第四章 纵断面设计

二、纵断面图的绘制
纵断面设计图是道路设计重要技术文件之一，也是纵断面设计的最后成果。 纵断面采用直角坐标，以横坐标表示里程桩号，纵坐标表示高程。为了明显地反 映沿着中线地面起伏形状，通常横坐标比例尺采用1：2000，纵坐标采用1：200。 纵断面是由上、下两部分内容组成的。上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线， 另外，也用以标注数曲线及其要素；坡度及坡长；沿线桥涵及人工构造物的位置、 结构类型、孔数和孔径；与道路、铁路交叉的桩号及路名；沿线跨越的河流名称、 桩号、常水位和最高洪水位；水准点位置、编号和标高；断链桩位置、桩号及长短 链关系等。
第四章 纵断面设计
本章主要介绍纵坡设计和竖曲线设计的基 本方法。学习平、纵线形组合的基本思路， 掌握纵断面设计图的绘制方法。

第一节 概
一、纵断面图
纵断面图主要由地面线和设计线组成。
述
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，反映了沿着中线 地面的起伏变化情况。 设计线：反映了道路路线的起伏变化情况 。由直坡段和竖曲线组成。
二、平面曲线与竖曲线的组合
平曲线与竖曲线组合时，其半径大小应保持均衡。平曲线半径如果不大于1000m， 竖曲线的半径应为平曲线半径的10～20倍。 为了便于实际应用，把平曲线与竖曲线的组合形象地表示为图4-14所示。竖曲线 的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以 外的直线上，也不要放在圆弧段之内。如平、竖曲线半径都很大，则平、竖位置可不 受上述限制；若做不到平竖曲线较好的组合，宁可把二者拉开相当距离，使平曲线位 于直坡段或竖曲线位于直线上。
当折减后的最大纵坡值小于4%，仍采用4%。
四． 最小纵坡
为使道路上行车快速、安全和通畅，希望道路纵坡设计的小一些为好。但是，在 长路堑、低填以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而 影响其稳定性，纵坡不应小于0.3%，一般情况下以不小于0.5%为宜。
五． 坡长限制
1．最短坡长限制 最短坡长的限制主要是从汽车 行驶平顺的要求考虑的。 ①如果坡长过短 ，使变坡点 增多，汽车行驶在连续起伏地段 产生的增重与减中的变化频繁， 导致乘客感觉不舒适，车速越高 越感突出 2．最大坡长限制 主要是对陡坡的坡长进行限制。 原因：车辆在陡坡上行驶时， ①上坡时使行车速度显著下降， 甚至要换较抵挡位克服坡度阻力； ②上坡时易使水箱“开锅”，导 致汽车爬坡无力，甚至熄火； ③下坡行驶制动次数频繁，易使 制动器发热而失效，甚至造成车祸。 当陡坡由几个不同坡度的路段组 成时，应对其进行检验；检验方法有 两种：平均坡度法、百分比法。
②从路容美观、相临两竖曲线 的设置和纵面视距等也要求坡长 应有一定最短长度。
通常取9－10秒的行程距离。
各级公路纵坡长度限制
公路等级 计算行车速度 （km/h） 3
120
高速公路 100
1000
一 60 1200 100
1000
二 60 80
1100
三 40 60 30 40
四 20
80
1100
900
三、竖曲线最小长度
若竖曲线长度过短，汽车行驶过竖曲线的时间也很短，会使驾驶员产生变坡很 急的错觉，乘客也会感觉不舒适。应限制汽车在竖曲线上的行驶时间不过短，即限 制竖曲线的最小长度。应满足3秒行程。
四、竖曲线半径选取
（1）尽可能取大半径，一般应大于一般最小半径，只在特殊困难地段才能采用 极限最小半径。 （2）满足最小长度要求。 （3）按切线长度或E值选取半径。 （4）一般情况下，竖曲线半径应取50获100米的整倍数。
⑷．调整坡度线：检查各种指标的利用情况，对初定坡度线进行调整。如：最大纵坡 、最小纵坡、坡长限制、合成坡度、桥隧位置的坡度限制、交叉口限制、净空、平纵 线形组合等。
⑸．核对坡度线：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基 、挡土墙、重要桥涵以及其他重要控制点，检查坡角稳定、避让不良地质、高度要求 等情况。 ⑹．定坡：经调整核对无误后，逐渐把直线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来 。坡度值要求取值到千分之一，即0.1%。变坡点一般要调整到10m的整桩号上。相邻变 坡点桩号之差为坡长。变坡点标高是由纵坡度和坡长以次推算而得。 ⑺．设置竖曲线：拉坡时已考虑了平、纵结合问题，此步根据技术标准、平纵组合 均衡等确定数曲线半径，计算竖曲线要素。
道路景观欣赏
第五节 纵断面设计方法及绘制
一、 纵断面设计方法与步骤
⑴．准备工作：纵坡设计之前在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点 绘地面线，填写有关内容。收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求。 ⑵．标注控制点：控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。 控制性的控制 点：如路 线起点、终点，越岭垭口， 重要桥涵，地质不良地段的 最小填土高度，等。 经济性的控制 点：山区 道路还有根据路基填挖平衡 控制路中心填挖值的标高点 。如图4-16。 ⑶．试坡：以“控制点” 为依据，照顾多数“经济点 ”的原则，在这些点位间进 行穿插于取直，试定出若干 直坡线。（初定坡度线）
第四节
平、纵线形组合设计
平纵配合主要考虑的是视觉上的要求，其中包含有安全问题（能否起到 诱导视线的作用），其次是考虑排水要求。设合
1、在两个凹形竖曲线间不要 插入短坡段； 2、平面长直线的末端不宜插 入小半径凹形竖曲线； 3、平面直线上不宜设小半径 凹形竖曲线； 4、尽量避免出现“驼峰”、“暗 凹”、“波浪”等视觉线形。
1200
4
纵 坡 坡 度 （%） 5 6 7 8 9
700
800
600
900
700 500
1000
800 600
800
1000
800 600
900
700
1100
9000 700 500
1000
1100
900 700 500 300
1100
1200
800 600
900 700
100 0 800 600 400 200
平、纵线形组合与景观的协调配合
⑴．应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求。尤其在规划和选 线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其他特 殊地区，一般以绕避为主。 ⑵．尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。比如沿线周围的地貌、地形、天然 树林、池塘湖泊等。纵面尽量减少填挖；横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相 适应，弥补必要填挖对自然景观的破坏。 ⑶．应能提供视野的多项性，力求与周围的风景自然地融为一体。 ⑷．不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。 ⑸．条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使边坡接近于自然地 面形状，增进路容美观。 ⑹ ．应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，将绿化视作引导视线、 点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计
I
i
2
ih
2
最大合成坡度： 最小合成坡度：合成坡度过小，会导致路面排水不畅，影响行车安全。 各级公路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。
第三节 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，称为竖曲线。 竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用范围二者几乎没有差别。但抛物线在计 算上比圆曲线方便，因此设计中一般采用二次抛物线。
二、设计标高
纵断面设计线上的标高
⑴． 新建公路：高速公路、一级公路：为中央分隔带的外侧边缘标高； 二、三、四级公路：为路基边缘标高，在设置超高、加宽的地 段为设加宽、超高前的路基边缘标高。
⑵． 改建公路：一般按新建公路处理，也可视具体情况采用中线标高。
路基设计洪水频率：路基工程中采用一定的洪水频率作为路基防水设计标准， 称为路基洪水频率。
最⑤ 小。 填平 土原 高区 度应 要满 求足
口⑥ 前。 后桥 纵梁 坡隧 应道 较交 缓叉
二． 最大纵坡
各级公路最大纵坡
公路等级
计算行车速度 （km/h） 最大纵坡（%） 120 3
高速公路
100 4 80 5 60 5 100 4
一
60 6 80 5
二
40 7 60 6
三
30 8 40 6
四
20 9
一、竖曲线要素的计算公式
设变坡点相临两纵坡坡度分别为i1和 i2，它们的代数差用 表示，即， i 2 i1 当 为“+”时，表示凹形竖曲线； 为“-”时，凸形竖曲线。
竖曲线长度: 竖曲线切线长：
L R
T L 2 R 2
竖曲线上任一点竖距:
h
x
2
2R
竖曲线外距:
对桥上及桥头路线的最大纵坡： 大、中桥上纵坡不宜大于4%，紧接大、中桥桥头两端的引道纵坡应与桥上纵 坡相同。小桥涵不做特殊要求。 隧道部分路线纵坡： 隧道内纵坡不应大于3%，但短于50m的隧道其纵坡不受此限制； 紧接隧道洞口的路线纵坡应与隧道内纵坡相同。
三． 高原纵坡折减
高原纵坡折减值
海拔高度（m） 折减值（%） 3000～4000 1 >4000～5000 2 >5000 3
E
T
2
或E
R 8
2

L 8

T 4
2R
二、竖曲线的最小半径
1. 凸型竖曲线最小半径 考虑因素：离心加速度不过大、停车视距要求。 两方面因素中，视距要求的最小半径值更大，因此，《标准》根据视距要求 规定了凸型竖曲线的极限最小半径，并将其值的1.5～2倍规定为一般最小半径。 2. 凹型竖曲线最小半径 考虑因素：离心加速度不过大、夜间前灯照明距离要求、跨线桥下行车视距 要求。 三方面因素中，离心加速度不过大要求的最小半径值更大，《标准》据此规 定了凹型竖曲线的极限最小半径，并将其值的1.5～2倍规定为一般最小半径。