第五章_高速公路纵断面设计
浅谈高速公路路线纵断面设计
浅谈高速公路路线纵断面设计发布时间：2021-05-24T08:58:28.909Z 来源：《新型城镇化》2021年3期作者：黄晖[导读] 从而使高速公路具备更佳的行车安全性、行驶舒适性、运输经济性。
广西交通设计集团有限公司摘要：高速公路设计主要包括路线设计和结构设计等，其中纵断面是高速公路路线设计的重要组成部分，在进行纵断面设计时，需要综合考虑道路性质、沿线的地物特点、互通式立体交叉布设条件、高程控制因素排水要求以及土石方平衡等因素，保证高速公路设计质量。
高速公路纵断面设计在满足规范设计要求，保证车辆行驶安全的前提下，还需要重点考虑经济效益、环保效益和社会效益，避免因为纵断面设计不当而影响道路整体运行效果。
关键词：高速公路；路线；纵断面设计引言高速公路纵断面是整个高速公路设计组成骨架之一，高速公路纵断面设计与高速公路平面设计、高速公路横断面设计一起构成高速公路设计的三个重要因素。
高速公路纵断面设计会直接影响高速公路行车安全性和舒适度。
高速公路中合理的纵断面设计能够避免工程规模的浪费，减少土地资源尤其是基本农田的占用，显著降低高速公路建设施工成本，同时减少对周边生态造成的破坏与影响。
在实际设计中应当遵循设计原则，结合有效的方法进行纵断面设计，从而使高速公路具备更佳的行车安全性、行驶舒适性、运输经济性。
1高速公路纵断面设计原则1.1满足车辆行驶的功能要求在高速公路纵断面设计中，纵坡设计必须符合《公路路线设计规范》中的有关规定，即满足不同纵坡最大坡长、考虑路基设计洪水频率后的安全高度、竖曲线最小半径与竖曲线长度等指标要求。
纵断面线型应当有良好的平顺性，纵断面与平面线型结合较好，驾驶员与乘客有舒适的体验。
1.2考虑工程经济性要求路线经过平原微丘开阔地带，在对沿线地形地物进行全面勘察以及通盘考虑，排除限制路线高程的不利性因素前提下，应当适当降低路线纵坡，以减少路堤填筑高度，达到节省材料的目的。
路线经过山岭重丘区，根据地形起伏因素，在保证路基强度和稳定性的前提下，结合平面布线考虑路线纵断面设计，确保土石方挖填尽量平衡，以节约工程造价。
第五章：纵坡设计
3.2 纵坡及坡长设计
1. 纵坡度 2. 坡长限制 3. 合成坡度 4. 纵坡设计的一般要求
1.纵坡度
（1）最大纵坡 （2）最小纵坡
（3）平均纵坡
（4）高原纵坡折减
(1) 最大纵坡
最大纵坡是道路纵坡设计的极限值，是纵面线形设计的 一项重要指标。 最大纵坡的大小将直接影响路线的长短、使用质量、行 车安全以及运营成本和工程的经济性。 制定最大纵坡主要是依据汽车的动力特性、道路等级、 自然条件、车辆行驶安全以及工程、运营经济等因素进 行确定。
各级公路最大纵坡
设计速度（km/h) 最大纵坡（%）
120 100
80
60
40
30
20
3
4
5
6
7
8
9
大、中桥上的纵坡不宜大于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的地段，桥上及桥头引 道的纵坡均不得大于３％，紧接大、中桥桥头两端引道的纵坡 应与桥上纵坡相同。 隧道内纵坡不应大于３％，并不小于０.３％（独立明洞
各级公路纵坡长度限制 （m）
设计速度 120 （km∕h） 3 4 纵 5 坡 6 坡 7 度 8 （%） 9 10 200 300 200 300 300 400 500 500 600 500 600 700 700 800 600 700 800 900 900 1000 900 700 1000 800 1100 900 1200 1000 1100 1100 1200 100 80 60 40 30 20
第三章 纵断面设计
• 3.1概述
• 3.2纵坡及坡长设计
• 3.3竖曲线设计
• 3.4高等级道路上的爬坡车道
• 3.5平纵面线形组合设计 • 3.6纵断面设计要点与方法 • 复习思考题
高速公路纵断面设计思路
公路路线的纵断面设计是公路线 形设计的关键，其设计比较抽象，考虑 因素较多，设计难度较大，设计方案多 样。文章通过结合实例，系统地总结了 公路纵断面设计的任务和方法步骤，使 公路纵断面设计更加规范、有条理，为 同行提供有价值的指导。
作者单位：河北承德交通勘察设计院有限公司
2012年第24期 (12月下) 《交通世界》 115
计中只设三个变坡点，纵坡设计见表1 所示。
行穿插与取直，试定出若干直坡线。对 各种可能坡度线方案反复比较，最后定 出既符合技术标准，又能满足控制点要
竖曲线计算
如图1所示，设变坡点相邻两纵坡
坡度分别为 和 ，它们的代数差用 表
求，且土石方较省的设计线作为初定坡 示，即 ，当 为“+”时，表示凹形竖曲
度线，将前后坡度线延长交会出变坡点 线； 为“-”时，表示凸形竖曲线。
竖曲线计算
① 变 坡 点 1 ： K 0 + 11 0 ， 高 程 为 127.18m，i1=-1.200%，i2=-0.400%， ω=i2-i1=-0.400- (-1.200)=0.800，为凹 形竖曲线。竖曲线半径取R=30000m， 曲线长L=Rω=30000×0.8=240m， 切线长T=L/2 =120m，外距E=T2/2R =0.24m。②变坡点2：K1+820， 高程为124.34m，i1=-0.400%， i2=0.500%，ω=i2-i1=0.500(-0.400)=0.900，为凹形竖曲线。 竖曲线半径取R=30000m，曲线长 L=Rω=30000×0.900=270m，切线 长T=L/2=270/2=135m，外距E=T2/2R =1352/2/30000=0.30m。③变坡点 3：K2+410，高程为127.29 m， i1=0.500%，i2=-0.300%，ω=i2-i1=0.300- 0.500=-0.800，为凸形竖曲 线。竖曲线半径取R=30000m，曲线 长L=Rω=30000×0.800=240m，切线 长T=L/2=240/2=120m，外距E=T2/2R =1202/2/30000=0.24m。详情见表2。
高速公路复习题
高速公路复习题第一章绪论一、名词解释：1、高速公路：具有四个或四个以上车道，并设有中央分隔带，全部立体交叉并具有完善的交通安全设施与管理设施、服务设施，全部控制出入，专供汽车高速行驶的公路。
二、简答题：1、高速公路的效益和意义。
答：(1)、良好的投资效益；(2)、对国民经济发展的促进作用；(3)、带动沿线地方社会和经济发展；(4)、有利于城市人口的分散和卫星城镇的开发；(5)、有利于国防。
2、高速公路的优缺点。
答：(一)、高速公路的优点。
(1)、行车速度高、通行能力大；(2)、交通事故降低，安全性较好；(3)、运输效益提高。
(二)、高速公路的缺点。
(1)、投资大，造价高；(2)、对环境影响大。
第二章高速公路的设计依据一、名词解释：1、交通量：是指道路上某一断面在单位时间内通过的车辆数量，如小时交通量、日交通量。
2、高速公路用地：公路两侧排水沟外边缘(无排水沟时为路堤式护坡道坡脚)，或路堑坡顶截水沟外边缘(无截水沟时为挖方坡的坡顶)，加上一定的附加宽度后的土地。
3、可能通行能力：在实际环境或预计的道路、交通条件和良好的气候条件下，不考虑服务水平，标准车辆在单位时间内通过一条车道或一车行道上某一断面的最大车辆数。
4、建筑限界：是在保证公路上汽车交通正常运行的安全条件下所规定的空间限界，空间限界包括高度和宽度，在此空间限界内不得有任何部件侵入。
5、设计通行能力：在良好的气候条件下，交通运行状态保持在一定的服务水平上，标准车辆在单位时间里通过有代表性的、均匀路面上的一条车道或一车行道上某一断面的最大车辆数。
第三章高速公路的规划与勘测设计一、名词解释：1、净现值：即ENPV，是项目效益的现值减去项目费用的现值总额的差额，或项目在评价期内各年的净效益折现到基年的现值之和。
2、折现：将未来各年度的效益和费用的价值折算为现在同一年份的过程。
第四章高速公路平面线性设计一、名词解释：1、安全视距：也称行车视距，为保证行车安全，驾驶者应看到前面相当距离的道路，以便遇到汽车或障碍物时能及时刹车或绕过的距离。
【高速公路】第五章 纵断面设计 ppt87页文档
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
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【高速公路】第五章 纵断面设计 ppt
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
公路纵断面设计
公路纵断面设计一、概述1.纵断面设计定义沿道路中心线纵向垂直剖切的一个立面。
它表达了道路沿线起伏变化的状况。
道路纵断面设计主要是根据道路的性质和等级，汽车类型和行驶性能，沿线地形、地物的状况，当地气候、水文、土质的条件以及排水的要求，具体确定纵坡的大小和各点的标高。
为了适应行车的要求，各级公路和城市道路中的快速路、主干路及相邻坡度代数差大于1％的其他道路，在纵坡变更处均应设置竖曲线，因而，道路纵断面设计线是由直线和竖曲线所组成。
在纵断面图上，通过路中线的原地面上各桩点的高程，称为地面标高，相邻地面标高的起伏折线的连线，称为地面线。
设计公路的路基边缘相邻标高的连线，称为设计线，设计线上表示路基边缘各点的标高，称为设计标高。
在同一横断面上设计标高与地面标高之差，称为施工高度。
当设计线在地面线以上时，路基构成填方路堤；当设计线在地面线以下时，路基构成挖方路堑。
施工高度的大小直接反映了路堤的高度和路堑的深度。
2.纵断面设计原则2.1设计原则（1）纵坡设计必须符合《公路工程技术标准》中有关纵坡的各项规定，如各级公路的最大纵坡，按排水要求的最小纵坡等。
（2）为保证汽车以一定的车速安全顺利地通过，纵坡应具有一定的平顺性。
（3）对沿线的自然条件，应作通盘研究，依据不同的具体情况分别处理，使公路畅通和稳定。
（4）按路线起伏综合考虑农田水利方面的特殊要求。
（5）在水文条件不良或地下水位很高的路段，应考虑适当的路基高度。
（6）在保证路基的强度和稳定的前提下，争取填挖平衡，节省土石方及其他工程量，降低工程造价。
（7）考虑到今后公路改建时，尽量利用原有路面作为新路面的基层或面层的下层。
（8）纵坡设计应与平面设计密切配合协调。
2.2城市道路纵断面设计原则除参照公路纵断面设计的原则外，尚须注意下列各点：（1）为使道路两侧街坊地面水的顺利排除，一般应使路缘石顶面标高低于两侧建筑物的地面标高。
（2）要为城市各种地下管线的埋设提供有利条件，并保证人防工程与各类管线有必要的最小覆土厚度。
公路纵断面
8 公路纵断面8.1 一般规定8.1.1本规定主要适用于各级公路标准横断面的情况。
若高速公路和一级公路的中央分隔带过宽，分离式路基或一般公路的超宽路基等，则公路纵断面和路基设计标高位置，在利于线形设计的要求下，可根据具体情况选用适宜的位置。
8.1.2本条针对路基设计标高与洪水位关系而定，其目的是要求路基高于洪水位某一高度，以保证基本的行车条件。
从路基横断面上看，路基边缘位置最低，故应以路基边缘控制与洪水位的关系。
公路纵断面设计中，以路基设计标高作为路基及相关部分设计的依据，当路基设计标高为路基边缘标高时，两者与洪水位的关系是一致的；若以中央分隔带边缘或路中心线为设计标高，两者将相差一个由路拱横坡(或由超高)引起的高差，在实际设计中，应考虑这个高差的影响。
由于我国幅员辽阔，南北和东西地理环境差别较大，本规范表8.1.2所列设计洪水频率仅针对一般情况，路基边缘标高与地下水位的关系也只作了一般性规定。
在具体设计中，应根据公路所在地区情况，充分考虑水文环境对路基的影响。
若遇特殊地质、地理、气候条件，尚应进行专项水文分析，并采取相应的设计措施。
8.2 纵坡8.2.1 各级公路的最大纵坡主要考虑载重汽车的爬坡性能和公路通行能力。
一般公路偏重于考虑爬坡性能，高速公路、一级公路偏重于考虑车辆的快速安全行驶。
根据交通部公路科学研究所1991年“关于纵坡与汽车运行速度和油耗之间关系研究”实验分析结论及2003年《公路纵坡坡度与坡长限制》专题结论，标准中各级公路的极限纵坡是可以成立的。
但随着纵坡增大，每提高速度1km/h的油耗和每增加一吨货物的油耗是急剧增加的，当纵坡坡度大于7%时尤其突出。
考虑到我国较长一段时间内像解放和东风这类的载重汽车仍占很大比例，所以当汽车交通量较大时，各级公路尽量采用较小的纵坡，最大纵坡应慎用。
8.2.2高原地区公路，随着海拔高度的增加，大气压力、空气温度密度都逐渐减小(见表8.2.2)。
空气密度的减小，使汽车发动机的正常操作状态受到影响，从而使汽车的动力性能受损。
交通工程与实务 纵断面设计
4
合成坡度
纵坡设计的基本要求
纵坡设计满足设计规范规定的各项要求；设计纵坡应该具有一定的平顺性，起伏不宜过大或过于频繁。地下水位较高的平原微丘区，应该满足最小填土高度，保证路基稳定；纵坡设计在一般情况下考虑填挖平衡；
01
对沿线地形、地质、地下管线、水文、气候等条件综合考虑，以保证道路的畅通和稳定。
合成坡度
高速公路最大合成坡度将合成坡度控制在一定范围内，目的是尽可能的避急弯和陡坡的不利组合，防止合成坡度过大而引起的横向滑移和行车危险。
在下面的情况下合成坡度应该小于8%：
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非汽车交通比例较高的路段
自然横坡度较陡的傍山道路
冬季路面有积雪，结冰的地区
高原纵坡的折减
我国《公路工程技术标准》规定在海拔3000m以上的高原地区，对最大纵坡进行折减
PART 1
我国规范规定各级道路和城市道路均应在变坡处设计竖曲线，采用二次抛物线的形式。
竖曲线要素的计算
由于在纵断面上只计水平距离和竖向高度，因此竖曲线的切线长和曲线长是其在水平面上的投影。曲线长L=Rωω（坡差）=i2-i1ω>0 凹形竖曲线ω<0 凸形竖曲线切线长
2、平均纵坡
我国《公路工程技术标准》规定，为了合理运用最大纵坡、坡长和缓和坡段：
三、四级公路越岭线的平均纵坡，一般以接近5.5%（相对高差为200m）和5%(相对高差大于500m）为宜；并注意任何相连3km路段的平均纵坡不宜大于5.5% 城市道路平均纵坡按上述规定减少1.0%
合成坡度指在设置超高的曲线上，道路的纵坡和超高横坡所组成的矢量和。
海拔高度
3000—4000
〉4000—5000
5000以上
浅谈高速公路纵断面设计中的几个问题
浅谈高速公路纵断面设计中的几个问题纵断面设计是公路路线设计的重点，是高速公路安全设计的核心，纵断面线形的设计质量在很大程度上决定着道路的安全性与使用功能的好坏。
本文从高速公路纵断面设计中所遇到的问题出发，阐述纵断面的设计的原则、纵断面线形设计的方法以及降低填土高度的措施和满足汽车安全行驶的要求。
标签：高速公路;纵断面;设计一、前言公路的平纵面线形是公路的骨架。
路线縱线形的设计直接影响到工程经济造价的合理和公路建成后汽车行驶的安全性及舒适性。
纵坡的存在对汽车尤其是载重汽车的运行速度影响较大，严重影响交通安全。
在纵坡较大的上坡路段，载重车爬坡时需克服较大的坡度阻力，车速下降，载重车与小汽车的速差变大，超车频率增加，对行车安全不利。
交通部在2004年9月召开的全国公路勘察设计工作会议上，全面总结了公路勘察设计方面的经验与教训，提出了“六个坚持、六个树立”的勘察设计新理念，在道路设计以人为本、提高安全性等方面更加重视。
本文从以下几个方面对纵断面设计中的影响因素进行了一些思考，主要目的还是探讨如何提高道路的使用安全性。
二、纵断面设计的原则1、纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。
2、为保证行车安全、舒适、纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。
3、山城道路及亲辟道路的纵断面设计应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。
4、机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。
5、纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水要求综合考虑。
6、山城道路应控制平均纵坡度。
越岭路段的相对高差为200～500m时，平均纵坡度宜采用4.5%;相对高差大于500m时，宜采用4%，任意连续3000m长度范围内的平均纵坡度不宜大于4.5%。
三、纵断面线形设计1.纵断面线形要素路线坡长应结合当地地形、地物做综合考虑。
路线纵坡以平缓均匀且坡段较长为好，以避免纵断面反复起伏，汽车经常换挡，以保证行车时速和舒适。
高速公路纵断面设计与超高排水
常困难 ， 这对于多雨水的地 区是极为不利的。 根据规范 中超 高渐变 率取值 的规定 ， 设计速度 １ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ ， 以中线为旋转 轴 的取 １ ／ ２ ２ ５ ， 其纵相 相对坡度 为 ０ Ａ ４ ％， 以边 线 为旋转轴 的取 １ ／ １ ７ ５ ， 纵向相对坡 度 ０ ． ５ ７ ％， 为了避 免造 成 超高缓和段排水不畅 ， 在进行纵断面 设计时 ， 可根据 实际情况
路线 设计与 研究 ， （ 电子信箱） ｙ ｕ ｓ ｈ ｉ ０ ２ ２ ９ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ。
高纵向渐变率坡度大于纵坡坡度，那么势必会导致一个合成
坡度 为零的路段 。该路段会引起排水不 良，不但影响行车安
】 ０ ３
ｌ Ｔ程 建设与设计
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间。
时， 超高过渡段可设在回旋线的某一区段范围内， 其超高过渡
三 ： 垦 』 △
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（ １ ）
式中， 。 为超高缓和段长 ， ｍ； ／ ３ 为旋转轴至行车道 （ 设路缘带时 为路缘 带 ） 外侧边缘的宽度 ， ｍ； △ 。 为超高坡 度与路拱坡度 的代
数差， ％； ｐ为超 高渐变 率 ， 即旋 转轴线 与行车道 （ 设路缘 带时
道路纵断面设计PPT课件
3)暗、明弯与凸、凹竖曲线 4)平、竖曲线应避免的组合
第35页/共65页
§3.5 平、纵面线形组合设计
2.线形（alignment）组合设计要点
（2）平、竖曲线应避免的组合： 1）设计车速≥40km/h的公路，凸形竖曲线的顶部和
§3.3 竖曲线设计
3.竖曲线设计
（1）竖曲线设计的一般要求 1）宜选用较大的竖曲线半径。视觉良好，可参
照表4－13。 2）同向竖曲线应避免“断背曲线”。 3）反向曲线间，一般由直坡段连接，也可径相
连接。 4）竖曲线设置应满足排水需要。
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§3.3 竖曲线设计
3.竖曲线设计
（2）半径的选择
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§4.2 纵坡设计
4.纵坡设计一般要求
4）纵坡设计应结合自然条件综合考虑。 5）纵坡设计为保证路基稳定，应尽量减少深路堑
和高填方，在设计中争取填挖平衡。 6）纵坡设计应结合道路沿线的实际情况和具体条
件进行设计，并适当照顾农业机械、农田水利等 方面的要求。
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§3.2 纵坡设计
大小将直接影响路线的长短、使用质量、行车安全 以及运营成本和工程的经济性。 2）制定依据：
• 汽车的动力特性； • 道路等级（V）； • 自然条件（地形、气候）； • 车辆行驶安全； • 工程、运营经济等因素。 • 规定P93 表、4.2
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§3.2 纵坡设计
1.纵坡度（longitudinal gradient）
经比较，式（4－16）的计算结果较小，故作为标准的制定依据。
第22页/共65页
§3.3 竖曲线设计
2.竖曲线设计标准
推导式4-16
纵断面设计
平 纵 线 形 组 合 设 计
要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲 线的拐点重合。
凸形竖曲线与反向平曲线拐Biblioteka 重合④平、竖曲线应避免的组合
平 纵 线 形 组 合 设 计
要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平 曲线的拐点重合。
跳 跃
④平、竖曲线应避免的组合
平 纵 线 形 组 合 设 计
平 纵 线 形 组 合 设 计
（1）平曲线与纵面直线组合 组合时要注意平曲线半径与纵坡度协调，要避免急弯与陡坡相 重合。 （2）平曲线与竖曲线的组合 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。 平竖曲线顶点重合，且平包竖。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。
知识
路基设计标高 《规范》规定： 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割带的外侧边缘标高； 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。
基本
2.改建公路的路基设计标高
一般按新建公路的规定办理，也可是具体情况而采用行车道 中线处的标高。
2．尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。 4．不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。 5．条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使
3．应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。
边坡接近于自然地面形状，增进路容美观。
6．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。
高速公路纵断面设计思路
P规划设计 LANNING & DESIGN
高速公路纵断面设计思路
文/谷成刚
引言
在路线的纵断面设计中，根据道 路的等级、地形、地貌、地质水文及任 务等因素，充分的分析路基的稳定和工 程量与工程经济等问题，对纵坡的长 短、大小、前后纵坡的情况、竖曲线半 径的大小以及与平面线形的组合与搭配 问题都应该做充分的考虑。本文通过结 合实例，对某公路纵断面设计进行深入 探讨，为同行提供参考实例。
等，在纵断面图上直接读出对应桩号的 填、挖高度，粗画横断面，检查是否填
的填挖，故没有控制点。挖过、坡角落空或过空等。试坡
定坡
试坡主要是在已标注“控制
经调整核对无误后，把直坡线的
点”、“经济点”的纵断面图上，根据 坡度值、变坡点桩号和标高记下。本设
技术指标、选线意图，结合地面起伏变 化，本着以“控制点”为依据，照顾多 数“经济点”的原则，在这些点位间进
平纵线形组合思路
对于公路设计中，当竖曲线与平 曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之 内，且平曲线应稍长于竖曲线。要保持 平曲线与竖曲线大小的均衡，当平曲线 缓而长，纵断面坡差较小时，可不要求 平竖曲线一一对应，平曲线中可以包含 多个竖曲线或竖曲线稍长于平曲线。同 时应当要选择适合的合成坡度。合成坡 度过大对行车不利，合成坡度过小对排
高速公路 第五章 高速公路纵断面设计
表5-2
80 5
60 5
• 隧道内纵坡一律不应大于3%。
• 当受地形条件或其他情况限制时，经技术经济论证 合理，，最大纵坡也可按上表增加1％。 • 在高原地区，海拔高程对汽车的动力性能影响较大， 为此，高原上公路的最大纵坡可适当采用较缓的纵 坡。
最小纵坡
为保证高速公路上行车快速安全、通畅，希望 尽可能采用小些的纵坡。 • 但对长路堑路段、设置边沟的低填方路段以及 其他横向排水不畅的路段，为满足排水要求， 应采用不小于0．3％的最小纵坡； • 当必须采用平坡或小于0．3％的纵坡时，其边 沟应作纵向排水设计； • 在干旱少雨地区，最小纵坡可不受上述限制。
2 高速公路纵断面布局
• 1 平原地区高速公路的填土高度 • 2山区高速公路纵断面设计的特点 • 3纵断面设计的一般原则
3 纵断面图的设计与绘制
• 1纵断面图的设计方法 • 2纵断面图的绘制
纵坡度
• 路线纵坡度包括最大纵坡度和最小纵坡 度之间的各种坡度。 • 其中，最大纵坡是高速公路线形设计控 制的一项重要指标，它直接影响到路线 的长度、使用品质、行车安全、运输成 本和工程造价。 • 最大纵坡 • 最小纵坡
爬坡车道的平面布置与长度
• 爬坡车道平面布置如图5-10 • 构成：起点侧三角端渐变长L1、爬坡车 道长L和终点侧的附加长度L2。
爬坡车道长度的确定
• 爬坡车道长度 通常是根据爬 坡性能曲线用 图解方法求取。
1 平原地区高速公路的填土高度
• 我国修建高速公路多数分布在沿海的平原地区，水网 密布，要跨越很多水道和地方道路，大多采用高路堤 的方案。路基填土高度一般为3-4m。 造成不好后果： ①土方量大 ②占地多 ③噪声波及远 ④破坏景观和环境中的生态平衡 ⑤土基施工压实难度大，造成不均匀沉降
高速公路平纵横断面设计图纸
高速公路平纵横断面设计图纸高速公路作为现代交通运输的重要组成部分，其设计的科学性和合理性对于保障交通安全、提高运输效率以及降低建设和运营成本都具有至关重要的意义。
平纵横断面设计图纸是高速公路设计的重要成果之一，它直观地展示了道路的几何形状和空间布局，为后续的施工和运营提供了详细的指导。
一、高速公路平面设计高速公路的平面设计主要是确定道路的走向和线性，使其在满足交通功能的前提下，尽可能与地形、地物相适应，减少对环境的破坏，并保证行车的安全与舒适。
1、直线段直线是高速公路平面设计中最基本的元素之一，具有行驶方向明确、视线良好等优点。
但过长的直线段容易导致驾驶员疲劳和超速，因此在设计中应合理控制直线的长度。
2、圆曲线圆曲线用于改变道路的方向，其半径的大小直接影响到车辆的行驶速度和舒适性。
较大的圆曲线半径可以提供更好的行驶条件，但在地形复杂的地区，可能需要采用较小的半径，并设置相应的超高和加宽。
3、缓和曲线缓和曲线连接直线和圆曲线，使车辆在行驶过程中能够平稳地改变方向和离心力。
缓和曲线的长度和参数应根据道路的设计速度和曲线半径进行合理选择。
在平面设计中，还需要考虑交点的位置、转角的大小以及相邻曲线之间的协调关系等因素。
同时，要避免出现连续的小半径曲线和反向曲线，以保证行车的安全和顺畅。
二、高速公路纵断面设计纵断面设计主要是确定道路的坡度和坡长，以及竖曲线的位置和参数。
1、坡度坡度的大小直接影响到车辆的行驶阻力和动力性能。
一般来说，高速公路的最大纵坡应根据设计速度和车辆类型进行限制，以保证车辆能够正常行驶。
在山区等地形复杂的地区，可能会采用较大的坡度，但需要设置爬坡车道和相应的交通安全设施。
2、坡长坡长过短容易导致车辆频繁换挡，影响行驶舒适性；坡长过长则会增加车辆的行驶难度和风险。
因此，在设计中应合理控制坡长，避免出现过长或过短的坡段。
3、竖曲线竖曲线用于连接不同坡度的路段，使车辆在行驶过程中能够平稳地过渡。
高速公路规划与设计之纵断面设计
纵断面设计——纵坡设计
例如，高速公路的设计速度为100km/h，一段已经 设计好的5%上坡段300m，拟在按4%设置上坡段， 其长度应为多少？
第一坡段纵坡为5%，长度为300m，即占坡长限制 值的1/2，第二坡段纵坡为4％，则其坡长不应超 过800×（1﹣1/2）＝400m。也就是说5％的纵坡 设计了长度300m以后，还可接着设计坡度为4％的 400m坡长，然后应设置一段坡长不小于250m、纵 坡小于3%的缓和坡段。
11
纵断面设计——纵坡设计
我国综合考虑计算行车速度和地形条件等情况， 坡长最短以不小于设计速度行驶9s的行程为宜， 即：
高速公路的最小坡长规定
设计速度/（km/h） 120
最
250
200
12
纵断面设计——纵坡设计
2. 最大坡长限制 道路纵坡的大小和坡长对汽车的正常行驶影响很
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纵断面设计——纵坡设计
我国《标准》规定了高速公路的最大纵坡
设计速度/（km/h） 最大纵坡/%
120 100 80
3
4
5
高速公路上车速快、密度大、安全性要求高，为此，设 计时应尽可能选用小于最大纵坡的数值。当受地形条件 或其他特殊情况限制时，经技术经济论证后，最大纵坡 可增加1%。 小桥涵处的纵坡应随路线纵坡设计，但大桥的纵坡不宜 大于4%，桥头引道纵坡不大于5%，引道紧接桥头部分 的线形应与桥上线形相配合。
5
纵断面设计——纵坡设计
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，还应满足最小填土高度 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。
第五章-高速公路纵断面设计
第五章高速公路纵断面设计第一节概述定义：沿着道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵断面。
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情况的过程.任务：研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度.依据: 汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等。
路线纵断面图构成：地面线：它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线;设计线: 路线上各点路基设计高程的连续。
地面高程：中线上地面点高程。
设计高程：一般公路，路基未设加宽超高前的路肩边缘的高程。
设分隔带公路，一般为分隔带外边缘。
路基高度：横断面上设计高程与地面高程之高差.路堤：设计高程大于地面高程.路堑：设计高程小于地面高程.纵断面设计内容：坡度及坡长、竖曲线第二节纵坡及坡长设计一、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4．一般情况下山岭重丘区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。
-—即包线设计.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。
交叉处前后的纵坡应平缓一些，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。
二、最大纵坡最大纵坡:是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。
影响因素：汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力。
纵断面设计说明
第3章路线纵断面设计纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置、形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。
纵断面设计应根据公路的性质、任务、等级和地形地物、地质等情况，考虑路基排水等的要求，对纵坡的大小、长短、前后纵坡情况、竖曲线半径大小以及与平曲线线形组合关系进行设计。
3.1本路段纵断面概况《公路工程技术标准》JTG B01-2003对纵坡所作规定如下：1.最小坡长：150 m2.最大纵坡：6.0%3.纵坡长度限制：i=3% 最大坡长1200mi=4% 最大坡长1000mi=5% 最大坡长800mi=6% 最大坡长600m4.竖曲线最小半径和最小长度：凸形竖曲线半径（m）：一般值:2000极限值:1400凹形竖曲线半径（m）: 一般值:1500极限值:1000竖曲线最小长度（m）: 50当连续上坡（或下坡）时，应在不大于上述最大坡长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%，其长度应符合上述规定。
长路堑路段及其它横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的坡。
本路段共设变坡点3个，最大纵坡-4.54%，最小纵坡 0.52%，两个凹形竖曲线及一个凸型曲线，半径均满足要求。
3.2纵坡设计3.2.1设计的基本原则1.纵坡设计必须满足《标准》的有关规定，一般不轻易采用极限值。
2.纵坡应力求平缓，避免连续陡坡，过长陡坡和反坡。
3.纵面线形应连续、平顺、均衡，并重视纵面线形的组合，在纵面线形的组合上应注意以下几点：（1）在短距离内应避免线形起伏过于频繁，由于纵面线形连续起伏使纵面线形发生中断，视距不良。
（2）避免“凹陷”路段，使驾驶员视觉不适，产生莫测感，影响行车速度和安全。
（3）在较长的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近顶部的纵坡宜放缓。
（4）纵坡变化小时，宜采用较大的竖曲线半径。
（5）纵面设计时应注意与平面线形相协调，尽量作到“平包竖”，“竖包圆”。
4. 纵坡设计应争取填挖平衡，尽量做到利用挖方作就近填方，以减少借方和废方。
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第五章高速公路纵断面设计第一节概述定义：沿着道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵断面。
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情况的过程。
任务：研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度。
依据：汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等。
路线纵断面图构成：地面线：它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线；设计线：路线上各点路基设计高程的连续。
地面高程：中线上地面点高程。
设计高程：一般公路，路基未设加宽超高前的路肩边缘的高程。
设分隔带公路，一般为分隔带外边缘。
路基高度：横断面上设计高程与地面高程之高差。
路堤：设计高程大于地面高程。
路堑：设计高程小于地面高程。
纵断面设计内容：坡度及坡长、竖曲线第二节纵坡及坡长设计一、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4．一般情况下山岭重丘区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。
——即包线设计。
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。
交叉处前后的纵坡应平缓一些，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。
二、最大纵坡最大纵坡：是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。
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。
自然条件：海拔高程、气候（积雪寒冷等）。
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。
各级公路最大纵坡的规定（表5-2）三、高原纵坡折减四、最小纵坡最小纵坡：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。
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。
干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。
五、坡长限制内容：最小坡长限制：任何路段最大坡长：陡坡路段1．最短坡长限制《标准》规定，各级公路最短坡长不应小于2.5Vm。
2．最大坡长限制《标准》规定各级公路最大坡长限制。
六、平均纵坡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）。
《标准》规定：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％。
七、合成坡度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：2．合成坡度指标1）最大合成坡度：10％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。
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。
第三节竖曲线1．定义：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。
变坡点：相邻两条坡度线的交点。
变坡角：相邻两条坡度线的坡角差，通常用坡度值之差代替，用ω表示，即ω=α2-α1≈tgα2- tgα1=i2-i12．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。
一、竖曲线要素的计算公式1．竖曲线的基本方程式：设变坡点相邻两纵坡坡度分别为i1和i2。
抛物线竖曲线有两种可能的形式：（1）包含抛物线底（顶）部；（2）不含抛物线底（顶）部。
2．竖曲线诸要素计算公式（1）竖曲线长度L或竖曲线半径R：（2）竖曲线切线长T：（3）竖曲线外距E：（4）竖曲线上任一点竖距h：二、竖曲线的最小半径（一）竖曲线设计限制因素1．缓和冲击汽车在竖曲线上行驶时其离心加速度为:2．时间行程不过短最短应满足3s行程。
3．满足视距的要求：凸形竖曲线：坡顶视线受阻凹形竖曲线：下穿立交4. 凸形竖曲线主要控制因素：行车视距。
凹形竖曲线的主要控制因素：缓和冲击力。
（二）凸形竖曲线最小半径和最小长度表5-7 表5-10凸形竖曲线最小长度应以满足视距要求为主。
按竖曲线长度L和停车视距ST的关系分为两种情况。
1．当L<ST时：2．当L>ST:（三）凹形竖曲线最小半径和最小长度表5-8 表5-10设置凹竖曲线的主要目的是缓和行车时的离心力，确定凹竖曲线半径时，应以离心加速度为控制指标。
凹形竖曲线的最小半径、长度，除满足缓和离心力要求外，还应考虑两种视距的要求：一是保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距离；二是保证跨线桥下行车有足够的视距。
《标准》规定竖曲线的最小长度应满足3s行程要求。
三、逐桩设计高程计算1．纵断面设计成果：变坡点桩号BPD变坡点设计高程H竖曲线半径R2．竖曲线要素的计算公式：变坡角ω= i2- i1曲线长：L=Rω切线长：T=L/2= Rω/2外距：纵距：竖曲线起点桩号: QD=BPD - T竖曲线终点桩号: ZD=BPD + T3. 逐桩设计高程计算切线高程：设计高程：HS = HT ±y（凸竖曲线取“-”，凹竖曲线取“+”）第四节视觉分析及道路平、纵线形组合设计一、视觉分析1．视觉分析的意义视觉分析：从视觉心理出发，对道路的空间线形及其与周围自然景观和沿线建筑的协调等进行研究分析，以保持视觉的连续性，使行车具有足够的舒适感和安全感的综合设计称为视觉分析。
2．视觉与车速的动态规律(1)驾驶员的注意力集中和心理紧张的程度随着车速的增加而增加。
(2)驾驶员的注意力集中点随着车速增加而向远方移动。
当车速增加97km／h时，他的注意力集中点在前方600m以外的某一点。
(3)当车速超过97km／h时，对前景细节的视觉开始模糊起来。
(4)驾驶者的周界感随车速的增加而减少。
当车速达到72km/h时，驾驶者可以看到公路两侧视角30～40°的范围，而当车速增加到97km/h时，视角减至20°以下。
当车速再增加，驾驶者的注意力随之引向景象中心而置两侧于不顾。
3．视觉评价方法二、道路平、纵线形组合设计适用条件：（1）当设计速度大于或等于60km/h时，必须注重平、纵的合理组合；（2）当设计速度小于或等于40km/h时，在条件允许情况下力求做到各种线于要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利组合。
（一）平、纵组合的设计原则1．应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。
2．注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡,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．应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。
（二）平、纵线形组合设计要点：1、各种直线和曲线组合的立体线形要素2. 直线与纵断面的组合（1）平面直线与纵面直线组合（纵坡不变的直线）（2）平面直线与竖曲线组合要素（凸凹型直线、凹型直线）直线上一次变坡是很好的平、纵组合，从美学观点讲以包括一个凸型竖曲线为好，而包括一个凹型线次之；直线中短距离内二次以上变坡会形成反复凸凹的“驼峰”和“凹陷”。
(3 )直线与纵断面应避免的组合暗凹纵断面上：避免能看到纵坡起伏三次以上3. 平曲线与纵断面的组合（1）平曲线与纵面直线组合组合时要注意平曲线半径与纵坡度协调，要避免急弯与陡坡相重合。
（2）平曲线与竖曲线的组合①平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。
平竖曲线顶点重合，且平包竖。
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。
平、竖曲线重合如果平曲线的中点与竖曲线的顶（底）点位置错开不超过平曲线长度的四分之一时，仍然可以获得比较满意的外观。
若做不到平、竖曲线较好的组合（顶点的重合），则宁可把平竖曲线分开相当距离（不小于3s行程），使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。
若平、竖曲线半径都很大，则平、竖位置可不受上述限制。
②平曲线与竖曲线大小应保持均衡半径：竖曲线半径大约为平曲线半径的10～20倍时长度：平曲线应稍长于竖曲线平曲线和竖曲线其中一方大而平缓，那么另一方就不要形成多而小。
一个长的平曲线内有两个以上竖曲线，或一个大的竖曲线含有两个以上平曲线，看上去非常别扭。
③暗、明弯与凸、凹竖曲线暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的，悦目的。
注意避免“暗凹”组合。
④平、竖曲线应避免的组合要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。
跳跃小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。
计算行车速度≥40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线在长平曲线内，要尽量设计成直坡线，避免设置短的、半径小的竖曲线。
避免在一个平曲线上连续出现多个凹、凸竖曲线平、竖曲线半径都很小时不宜重合；此时应将两者分开，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。
（三）平、纵线形组合与景观的协调配合内容：充分利用自然景观人造景观设计线形与景观的配合应遵循以下原则：1．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它特殊地区，一般以绕避为主。
2．尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。
3．应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。
4．不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。
5．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。
6．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。
第五节纵断面设计方法及纵断面图一、纵断面设计要点（一）关于纵坡极限值的运用根据汽车动力特性和考虑经济等因素制定的极限值，设计时不可轻易采用应留有余地。