其直坡段或半径大于不设超高最小半径的路堤路
段的最小纵坡仍应不小于0.3%。
干旱地区，以及横向排水良好、不产生路面积水 的路段，也可不受此最小纵坡的限制
当必须设计平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时， 城市道路可采用锯齿形边沟或其他排水设施
地形困难时，可设在较小半径平曲线上，但缓坡 长度应适当增加，以使缓和坡段端部的竖曲线位
于小半径平曲线之外
4）注意事项 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
31
7.5 最小坡长
1）规定最小坡长的原因 纵断面上若变坡点过多，纵向起伏变化频繁影响
了行车的舒适和安全 相邻变坡点之间的距离不宜过短，便插入适当的 竖曲线来缓和纵坡的要求，同时也便于平纵面线
3）合成坡度指标的控制作用 特别是下述情况，其合成坡度必须小于 8% 在冬季路面有积雪结冰的地区
自然横坡较陡峻的傍山路段
非汽车交通比率高的路段 47
11 竖曲线
11.1 定义
1）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
2）变坡点：相邻两条坡度线的交点
3）变坡角：相邻两条坡度线的坡角差，通常用坡
经技术经济论证，最大纵坡值可增加1％
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％
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6 最大纵坡
6.7城市道路最大纵坡
设计车速（km/h） 最大纵坡推荐值（%） 最大纵坡限制值（%）
80
60
50
40
30
20
4
5
5.5
6
7
8
箱沸腾，爬坡无力
下坡时，则因坡度过陡，坡段过长频 繁刹车，影响行车安全
26
7.3 最大坡长
2）最大坡长限制计算与规定
纵坡长度限制主要是依据8t 载重车（功率/ 重量比是9.3W/kg） 的爬坡性能曲线，同 时考虑坡底的入口速度与允许速度差确定的 标准采用入口的运行速度是通过调查得到的，
允许速度差为20km/h
设计标高
设计标高
2）改建公路的路基设计标高
一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而
采用行车道中线处的标高
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5 纵坡设计的基础知识
5.1路基设计标高 3）城市道路的路基设计标高
一般指车行道中心标高
5.2 纵坡坡度 纵坡度的表示方式用百分数
上坡为正“+”，下坡为负“-”
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5 纵坡设计的基础知识
挖方路段
设置边沟的低填方路段
其它横向排水不畅的路段
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8 最小纵坡
8.4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 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
标准中所规定的坡长限制是变坡点间 的直线距离
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7.3 最大坡长
3）《标准》规定各级公路最大坡长限制
28
7.3 最大坡长
4）城市道路最大坡长
5）其他规定 高速公路2%的纵坡也不宜过长
公路连续纵坡时，城市道路纵坡超过5%，应设置 缓和坡段
29
7.4 缓和坡段
1）作用 对于上坡，当陡坡的长度达到限制坡长时，应安
10.1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
I i 2 ih2
10.2控制合成坡度的目的
将合成坡度控制在一定范围内，目的是控制急弯
和陡坡的组合，防止车辆在弯道上行驶时由于合
成坡度过大而引起的不适和危险
43
10 合成坡度
44
10.3 合成坡度指标
1）最大允许合成坡度值
高行车质量
40
9 平均纵坡
9.2作用
汽车在长上坡上行驶，会长时间地使用二档，造 成发动机长时间发热，导致车辆水箱沸腾；下坡 则频繁刹车，司机驾驶紧张，也易引起不良后果
9.3《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
如三级公路 8%----300m 6%----700m 8%（120）+6%（？m）
？=（1-120/300）*700=420m
超过坡长限制时，应设置缓和坡段
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8 最小纵坡
8.1定义 各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值
8.2最小纵坡值 0.3%，一般情况下0.5%为宜
8.3要求设置最小纵坡的路段
形的合理组合与布置
2）最小坡长要求 最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s
的行程为宜 32
7.5 最小坡长
2）最小坡长要求 最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s
的行程为宜 3）《规范》规定
33
7.5 最小坡长
1）规定最小坡长的原因 纵断面上若变坡点过多，纵向起伏变化频繁影响
了行车的舒适和安全 相邻变坡点之间的距离不宜过短，便插入适当的 竖曲线来缓和纵坡的要求，同时也便于平纵面线
5.2 纵坡坡度 道路3%的纵坡对汽车行驶不造成困难
小于3%的纵坡应考虑排水问题，应不小于最小纵 坡的坡度
大于5%的纵坡应慎重考虑
5.3 变坡点 结合平面线形综合考虑
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5 纵坡设计的基础知识
5.4 其他知识 平面设计和纵断面设计应相互配合
路基设计、桥涵设计及其他设计的基础 设计包括纵坡设计和竖曲线设计
排一段缓坡，用以恢复在陡坡上降低的速度
对于下坡，如缓坡满足了一定长度，就可不用制 动，对操纵起缓冲作用，有利于行车安全
2）《标准》规定
连续上坡(或下坡)时，应在不大于表3.0.17-2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3％，其长度应符合纵坡
长度的规定
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7.4 缓和坡段
3）设置要求 宜设置在直线或较大半径平曲线上
路线纵断面线形布置包括路基设计标高、纵坡坡 度、变坡点
5.1路基设计标高 1）新建公路的路基设计标高
高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘 标高
二、三、四级公路采用路基边缘标高,在设置超高、 加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高
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5 纵坡设计的基础知识
5.1路基设计标高 1）新建公路的路基设计标高
设计人员定出一条具有规则形状的几何线 由路线上各点路基设计高程相连
反映道路路线的起伏变化情况
由直线和曲线组成
9
4 道路纵断面图构成
4.4 地面高程 中线上地面点高程
4.5 设计高程 一般公路，路基未设加宽超高前路肩边缘的高程
设分隔带公路，一般为分隔带外边缘 4.6 路基高度
横断面上设计高程与地面高程之高差 10
非汽车交通较多路段，纵坡适当放缓：平原区不 大于2～3%，山岭区不大于4～5% 24
7 坡长限制
7.1坡长 坡长是纵断面上相邻两变坡点间的长度
7.2坡长限制
主要是对较陡纵坡的最大长度和一般纵坡的最小 长度加以限制
最小坡长限制 任何路段
最大坡长 陡坡路段
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7.3 最大坡长
1）限制最大坡长的原因
汽车在长距离的陡坡上行驶时，行 车速度会显著下降，甚至要换低速 档克服坡度阻力，使车辆间相互干 扰增加，通行能力下降多。易使水
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9 平均纵坡
9.1定义
一定长度的路段纵向所克服的高差与路线长度之 比，是衡量纵面线形质量的一个重要指标
9.2作用
在山区高差较大地区，尽管最大纵坡、坡长限制、
缓和坡段及最短坡长等均满足《标准》规定，但
为了防止交替使用极限长度的最大纵坡和最短长
度的缓坡形成“台阶式”纵断面线形，应对路线
最高点与最低点之间的平均坡度加以限制，以提