平曲线设计 纵断面设计概述
道路纵断面设计
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（一）设计方法与步骤
1、准备工作：绘地面线，熟悉沿线地质资料 2、标准控制点：影响纵坡设计标高控制点 3、试坡：初步定纵坡设计线 4、调整：使调整后的纵坡与试定纵坡基本符合 5、核对：用横断面检测纵坡是否合理 6、定坡：把坡度值、变坡点桩号、高程确定下来 7、设计竖曲线：
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第六节 道路平纵线形组合
（一）组合原则 （二）平曲线与竖曲线的组合 （三）直线与纵断面的组合 （四）与景观的协调配合
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（一） 组合原则
1、引导驾驶员视线保持视觉的连续性，不 产生错觉 2、保持平纵线形设计指标大小的均衡 3、选择合适的合成坡度，保证排水和行车 安全 4、与周围环境的配合
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（一）各种地形下的纵坡设计
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（一）各种地形下的纵坡设计
1、平原微丘：均匀平缓，注意保持最小填土高度， 最小纵坡的要求 2、山岭重丘：沿河线尽量平缓，注意最大值极限 值的运用 3、越岭线：坡高均匀，注意各种极限值的运用 4、山脊和山腰坡尽量缓和不得已时采用较大纵坡
42
二 纵断面设计方法、步骤及注意问题
6
二 最大纵坡
1、最大纵坡是指纵坡设计时，各级公路所允 许采用的最大坡度
2、确定最大纵坡要以典型的载重汽车作为 标准车型 3、确定最大纵坡时不能只考虑汽车的爬坡 性能，还要看汽车行驶速度及安全性能。
7
8
三 最小纵坡
各级公路，为满足排水要求而设置不小于 0.3%的 最小纵坡，城市道路应 不小于0.５%的最小纵坡。
12
13
? 合成坡度：在有超高的路段上，由路线纵坡 和超高横坡所构成的坡度。
14
15
第三节 竖曲线
道路勘测第四章纵断面设计
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
I ih2 i2 0.082 0.482 9.33% 9%
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。 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。
Lmin
V 3.6
t
V 1.2
则
Rmin
Lmin
V
1.2
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
（二）凸形竖曲线最小半径和最小长度
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：
h1
d12 2R
九、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．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。
道路纵断面基本概念与设计
二、路线纵断面图构成：
地面线：根据中线上各桩点的高程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线。
三、路基设计标高(design elevation of subgrade) 1.新建公路：
① 高速、一级公路采用中央分隔带外侧边缘标 高；
② 二、三、四级公路采用路基边缘标高，在 设置超高和加宽路段时则是指设置超高加宽之前 该处标高；
1100 900 700 500
30
1100 900 700 500 300
20
1200 1000 800 600 400 200
连续上坡或下坡时，应在不大于规定的限制纵坡长度范围 内，设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于3% ，其长度 应符合最小纵坡长度的规定。
3.组合坡长
当连续陡坡是由几个不同受限坡度值的坡段组合而 成时，应按不同坡度的坡长限制折算确定。
3.平均纵坡
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。 它是衡量纵面线形质量的一个重要指标。
2.作 用
ip
H L
（1）在山区高差较大地区，为了防止交替最大纵坡 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，以提高行车质量。
（2）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。
例：三级公路 8%纵坡 长度120米 最大坡长限制300米 120/300=2/5 ✓ 相邻坡段纵坡7%（最大坡长限制500米） 坡长500×（1－2/5)=300米 ✓ 或相邻坡段纵坡6%（最大坡长限制700米） 坡长700× （1－2/5)=420米
[工学]道路勘测设计第三章
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例：
200M 7．5%
R=30
R=40
200M 6．8% 交三级重丘，困难地带
A：坡长超限 B：平竖重叠 C；纵坡折减未满足 R=20
（四）根据横断面重点核对
1、从纵断面图上直接读出填挖高度 检查：重要控制点；填挖较大处；挡土墙
2、检查结果，若：填挖过多（图3）；坡角交不上 地面线（图4）；挡土墙工程过大（图5）；避免超 高加宽后出现挡土墙（图6）
问题：1、汽车在公路上行驶的条件。 2、何为动力因素，何为动力特性图，动力特性图有何用。 3、行驶阻力由哪几部分组成，各部分由何决定。 4、何为地面线、地面标高、设计线、设计标高。
第三节 纵坡设计的一般规定
一、最大纵坡
1、依据：（1）车型：不同车有不同动力性能，制动性能，爬坡能力， 制动效能。因此对最大i要求不同。
则：再调整
（五）确定纵坡
用三角板推出纵坡度（取小数点后一位），计算 出变坡点标高。
三、注意事项：
1、回头曲线地段（4%） 先确定此段坡度，然后向二端分定。 大中桥 （平坡） 2、桥头设竖曲线时（图7）： 3、避免驾驶只能看到近处或远处，而看不到凹出。（图8） 4、避免竖曲线顶点设在平曲线起点处，易出事。（图9） 5、避免竖曲线顶点设在急弯上。
设计高<地面高——挖（路堑） 9、坡度/坡长 10、竖曲线：变坡点用圆曲线插入连接。
二、汽车的行驶阻力
1、滚动阻力Pf：与汽车重量、滚动阻力系数（路面 的平整度、刚度、胎压、车速）有关。
2、空气阻力Pw：与空气阻力系数（空气密度、车 辆形状、表面光滑度）、汽车正面投影面积、汽车 行驶速度有关。
纵断面线形设计要素：是从汽车动力学出发的最低要素，只 宜在工程受限情况下采用。条件允许时应选用比前几节讲的最小 值大得多的指标。
第三章纵断面设计介绍
（四）汽车的动力因数
T Rw D ( f i) a G g
表征某型汽车在海平面高程上，满载情况下， 每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能
g
D f i
a
g
a
（五）汽车的行驶状态
g a (D )
f i
汽车的行驶状态有以下三种情况： • 加速行驶 • 等速行驶 • 减速行驶 • 在动力特性图上，等速行驶的速度称为平衡速度。 • 每一排档都存在各自的最大动力因数，与之对应的速度称 作临界速度。
路堤
路堑
第二节 汽车的动力特性与纵坡
保证汽车在道路上行驶的稳定性 尽可能提高车速 保证道路上的行车畅通 尽量满足行车舒适
§ 3.2 汽车的动力特性与纵坡
• 加速最快的汽车：
Dauer 962 Le Mans 产地： 德国 出厂日期：1994年 0-100km/h耗时2.6秒
跑的最快的汽车： 最高荣誉在1987年被奥斯莫 比尔部夺得，他们研制的“航天 技术1号”未来车在德克萨斯汽 车测试场上创下了当今 447km/h的世界最高纪录，享 有“世界第一快车”的美称。
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：排水不畅路段：长路堑、桥梁、隧道、 设超高的平曲线等。
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。
平均纵坡（average gradient） 1）平均纵坡----指一定路线长度范围内，路线两 端点的高差与路线长度的比值。 二、三、四级公路越岭线的平均纵坡： 2）相关规定 ① 相对高差200～500m 不应大于 5.5％ ② 相对高差>500m 不应大于 5％
第4章 纵断面设计
2）标准规定
《标准》规定各级公路最大坡长限制。
2008年6月12日4时20 分
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2．最大坡长限制 城市道路最大坡长按表4.2.5选用。
城市道路非机动车车行道纵坡限制坡长（m）
2008年6月12日4时20 分
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2．最小坡长限制 1）限制理由： （1）若其长度过短，就会使变坡点个 数增加，行车时颠簸频繁； （2）当坡度差较大时还容易造成视线的 中断、视距不良，从而影响到行车的平衡 性和安全性； （3）若坡长过短，则不能满足设置最短 竖曲线这一几何条件的要求，故应对纵坡 的最小长度做出限制。
2008年6月12日4时20 分 30
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。 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， （6）纵坡设计应根据公路沿线的实际情 况，充分考虑通道、农业机械、农田水 利等方面的要求。
2．最大纵坡标准的制定 1）计算法 2）调查法 《标准》在制定路线最大纵坡时主要考虑了以下三方 面的因素： （1）汽车下坡行驶安全。 从汽车爬坡能力考虑对最大纵坡加以限制。 最大纵坡的制定应从下坡安全来考虑，其最大值控制 在8 ％为宜。 （2）拖挂车的要求。 （3）考虑兽力车及雨雪冰滑时汽车上下坡的行驶要求。 对城市道路来讲，其最大纵坡的制定除了考虑上述因 素以外，还应考虑非机动车特别是自行车的行驶要求。
2008年6月12日4时20 分 22
5．桥上及桥头纵坡 《公路路线设计规范》对桥上及桥头纵 坡的规定如下： （1）小桥与涵洞处的纵坡与路线相同； （2）大中桥上的纵坡不宜大于4 ％，桥 头引道纵坡以不宜大于5 ％； （3）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 ％； （4）紧接大中桥桥头两端引道的纵坡应 与25
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。
第四章纵断面设计
第四章纵断面设计第一节概述沿着道路中线竖直剖开，然后在展开即为路线纵断面，见图4－1。
由于自然因素的影响以及经济性的要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线。
一、纵断面设计主要任务与目的纵断面设计主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间线的几何构成与要素，以便达到行车安全迅速、运输经济合理及乘客舒适的目的。
二、地面线与设计线纵断面图是道路纵断面设计的主要成果，也是道路设计的重要技术文件之一。
把道路纵断面图与平面图结合起来，就能准确地定出道路的空间位置。
在纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，另一条是设计线。
1 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，反映了地面的起伏与变化情况。
2 设计线它是综合考虑技术、经济和美学等诸因素之后，人为定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路的起伏变化情况。
纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的。
（1）直线（均匀坡度线）直线有上坡和下坡之分，是用高差和水平长度表示的。
105（2）竖曲线在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式不同，竖曲线有凹有凸，其大小用半径和水平长度表示。
第二节纵坡及坡长设计一、纵坡设计的一般要求为使纵坡设计经济合理，必须在全面掌握勘测资料的基础上，经过综合分析、反复比较定出设计纵坡。
纵坡设计的一般要求为：1纵坡设计必须满足《标准》的各项规定；2应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。
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，起伏不宜过大或过于频繁。
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。
连续上坡和下坡路段，应避免设置反坡段。
3 纵坡设计应对沿线的地形、地下管线、地质、水文、气候、排水等方面综合考虑，视具体情况妥善处理，以保证道路的稳定与畅通。
4 纵坡设计应考虑填挖平衡，减少借方和废方，以降低工程造价和节省用地。
第四章-道路纵断面设计
二、行驶力学 1.汽车的行驶阻力
汽车行驶阻力：空气阻力、道路阻力（滚动阻力、坡度阻力） 和惯性阻力。
空气阻力Rw(N)：汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力， 车后的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进， 总称为空气阻力。由空气动力学：
Rw = K·A·V2/21.15
道路阻力RR (N)：由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型及纵坡 度而产生的阻力，包括滚动阻力和坡度阻力。
RR=G·（f + i） 汽车在坡度i（倾角α）的道路上行驶时，车重G在平行于路面 方向的分力为G·sinα=G·i，上坡时它与汽车前进方向相反，阻 碍汽车行驶；而下坡时与前进方向相同，助推汽车行驶。
2、纵坡一般值（不限长度纵坡） 小客车能以平坦地形路段小客车的平均行驶速度匀速 上坡 普通载重车能以设计速度的1/2速度上坡（匀速）
汽车在大于不限长度的纵坡上行驶，必然减速，减速 值的大小不仅与坡度大小有关，也V＝与V0＝.5其VV平d长（均 设度计有速关度），需 要研究汽车的动力性能、爬坡过程中速度与坡度大小 及坡长的关系。
距离（m） 标准载重车（120kg/kw）加速行驶速度－距离曲线图（上、下坡）
七、平均纵坡
平均纵坡：一定长度的路段纵向所克服的高差与路线长度之比
它是衡量纵面线形质量的一个重要指标
ip
H L
1、限制平均纵坡的意义
水 平 距 离
4、关于设计标高
（1）新建公路设计标高 高速公路和一级公路的设计高程以中央分隔带的外侧边 缘标高为基准
二、三、四级公路采用路基边缘高程（在设置超高、 加宽地段为设超高、加宽前该处边缘高程）
（2）改建公路的设计高程 一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采 用行车道中线处的高程。
纵断面的绘制
表2一3一5计算数据
返回
表2一3一6地面高程
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表2一3一6地面高程
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图2一3一1路线纵断面图
返回
图2一3一2纵断图的组成
返回
图2一3一3竖曲线
返回
图2一3一4打开文件
返回
图2一3一5调用图框
返回
图2一3一6绘制下部组成
返回
图2一3一12地面线
返回
图2一3一13纵断面设计图
下一页 返回
学习情景一相关的专业知识
二、纵断面的绘制
路线纵断面可以堪称由两部分组成:一部分是图的上半部;另一部 分是图的下半部。上半部主要用来绘制地面线和纵坡设计线，下半部 主要用来填写有关数据;自下而上分别是①里程及桩号;②超高;③直线 与平曲线;④坡度/坡长;⑤设计标高;⑥地面标高;⑦填挖高度值;⑧土壤 地质说明等内容。
点高程240. 35 , K0 +700，高程238. 56，竖曲线半径7 500 m (3)平面图形为直线
二、纵断面图的绘制
1.调出原来绘制的图框 单击“文件”菜单，选择“打开”命令，弹出如下对话框，从
中查找上次绘制的图框文件，然后单击“打开”按钮。如图2一3 -4和 图2一3一5所示。
下一页 返回
学习情景二纵断面绘制
2.绘制下半部 在已经绘制好的图框中绘制纵断面图的下半部。如图2一3一6所示
3.将地面高程转换为图中坐标 见表2一3一3
采用line命令，输入x, y坐标即可得到地面线 绘制后如图2一3一12所示 4.计算
根据已知条件将边坡点换算为图中坐标，并计算出相应的设计 高和填挖高，然后在图中绘出。根据本图实际情况，计算结果见表2 一3 -4和表2一3一5，绘制结果如图2一3一13所示
纵断面设计
T L R 2 2 L E 8
几个参数： 前坡，后坡，坡差（正凹负凸）
（1）二次抛物线的基本公式
E
T 2 2R
2 x 设计高程计算： h 2R
对于凸曲线，设计标高=未设竖曲线时的标高-h 对于凹曲线，设计标高=未设竖曲线时的标高+h
X
现行方法
h
X
2.竖曲线的限制因素
2.设置条件
公路：①.高速、一级公路纵坡长度受限 制路段（i＞4% ）。②.V下降到容许速度。 城道：①.快速路及V≥60km/h的主干道， i＞5%的路段。②.大车V下降，80→50、 60→40。③.由于上坡路段混入大型车辆的 干扰降低适行能力时。④.经综合分析认为 设置爬坡车道比降低纵坡经济合理时。 坡车道宽3.5m。
(1）作用：
①.衡量纵断面线型质量。 ②.可供放坡定线参考。
(2）规定
①.越岭线高差200～500m时，i平≈5.5%为 宜。 ②.越岭线高差＞500m时，i平≈5.0%为宜。 ②.任何连续3km内，i平≤5.5%。 ④.要考虑公路等级影响。
三、爬坡车道
1.定义
陡坡路段为载重车上坡行驶所设置的专 用附加车道。为了消除陡坡上车辆的坡度阻 力及车辆混合行驶时对快车的行驶自由度限 制等不利影响，宜在陡坡路段增设爬坡车道， 把载重车与小汽车分离，以确保行车安全和 提高路段的通行能力。 但容易造成路线迂 回或路基高填深挖，解决问题的根本是精选 路线，定出纵坡值较小而经济使用的路线。
(2)最大坡长限制 当汽车在坡道上行驶，车速下降到最 低容许速度时所行驶的距离称为最大坡 长限制。①.上坡时，汽车的动力性能 （水箱开锅，爬坡无力）。②.下坡的行 车安全（频繁制动而发热失效）。大于 5%有坡长限制，大于限制坡长应设＜3% 的缓坡。其长度应大于最小坡长。
机工社道路勘测设计教学课件第三章3-1概述3-2纵坡设计
30
3.2 纵坡设计
10、 其它有关纵坡的规定
（2）隧道部分路线的纵坡
避险车道应设置在车辆可能失控的连续长陡下坡路段，一般情况， 当平均纵坡≥4％，陡坡长度≥3km，交通组成中大、中型车辆比例偏高 时，应考虑设置避险车道。
29
3.2 纵坡设计
10、 其它有关纵坡的规定
（1）桥上及桥头路线的纵坡：
1）小桥处的纵坡应随路线纵坡设计。 2）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。各项技术指
40
25
2）单一纵坡坡长超过不同纵坡的最大坡长或上坡路段的设计通行能力小 于设计小时交通量。
3）经设置爬坡车道与改善主线纵坡不设爬坡车道技术经济比较论证 ，设置爬坡车道的效益费用比、行车安全性较优。
25
3.2 纵坡设计
8、爬坡车道
（4）爬坡车道的设计： 1）横断面组成： 爬坡车道设于上坡方向正线行车道右侧，宽度一般 为3.5m，包括设于其左侧路缘带的宽度0.5m。
26
3.2 纵坡设计
8、爬坡车道
（4）爬坡车道的设计： 2）平面布置与长度
公路等级
分流渐变段长度（m）
合流渐变段长度（m）
高速公路、一级公路
100
150~200
二级公路
50
90
27
3.2 纵坡设计
8、爬坡车道
（4）爬坡车道的设计： 3）爬坡车道的起、终点
爬坡车道起点应位于陡坡路段上载重汽车运行速度降低至“容许最低速度”之 处；爬坡车道的终点，应设于载重汽车爬经陡坡路段后恢复至“容许最低速度” 处，或陡坡路段后延伸的附加长度的端部。该陡坡路段后延伸的附加长度规定如 表。
第三章 道路纵断面设计分析
x2 2R
后半支计算：
h后半支
(L x)2 2R
x L－x
§3.3 竖曲线设计
3．缓坡段 在纵断面设计中，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，从下坡安全考虑，缓坡也是 需要的。一般情况下，缓坡段的纵坡应不大于3%，其长度应不小于最 短坡长。
§3.3 竖曲线设计
竖曲线： 竖曲线的凸、凹性： 竖曲线的作用： 竖曲线的线形： 一、竖曲线的数学模型 二次抛物线竖曲线方程：
第三章 道路纵断面设计
§3.1 概述
主
要
§3.2 纵坡设计
内
容
§3.3 竖曲线设计
§3.4 纵断面设计
§3.1 概述
一、纵断面与纵断面设计图 纵断面： 纵断面线： 纵断面设计线： 纵断面设计图： 道路纵断面： 道路纵断面设计图: 公路路线纵断面设计图样例，见教材P89页图3－1 二、纵断面图上的线形要素 地面线： 设计线： 设计线基本要素：
设 计 速 度(km/h)
3
4
纵
5
坡
6
坡
度
7
（%）
8
9
10
120
100
80
60
40
30
20
900
1000
1100
1200
700
800
900
1000
1100
1100
1200
600
700
800
900
900
1000
500
600
700
700
800
500
500
600
300
300
道路勘测与规划设计第三章纵断面设计
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。平面确定后，地面线自然就唯一的确定下来。反映 了路线中线处的地形起伏情况。 设计线：满足一定的技术标准和要求的，由设计人员确定 的一条具有规则形状的几何线形，反映了路线的起伏变化 情况。由直坡段和竖曲线构成。
坡度＝两变坡点高差/平 距 直坡段 坡长：两变坡点水平距 离
2、道路阻力 （1）滚动阻力 汽车的轮胎具有弹性，所以当车轮滚动时，轮胎会连续反复 地发生变形。车轮轮胎的变形属弹塑性体的变形，导致能 量损失。 （2）坡度阻力 汽车在坡道倾角为α的道路上行驶时，车重G在平行于路面 方向的分力为Gsinα，上坡时它与汽车前进方向相反，阻 碍汽车行驶；而下坡时与前进方向相同，助推汽车行驶。
①
②
③
④
3、《标准》规定：二、三、四级公路越岭路线的平均纵 坡应符合以下规定： 越岭路段的相对高差为200m～500m时，平均纵坡以接 近5.5%为宜。 越岭路段的相对高差大于500m时，平均纵坡以接近5% 为宜。 在任一连续3km路段的平均纵坡不宜大于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%。
4、最小坡长 （1）理由：过短，则变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，
影响行车平顺性；过短，则不能满足设置最短竖曲线这一
几何条件的要求。从路容美观、相邻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。
（2）《标准》和《城规》规定，各级道路最短坡长应按表 3-14和表3-15选用。在平面交叉口、立体交叉的匝道以及 过水路面地段，最短坡长可不受此限。
上坡为正
下坡为负
平坡为0
设计速度60km_h二级公路-本科生毕业设计
设计速度60km_h二级公路-本科生毕业设计摘要辽宁省滨海公路工程CE段全长14.767km。
公路所经地区为滨海平原区，全线采用双向双车道二级公路标准设计，路基宽度10米，设计行车时速60km/h。
全线设平曲线14个，线形组合均采用基本型，平曲线最小半径270.028m；设竖曲线29个，其中最大竖曲线半径11207.593（m)，最小竖曲线半径2000（m)，最小纵坡0.301%。
路线采用的技术指标可以较好的满足该二级公路的通行要求，达到二级服务水平。
由于路线跨越河流、风景区，故设大桥三座、挡土墙一道。
同时，综合考虑地形、土质和水量等完成了道路排水系统的设计，路基防护主要采用挡土墙和草皮防护，路面设计为沥青混凝土路面。
本设计重视环境保护，尽量使道路与周围环境协调统一。
设计中采用多种工程软件进行精确计算来优化设计，设计图纸采用AUTOCAD及Roadleader软件绘制。
关键词：二级公路；挡土墙；沥青路面；预应力T型梁桥桥；边坡防护。
ABSTRACTThe total length of Liaoning province coastal road CE section is 14.767km. The area which the road crosses is coastal areas.And a technical standard of double-way two-lane Secondary road is adopted in the design. The design speed is 60km/h. The width of the subgrade is 10 meters.The basic type of horizontal curve is adopted in this design for all the 14 horizontal curves and its minimum radius is 270.028m. Two vertical curves are designed and its minimum radius is 2000m and 2000m for convex vertical curve and concave vertical curve respectively. The minimum longitudinal grade is 0.301% which meet the drainage. All of the adopted technical standard can meet the B road with the second-class service level. 3 bridge s are designed, which are three large bridges are designed.Different kind of drainage facilities are used in the drainage design. Gravity retaining wall and Mortar rubble are used for the slope protection. The asphalt concrete is used on pavements in this road.The concept of environmental protection is carried through in all the design to make the road consistent with the nature.Different kinds of professional software are used to optimum the design result. The construction documents are completed by AUTOCAD and Roadleader.Key words: two highway; retaining wall; asphalt pavement; prestressed T girder bridge; slope protection.目录第1章绪论 (6)1.1 设计资料 (7)1.1.1气候特征 (7)1.1.2地形与地貌 (7)1.1.3地质与土质 (7)1.1.4植被覆盖与作物等情况 (7)1.2 道路等级的确定 (8)1.3 可行性分析及总体设计原则 (8)1.3.1可行性分析 (8)1.3.2总体设计原则 (9)第2章公路选线 (10)2.1 选线原则 (10)2.2 线形与技术标准 (10)2.3 路线与桥位的配合 (11)2.4 路线设计方案 (11)2.4.1路线设计 (11)2.4.2方案比较 (13)2.4.3方案选择 (14)第3章公路平面线形设计 (15)3.1 概述 (15)3.2 平面线形设计原则 (15)3.3 平曲线要素确定与计算 (15)3.3.1平曲线参数 (15)3.3.2平曲线要素计算 (15)第四章纵断面设计 (21)4.1 纵断面设计概述 (21)4.1.1平纵线形的协调 (22)4.1.2竖曲线作用 (22)4.1.3竖曲线计算 (23)第五章横断面设计 (26)5.1 横断面布置 (26)5.1.1横坡 (26)5.1.2路基边坡 (26)5.2 平曲线加宽及超高计算 (27)5.2.1平曲线加宽 (27)5.2.2平曲线超高 (27)5.3 填料的选择与压实标准 (30)5.3.1填料的选择 (30)5.3.2压实标准 (31)5.4 路基设计 (32)5.4.1路基的干湿类型 (32)5.4.2路基类型 (32)5.5 护坡道和用地范围 (34)5.6 挡土墙的布置 (35)5.6.1挡土墙作用 (35)5.6.2挡土墙的平面布置和适用范围 (35)5.7 路基施工要求及注意事项 (42)5.7.1一般路基施工要求及注意事项 (42)5.7.2构造物处路基施工要求 (42)5.8 土石方数量计算与调配 (43)5.8.1横断面面积的计算 (43)5.8.2路基土石方数量的计算 (43)5.8.3土石方调配 (43)第六章路面结构设计 (45)6.1 概述 (45)6.2 基层组成设计 (46)6.2.1水泥稳定砂砾基层组成设计 (46)6.2.2级配砂砾基层组成设计 (47)6.3 面层组成设计 (48)6.3.1土基回弹模量的确定 (48)6.3.2累计当量轴次计算 (48)6.4 路面结构设计 (49)6.4.1设计弯沉值和容许拉应力计算 (49)6.4.2新建路面结构厚度计算 (50)6.4.3交工验收弯沉值和层底拉应力计算 (52)第七章路基路面排水设计 (53)7.1 排水的目的和意义 (53)7.2 路基路面排水的一般原则 (53)7.3 路基排水设计相应技术指标 (54)7.4 设计方案 (54)7.4.1地表排水设备 (54)7.4.2路面排水设计 (56)7.4.3路面边缘排水设计 (57)第八章桥梁设计 (59)8.1 桥涵位置的选定原则 (59)8.2 桥涵形式的选择 (60)第九章施工组织设计 (62)9.1 施工前准备工作 (62)9.1.1技术准备 (62)9.1.2人员准备 (62)9.1.3设备准备 (62)9.1.4材料准备 (62)9.1.5施工现场准备 (63)9.2 路基施工 (63)9.2.1路基填料的选择 (63)9.2.2压实标准 (63)9.3 路面施工 (66)9.3.1前导段施工 (66)9.3.2前导段的实施 (67)9.3.3目标配合比设计 (67)9.3.4生产配合比设计 (68)9.3.5生产配合比验证 (68)9.3.6配合比控制 (68)9.3.7混合料的生产 (69)9.3.8混合料摊铺、整平 (70)参考文献 (75)致谢 (76)第1章绪论本次毕业设计题目是《辽宁省滨海公路工程CE段设计》。
道路纵断面基本概念和设计
③影响因素
汽车的动力特性：
汽车的爬坡能力
汽车下坡的安全性
道路等级：
等级高，行驶速度大，坡度阻力尽量小
自然条件：
海拔高程、气候（积雪寒冷等）
有经验的卡小纵坡
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。
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)。标准中所规定的坡长限制是变坡点间的 直线距离。
设计 速度 120 (km/h)
3 900
纵 4 700 坡5 坡6 度7 (%) 8
9
100
1000 800 600
80 60 40
1100 900 700 500
1200 1000 800 600
位高度及坡度变化情况的过程。
二、路线纵断面图构成：
地面线：根据中线上各桩点的高程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线。
三、路基设计标高(design elevation of subgrade) 1.新建公路：
① 高速、一级公路采用中央分隔带外侧边缘标 高；
② 二、三、四级公路采用路基边缘标高，在 设置超高和加宽路段时则是指设置超高加宽之前 该处标高；
4.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以上高原地区的公路，最大纵坡应按规定 予以折减。最大纵坡折减后若小于4％，则仍采用4％。
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平面线形设计1.路线设计1.1 道路等级和技术标准的确定1.1.1 已知资料该地区的初始年交通组成如表1.1.1，交通量年平均增长率6.5%。
1.1.2 交通量计算由《公路工程技术标准》可知，确定公路等级要把各种汽车的交通量折合成小客车的交通量。
各汽车代表车型与车辆折算系数见表1.1.2。
表1.1.2各汽车代表车型与车辆折算系数于是初始年交通量：)/(93730.31630.2)161128138266414(5.1)792827554(0.134100日辆=⨯+⨯+++++⨯+++⨯=N1.1.3 公路等级确定其初始年交通量已达9373辆/日，故根据《公路工程技术标准》可知其道路等级可能不是二级及以下的公路。
因此假设公路设计年限为20年，则设计交通量N ：)/(31011%)5.61(9373)1(12010日辆=+⨯=+⨯=--n k N N由设计交通量N=31011（辆/日），根据《公路工程技术标准》，拟定该公路为四车道一级公路。
1.1.4 公路主要技术标准的确定该一级公路路段作为湖南省重要干线公路，其交通量比较大，加之沿线地形比较平缓，地质条件良好，因此设计速度选用80Km/h ，服务水平为二级。
其主要技术标准表见表1.1.4。
表1.1.4主要技术标准表1.2 纸上选线1.2.1 选址原则路线方案的选择首先得考虑该方案能否在国家、省公路网中起到应有的作用，即是否能够满足国家的政治、经济和国防的要求和长远利益。
对于一级公路，其主要功能是作为人烟稀少地区的干线公路，部分控制出入，提供城市与城市、城市与较大城镇之间的直接交通服务，生成并吸引大部分远距离的出行。
选线是在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策，深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。
本路段的地形是以丘陵为主，绝对高度最大为165.4m，绝对高度最小为91.1m,属于微丘地形，地质条件良好。
而本路段除了居民区、农田区地势较为平缓之外，大部分的丘陵坡度较大。
因此，在能够保证一级公路技术指标的前提下，应尽量使工程数量最小、造价最低、运营费用省、效益好，并有益于施工和养护。
在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不宜轻易采用低限指标，也不应该片面追求高指标。
选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，注意尽量不占高产田、经济作物田或经济园林等。
选线是应对工程地质和水文地质深入勘测，查清楚基础对道路工程的影响程度。
宣先应重视环境保护，注意由于修路以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。
选线是还要尽量避开池塘、水库、高压电设备等，与旅游景点保持适当的距离等。
1.2.2路线方案拟定与比选根据以上的选线原则，同时结合当地的实际情况，详细研究、综合考虑，现提出以下两个路线方案：方案A：该路线方案全长约1175.45m，该方案有两个交点，且两交点处的转角反向，由于有无法避免的水库，故需设置一座跨径60m左右的中型桥梁。
其充分利用沿线地形，与地形相适应，基本上是顺着低坡前行，尽量避免高挖深填。
避开了居住密集地，需穿越高压电设备和占用少量池塘。
其两个交点处的转角均为17°，其设置的平曲线线形技术指标比较好。
方案B：该路线方案线形短捷顺直，全长约1177.65m，仅有一个交点，需要一座跨径75m左右的桥梁。
其充分利用沿线地形，与地形相适应，基本上是顺着低坡前行，尽量避免高挖深填。
避开了居住密集地，需穿越高压电设备占用少量池塘。
其交点处的转角为18°，可设置较大半径的圆曲线，其设置的平曲线线形技术指标比较好。
大部分远距离的出行。
选线是在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策，深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。
本路段的地形是以丘陵为主，绝对高度最大为165.4m，绝对高度最小为91.1m,属于微丘地形，地质条件良好。
而本路段除了居民区、农田区地势较为平缓之外，大部分的丘陵坡度较大。
因此，在能够保证一级公路技术指标的前提下，应尽量使工程数量最小、造价最低、运营费用省、效益好，并有益于施工和养护。
在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不宜轻易采用低限指标，也不应该片面追求高指标。
选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，注意尽量不占高产田、经济作物田或经济园林等。
选线是应对工程地质和水文地质深入勘测，查清楚基础对道路工程的影响程度。
宣先应重视环境保护，注意由于修路以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。
选线是还要尽量避开池塘、水库、高压电设备等，与旅游景点保持适当的距离等。
1.2.3路线方案拟定与比选根据以上的选线原则，同时结合当地的实际情况，详细研究、综合考虑，现提出以下两个路线方案：方案A：该路线方案全长约1175.45m，该方案有两个交点，且两交点处的转角反向，由于有无法避免的水库，故需设置一座跨径60m左右的中型桥梁。
其充分利用沿线地形，与地形相适应，基本上是顺着低坡前行，尽量避免高挖深填。
避开了居住密集地，需穿越高压电设备和占用少量池塘。
其两个交点处的转角均为17°，其设置的平曲线线形技术指标比较好。
方案B：该路线方案线形短捷顺直，全长约1177.65m，仅有一个交点，需要一座跨径75m左右的桥梁。
其充分利用沿线地形，与地形相适应，基本上是顺着低坡前行，尽量避免高挖深填。
避开了居住密集地，需穿越高压电设备占用少量池塘。
其交点处的转角为18°，可设置较大半径的圆曲线，其设置的平曲线线形技术指标比较好。
方案比较：（1）技术方面：方案A有两个交点，且两交点处转角相反，但转角不是很大，需设置反向曲线，但方案B只有一个交点，且转角与A相当，曲线技术标准均较好，但平曲线技术标准方案B更优于方案A，其行车舒适性也更佳。
（2）经济方面：两个方案的全长几乎相等，均避开了居民区和农田，且都充分利用沿线地形，与地形相适应，尽量保持填挖平衡，但B方案所穿过的高压线数量较多，且方案B 所需桥梁跨度大于方案A。
（3）生态环境方面：方案A、B均未占用农田，最大限度的维持了原有的生态平衡，但B处距离农田较近，有利于农业的发展。
综上所述，在技术指标和生态环境方面方案B优于方案A，在经济方面，两者线路的总长差不多，但方案A要优于方案B。
综合考虑各个方面的因素，选择方案B作为本设计推荐的最佳方案。
1.3 平面定线设计平面线形应与地形、地物和环境相适应，保持线形的连续性和均衡性，并与纵断面设计相协调。
设计路线避开了所有的农田和大部分和池塘，减少了生态环境的破坏，在交点处设置半径大小合适的圆曲线，使之与附近的农田和池塘保持适当的距离，避免了该处附近农田和池塘的占用。
该路线由于转角较小，故选用半径1000m ，圆曲线长150m 的设计，符合规范要求。
路线走向及交点如下图所示。
图1.3.1路线走向及交点图以下是平曲线设计的相关计算： （1）交点间距及方位角计算在地形图上读出起点、交点及终点的坐标如下：QD(A): (476038.784,944329.640) JD(B): (475643.966,943969.346) ZD(C): (475333.754,943408.968)AB 段： m d AB 503.534)943969.346944329.640()475643.967476038.784(22=-+-=9126.0817.394294.360475643.967-476038.784346.943969640.944329tan ==-=AB θ"04'372279126.0arctan 180︒=+︒=AB θBC 段：m d BC 513.640)69443969.34943408.968()475643.97754.753334(22=-+-=QD(A)JD(B)806.1216.310378.560475643.97-475333.754943969.346-943408.968tan ===BC θ"2.04'58208806.1arctan 180︒=+︒=BC θ(2)转角计算"8.59'3818"04'37227"2.04'58208︒=︒-︒=-=AB BC θθα(3)路线方位角、转角汇总路线方位角、转角汇总如表1.3.1所示。
表1.3.1路线方位角、转角汇总(4)圆曲线计算 ①JD1转角处：已知=α18°38' 59.8"，取圆曲线半径m R 750=，m L s 120=，JD 处圆曲线示意图如图1.3.2。
以下为各字母符号所代表的含义。
α---路线转角 L---曲线长（m ） T---切线长（m ） E---外距（m ） J---校正数（m ） R---曲线半径（m ）图1.3.2 JD 处圆曲线示意图各曲线要素计算如下：m R L L q ss 9872.59750240120212024022323=⨯-=-=m R L R L p ss 7998.0750238412075024120238424342342=⨯-⨯=-= m q p R T 27.1839872.592"8.59'3818tan)7998.0750(2tan )(=+︒+=++=α︒=⨯==5837.47501206479.286479.280R L s βm L R L 127.3641202750180π)5837.42"8.59'3818(2180π)2(s 0=⨯+⨯︒⨯-︒=+-=βα m R p R E 854.107502"8.59'3818sec)7998.01000(2sec )(=-︒+=-+=α m L T J 416.2127.36427.18322=-⨯=-= 桩号校核：QDKO+O.0000d +534.503+ABJD K0+534.503-T -183.271ZH KO+351.232+1/2L +1/2×364.127QZ K0+533.296+1/2J +1/2×2.416JD K0+534.503校核无误。
表1.3.2直线、曲线及转角纵断面设计本一级公路路段处于微丘地区，纵坡应均匀平缓。
第一个直线段采用-2%的纵坡，第二个直线路段采用3.12%的纵坡。