纵断面设计之设计方法与步骤15页PPT
第4章纵断面设计
（三）凹形竖曲线最小半径和最小长度
设置凹竖曲线的主要目的是缓和行车时的离心力
Lmin
2．当L>ST:
h1
d12 2R
，则d1
2Rh1
h2
d
2 2
2R
，则d
2
2Rh2
ST d1 d2 2R ( h1 h2 )
R
ST2
2( h1 h2 )
最小长度：
Lmin 2(
S 2
S 2
h1 h2 )2 4
最小半径：
Rmin
Lmin
凸形竖曲线最小半径和最小长度 :
竖曲线最小长度相当于各级道路计算行车速度 的3秒行程 。
山区公路可缩短里程，降低造价。
各级公路最大纵坡的规定（表4-3）
设计速度 （km/h）
120 100 80 60 40 30 20
最大纵坡（%）
345
6
7
8
9
城市道路最大纵坡约为按公路设计速度计算的最大纵坡 减少1%
1. 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， 经技术经济论证，最大纵坡值可增加1％。
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。
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。
▪ 特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%。
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。
纵断面图的设计和绘制
试坡：试坡主要是指在已标出“控制点”的纵断面图上，根据 技术标准、选线意图，考虑各控制点和经济点的要求以及地形变 化情况，初步定出纵坡设计线的工作。 试坡应以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”。当个别 “控制点”确实无法满足时，应对控制点重新研究，以便采取弥 补措施。试坡的要点可以归纳为：“前后照顾，以点定线，反复 比较，以线交点”。“前后照顾”就是要前后坡段通盘考虑，不 能只局限在某一坡段上。“以点定线”就是按照纵面技术标准的 要求，满足“控制点”，参考“经济点”，初步定出坡度线。 “反复比较”就是用三角板推平行线的办法，移动坡度线，反复 试坡，对各种可能的坡度线方案进行比较，最后确定既符合技术 标准，又满足控制点要求而且土石方量最省的坡度线。“以线交 点”就是将得到的坡度线延长，交出变坡点的初步位置。
5.调整坡度线 在试坡，初定坡度线后，即可检查最大纵坡.坡段长度以及坡长限制等 是否符合规范规定。除此之外还需考虑平竖曲线的组合，桥头接坡等 是否合理。对初定的坡度线进行调整。调整坡度线的方法有抬高、降 低、延长、缩短纵坡线和加大、减小纵坡度等。调整时应以少脱离控 制点、少变动填挖为原则，以便调整后的纵坡与试定纵坡基本相符。
纵断面图的设计Βιβλιοθήκη 绘制一.纵断面图的设计方法
纵断面图的设计内容主要有：
设计前的准备工作（有关设计资料.里程桩号和地面高程.沿线地质资 料);点绘地面线;标注高程控制点;试坡;调整 ;核对;定坡 ;竖曲线设计; 设计高程计算.
纵断面图的设计方法：
在线路位置拟定后，先依中桩及高程记录绘出纵断面的地面线，在纵 断面图的最下面一栏列明平曲线（包括缓和曲线）的正确位置以及半 径，长度等要素值。然后按选线意图确定控制点的位置及其高程，考 虑填挖等工程经济及与周围的地形景观的协调，综合考虑平，纵，横 三个面，试定坡度线，再对照横断面检查核对，确定纵坡值。在每一 个纵坡转折处，设置竖曲线，选定半径。计算设计高程，填写图下栏 目，最后完成纵断面。 注意：如果高速公路所在的地质复杂，为了清楚表示沿线的土壤地质 变化情况，可加绘制“土壤地质断面图”
纵断面设计方法与步骤
纵断面设计方法与步骤1．准备工作纵坡设计前，应根据中桩和水准记录点绘出路线纵断面图的地面线，绘出平面直线、平曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及沿线土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。
2．标注控制点所谓控制点，就是指影响纵坡设计的高程控制点。
“控制点”可分为两类:一类是属于控制性的“控制点”，控制路线纵坡设计时必须通过它或限制从其上方或下方通过。
这类控制点主要有:①路线起、终点；②越岭哑口；③重要桥涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪线的洪水位；⑦隧道进出口；⑧平面交叉和立体交叉点；⑨铁路道口；⑩城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。
第二类是属于参考性的“控制点”，叫经济点。
对于山岭重丘区的公路，除应标出控制性质的“控制点”以外，还应考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点，以降低工程造价。
横断面上的经济点有以下三种情况：1)当地面横坡不大时，可在中桩地面标高上下找到填方和挖方基本平衡的标高，纵坡通过此标高时，在该横断面上挖方数量基本等于填方数量。
该标高为其经济点，如图a）。
2)当地面横坡较陡时，填方往往不宜填稳，有时坡脚伸得较远，采用多挖少填甚至全部挖出路基的方法比砌石护坡经济，这时多挖少填或全挖路基的标高为经济点，如图b）。
3)当地面横坡很陡，无法填方时，需砌筑挡土墙，此时宁愿全部挖出路基或深挖，该全部挖出或深挖路基的标高为其经济点，如图c）。
当地面横坡很陡,必须作挡土墙时,当采用某一设计标高使该断面按1m长度计施工的土石方与挡土墙费用总和最省,该标高为其经济点。
设计时“经济点”通常用“路基横断面透明模板”来确定，如下图所示。
“路基横断面透明模板”可用透明描图纸或透明胶片制成，其上按横断面图的比例绘出路基宽度（挖方路段尚应包括两侧边沟的宽度）和各种不同坡度的边坡线（上为挖方，下为填方）。
使用时将“路基横断面透明模板”扣在绘好地面线的横断面图上，使中线重合，根据地面横坡的大小，上下移动“模板”，使填方和挖方面积大致相等或工程造价最经济，此时，“模板”上的路基顶面与该中桩的地面高之间的高差就是经济填挖值。
城市道路纵断面设计的主要步骤与方法
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THAT’S IT.
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4. 土壤地质剖面图、简明路线平面设计图
5. 交叉口范围，平曲线位置
5
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2 标注控制点高程
1.控制点是指路线起终点、路线交叉口、桥梁顶面或 梁底、沿线重要建筑物地坪以及依据横断面确定的 填挖合理点等，这些点往往在道路设计之前就因其他它
因素而限定了其标高。
2.建筑物前的地坪标高比中心线的设计标高高0.3—0.5m
围地形景观的协调，综合考虑平纵横三各方面试定坡度
线，再对照横断面检查核对，确定纵坡值，定出曲线半
径，计算设计标高，完成纵断面图。
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1 绘出原有地面线（或待改建道路纵坡线）
1. 坐标计算纸绘制各里程桩标高，各点标高连 线即为原地面线
2. 按照道路中线水准测量资料
3. 比例尺：水平1：500—1：1000; 垂直1： 20—1:100
l——计算桩号与控制点之间的水平距离m
i——横向坡度
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求出各里程桩挖填高度，并标注在纵断面上
填方高度=设计标高-原地面高（m） 挖方高度=原地面高-设计标高（m） 填方写在设计上面；挖方写在设计下
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7 绘制纵断面设计图
1比例尺：水平1：500—1：1000; 垂直1： 20—1:100 2两部分书写 图5—18
城市道路纵断面设计的主要 与方法
1
12046118
回顾：城市道路纵断面
通过道路中线的竖向剖面，成为纵断面
——《城市道路设计》P129
2
3
纵断面设计方法与步骤
纵坡设计前，路线位置拟定后，应先根据中桩的桩
号和地面标高汇出纵断面图的地面线及平面工程经济及与与周
2.经济、技术合理
第讲 纵断面设计ppt
下半支曲线在竖曲线终点的切线上的竖距h’为：
2 ( L x ) h' 2R
为简单起见，将两式合并写成下式，
x2 y 2R
式中：x——竖曲线上任意点与竖曲线始点或终点的水平距离， y —— 竖曲线上任意点到切线的纵距，即竖曲线上任意点 与坡线的高差。
竖Hale Waihona Puke 线外距E： 上半支曲线x = T1时： 下半支曲线x = T2时：
x2 x2 h PQ y P yQ i1 x i1 x 2R 2R
下半支曲线在竖曲线终点的切线上的竖距h’为：
2 ( L x ) h' 2R
L-x i2 h’ h
（3）竖曲线上任一点竖距h：
x2 x2 h PQ y P yQ i1 x i1 x 2R 2R
2．竖曲线的作用：
（1）其缓冲作用：以平缓曲线取代折线可消除汽车在 变坡点的突变。 （2）保证公路纵向的行车视距： 凸形：纵坡变化大时，盲区较大。 凹形：下穿式立体交叉的下线。 3. 竖曲线的线形 《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。
抛物线顶点曲率半径：k
L L i2 i1
竖曲线半径R系指竖曲线顶（底）部的曲率半径。
若竖曲线包含抛物线顶点，则
R=k。
若竖曲线不包含抛物线顶点，则竖曲线半径指竖曲 线的顶（凸竖曲线）或底（凹竖曲线）部的曲率半 径。可按下面的方法计算：
抛物线上任一点的曲率半径为r，
dy 2 r 1 ( ) dx
v2 V2 V2 a , R R 13R 13a
根据试验，认为离心加速度应限制在0.5～0.7m/s2比较 合适。我国《标准》规定的竖曲线最小半径值，相当于 a=0.278 m/s2。
隧道工程课件第二章隧道平纵断面设计
排水设计
结构耐久性
隧道排水设计应合理组织排水系统，防止 积水、渗漏等问题的发生，保障隧道结构 安全和运营顺畅。
隧道结构设计应考虑长期运营的需求，采 取相应的耐久性措施，确保隧道在使用年 限内的安全性和稳定性。
02
隧道平面设计
平面设计原则
安全性原则
隧道平面设计应首先考虑安全性，确 保隧道结构稳定、行车安全和人员安 全。
案例二
某山区高速公路隧道设计，重点考虑 了隧道线形与地质条件的适应性、横 断面布置形式以及排水设计等方面， 以确保行车安全、顺畅和环保。
03
隧道纵断面设计
纵断面设计原则
安全性原则
纵断面设计应确保隧道结构安全，避免出现 安全隐患。
经济性原则
在满足安全性的前提下，应尽量降低建设成 本和运营成本。
环保性原则
经济性原则
在满足安全性和功能需求的前提下， 应尽量降低工程造价和运营成本，提 高经济效益。
环保性原则
隧道平面设计应尽量减少对周边环境 的破坏和污染，合理利用资源，保护 生态环境。
协调性原则
隧道平面设计应与周边环境相协调， 保持景观的连续性和整体性。
平面设计要素
隧道宽度
根据设计时速和交通量，合理确定隧道宽度，确 保行车安全和顺畅。
联合设计要素
01
隧道长度与坡度
根据地质勘察资料、施工难度和 线路走向等因素确定隧道长度和
坡度。
03
隧道线形设计
根据平曲线和竖曲线半径、超高 、加宽等参数进行线形设计，确
保行车安全和舒适性。
02
隧道宽度与净高
根据行车需求、交通量和设计速 度等因素确定隧道宽度和净高。
04
排水设计
纵断面设计之设计方法与步骤
浙江交通职业技术学院
王建林
3.纵坡设计应注意的问题
3）小桥涵允许设在斜坡地段和竖曲线上。尽量避免小桥涵处出现
“驼峰式”纵坡。
4）平面交叉口一般不宜设在水平坡段处。两端接线纵坡应不大于 3%， 山区工程艰巨地段不大于5%。
浙江交通职业技术学院
王建林
浙江交通职业技术学院
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（二）变坡点位置选择
变坡点是两条相邻设计纵坡线的交点。 变坡点的位置直接影响着纵坡度的大小、坡长、平纵组合、土石方
填挖平衡以及公路的使用质量。 变坡点位置的确定尽量满足填挖工程量最小和线形最理想外，还应 使最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、缓和坡段满足有关规定的要求，同 时还要处理好平、纵面线形的相互配合和协调。此外，为方便设计和计 算，变坡点的位置一般应设在整10m桩号处。
1.平、纵面线形组合原则
1)应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 2)平面与纵断面线形的技术指标应大小均衡，避免出现平面高标准， 纵断面低标准，或与此相反的情况，使线形在视觉上、心理上保持协调。 3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。 4)平、纵面线形组合应注意与周围环境相配合，充分利用公路周围的 地貌、地形、天然树林、建筑物等，尽量保持自然景观的连续，以消除 景观单调感，使公路与大自然融为一体。
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2.平、纵线形组合方式
(2)平曲线与竖曲线的大小应保持均衡
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王建林
平、纵线形组合方式的注意！！！
①当V≥40km/h的公路，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，应 避免插入小半径平曲线。 误解：急转 ②凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部不得与反向平曲线的拐点重 合。 两者外观都存在不同程度的扭曲，前者易使驾驶员操作失误，引发交 通事故；后者会使汽车加速而急转弯，且易使路面排水困难。
纵断面设计方法与步骤
1．准备工作纵坡设计前，应根据中桩和水准记录点绘出路线纵断面图的地面线，绘出平面直线、平曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及沿线土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。
2．标注控制点所谓控制点，就是指影响纵坡设计的高程控制点。
“控制点”可分为两类:一类是属于控制性的“控制点”，控制路线纵坡设计时必须通过它或限制从其上方或下方通过。
这类控制点主要有:①路线起、终点；②越岭哑口；③重要桥涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪线的洪水位；⑦隧道进出口；⑧平面交叉和立体交叉点；⑨铁路道口；⑩城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。
第二类是属于参考性的“控制点”，叫经济点。
对于山岭重丘区的公路，除应标出控制性质的“控制点”以外，还应考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点，以降低工程造价。
横断面上的经济点有以下三种情况：1)当地面横坡不大时，可在中桩地面标高上下找到填方和挖方基本平衡的标高，纵坡通过此标高时，在该横断面上挖方数量基本等于填方数量。
该标高为其经济点，如图a）。
2)当地面横坡较陡时，填方往往不宜填稳，有时坡脚伸得较远，采用多挖少填甚至全部挖出路基的方法比砌石护坡经济，这时多挖少填或全挖路基的标高为经济点，如图b）。
3)当地面横坡很陡，无法填方时，需砌筑挡土墙，此时宁愿全部挖出路基或深挖，该全部挖出或深挖路基的标高为其经济点，如图c）。
当地面横坡很陡,必须作挡土墙时,当采用某一设计标高使该断面按1m长度计施工的土石方与挡土墙费用总和最省,该标高为其经济点。
设计时“经济点”通常用“路基横断面透明模板”来确定，如下图所示。