路线纵断面设计
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。
交通类—路线纵断面图(工程制图课件)
03 资料表部分
➢ 路线纵断面图的测设数据表与图样上下对齐布 置,以便阅读。这种表示方法较好地反映出纵 向设计在各桩号处的高程、填挖方量、地质条 件和坡度，以及平曲线与竖曲线的配合关系。
03 注意事项
➢ (1)线型 从左向右按桩号大小绘制，设计线用粗实线，地面线用细实线，地下水位线应采用双点划
线及水位符号表示。 ➢ (2)变坡点
当路线坡度发生变化时，变坡点应用直径2mm 的中粗线圆圈表示，切线用细实线表示,竖曲 线用粗实线表示。
图5 道路变坡点处的图示方法
凸曲线
凹曲线 水准点
圆管涵
图4 纵断面图中的凹曲线与凸曲线
02 图样部分
4、工程构筑物
道路沿线的工程构筑物如桥 梁、涵洞等，应在设计线的上方 或下方用竖直引出线标注,竖直引 出线应对准构筑物的中心位置， 并注出构筑物的名称、规格和里 程桩号。
02 图样部分
5、水准点
沿线设置的测量水准点也应 标注，竖直引出线对准水准点,左 侧注写里程桩号，右侧写明其位 置,水平线上方注出其编号和高程。
分，一般图样画在图纸的上部，资料表 布置在图纸的下部。
02 图样部分
图2 某公路路线纵断面图
1线和地面 的高程。
绘制时一般竖向比例要比水平比例放 大10倍。
为了便于画图和读图，一般还应在 纵断面图的左侧按竖向比例画出高程标尺。
02
图样部分
2、设计线和地面线
道路的设计线用粗实线表示，原地面线用细实线表示。 设计线上各点的标高通常是指路基边缘的设计高程。 原地面线是根据原地面上沿线各点的实测中心桩高程绘制的。
设计线 原地面线 图3 设计线、原地面线示意图
02
图样部分
3、竖曲线
了解线路的纵断面
二、纵断面栏目内容
（1）工程地质概况。
在该栏简明扼要地填写沿线各路段地质土质情况，如沿线路 段地质情况为砂黏土；如果沿线路段有重大不良地质现象，也要 简要说明，如沿线路段地质情况为碎石夹土。
了解线路的纵断面
二、纵断面栏目内容
（2）施工工法。
该栏填写沿线各路段的施工工法，包括明挖法、盖挖法、浅 埋暗挖法、盾构法等。
了解线路的纵断面
二、纵断面栏目内容
（6）地面高程。
各百米标和加标处应填写地面高 程。纵断面线路图中的地面线就是 根据该栏中各标的地面高程点绘制 连接而成的。
了解线路的纵断面
二、纵断面栏目内容
（7）里程。
一般以线路起点车站的中心线处 为零起算，该栏中里程与路线平面 图的里程一一对应。
了解线路的纵断面
在各变坡点、百米标、加标处要标 注轨道交通线路的设计标高。轨道交通 的设计高程一般有两种：路肩设计标高 和轨面设计标高。
了解线路的纵断面
二、纵断面栏目内容
（4）设计高程。
路肩设计标高为路基边缘位置高程。当线路通过地下水位高 或常年有地面积水的地区，路堤过低容易引起基床翻浆冒泥等危 害，路肩设计高程应高出线路通过地段的最高地下水位和最高地 面积水水位，并应加毛细水上升高度和有害冻胀深度，再加0.5 m。
了解线路的纵断面
一、纵断面线路图
地面线 设计线敞开式线路
了解线路的纵断面
一、纵断面线路图
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，反映了沿着中线地 面的起伏变化情况，一般用细实线表示。
了解线路的纵断面
一、纵断面线路图
设计线，它是经过技术上、经济上以 及美学上等多方面比较后，由设计人员定 出的一条具有规则形状的几何线，反映了 轨道交通路线的高低起伏变化情况。纵断 面设计线是由直线和竖曲线组成的。直线 （即均匀坡度线）有上坡和下坡，是用坡 度和水平长度表示的。直线的坡度和长度 影响着列车的行驶速度、运输的经济性以 及行车的安全，一般用粗实线显示。
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。
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。
山岭道路路线纵断面设计
山岭道路路线纵断面设计山岭道路是指穿越山区地带的一条道路。
由于山地地形的特殊性，山岭道路的纵断面设计需要考虑到山地的坡度、曲线、横断面宽度和垂直体线等多个因素。
本文将详细介绍山岭道路纵断面设计的内容。
一、纵断面设计的目的和原则山岭道路纵断面设计的主要目的是为了满足交通运输的需求，确保道路的安全性和舒适性。
纵断面设计的原则如下：1.保证道路的纵坡合理：纵坡是指道路纵向的倾斜度，对于山岭道路来说，纵坡的选择要根据山坡的陡度来进行合理的选择，以保证车辆的安全和行驶的舒适性。
一般来说，山岭道路的纵坡不宜过大，根据实地地形以及车辆通行情况，通常将其控制在3%-6%之间。
2.考虑道路的曲线设置：山岭道路具有复杂的地形地貌，往往存在大量的曲线段。
在进行纵断面设计时，需要合理设定曲线的半径和变量，以保证车辆的转弯半径和行驶的稳定性。
曲线的半径一般应根据实地情况和车速要求进行选择，一般来说，主线道路的水平曲线半径应大于山岭道路的最小视距。
3.设计并保证道路的横断面宽度：横断面宽度是指道路在纵向上的横截面宽度，对于山岭道路来说，其宽度的选择一般应根据道路的交通量、车辆类型以及地方标准进行合理设定。
横断面宽度对于山岭道路的通行能力和交通安全具有重要的影响。
4.设计并保证道路的垂直体线：垂直体线是指道路纵向上的水平线和坡线之间的关系，对于山岭道路来说，其垂直体线具有较大的起伏。
在进行纵断面设计时，需要合理设定坡度和坡长，以保证车辆的行驶安全和车速的要求。
二、纵断面设计的步骤山岭道路纵断面设计的步骤如下：1.收集道路相关信息：包括地形图、高程记录、气象观测数据等。
这些信息对于纵断面设计的合理性和准确性至关重要。
2.确定线形和坡度：根据实地地形情况，确定道路的线形走向和坡度。
通常情况下，在山岭道路中，坡度一般在3%至6%之间。
3.设计纵坡：根据道路的交通量、地方标准和实地情况，设计合理的纵坡。
要注意避免纵坡过大或过小，以保证车辆的行驶安全和舒适。
公路勘测设计 纵断面设计
三、公路竖曲线设计
(一)竖曲线设计基本知识
1、纵断面上相邻两条纵坡线相交的转折处，为了行车
平顺用一段曲线来缓和，这条连接两纵坡线的曲线叫竖曲 线。
2、为方便设计和计算，竖曲线的形状一般采用二次 抛物线形式。
《公路勘测设计》
三、公路竖曲线设计
3、转坡角
纵断面上相邻两条纵坡线相交形成转坡点，其相交角 用转坡角表示。
Q
l
xA
h
Y L
TB M
O E ω t
xB
i2
B
X
《公路勘测设计》
三、公路竖曲线设计
2、竖曲线曲线长： L = Rω
3、竖曲线切线长：
T=
TA
=TB
≈
L/2
= R
2
4、竖曲线的外距： E = T 2
2R
5、竖曲线上任意点至相应切线的距离： y x2
2R
式中：x —为竖曲任意点至竖曲线起点（终点）的距离, m；
R—为竖曲线的半径，m。
《公路勘测设计》
三、公路竖曲线设计
(三)竖曲线的最小半径 1、竖曲线最小半径的确定
（1） 凸形竖曲线极限最小半径确定考虑因素： 缓和冲击； 经行时间不宜过短； 满足视距的要求。
《公路勘测设计》
三、公路竖曲线设计
（2）凹形竖曲线极限最小半径确定考虑因素 缓和冲击； 前灯照射距离要求； 跨线桥下视距要求； 经行时间不宜过短。
《公路勘测设计》
二、纵坡及坡长设计
2、最大纵坡、最小纵坡和坡长限制 （1）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。
①确定最大纵坡应考虑的因素 （ⅰ）汽车的动力性能； （ⅱ）公路等级； （ⅲ）自然因素。
线路纵断面的设计原则
横断面的设计要求，是使道路横断面的布置及几何尺寸应能满足交通、环境、用地经济、城市面貌等要求。
路基是支承路面，形成连续行车道的带状土、石结构物。
它既要承受由路面传来的车辆荷载，又要承受大自然因素的作用。
因此，路基横断面设计必须满足以下基本要求：
1、路基的结构设计应根据其使用要求和当地自然条件（包括水文地质和材料情况），并结合施工条件进行设计。
设计前应充分收集沿线地质、水文、地形、气象等资料，在山岭重丘区要特别注意地形和地质条件的影响，选择适当的路基断面形式、边坡坡度及防治病害的措施。
在平原微丘区应注意最小填土高度，并设置必要的排水设施。
2、路基的断面型式和尺寸应根据道路的等级、设计标准和设计任务书的规定以及道路的使用要求，结合具体条件确定。
一般路基可参照典型横断面设计。
特殊路基则应进行单独设计计算。
3、路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要。
在取土、弃土、取土坑设置、排水设计等方面与农田改土、农田水利、灌溉沟渠等相配合，尽量减少废土占地、防止水土流失和淤塞河道。
路线纵断面设计 纵断面设计高程计算方法及计算实例
设计高程 HS = HT – y2 = 141.35 – 7.70 = 133.65m
➢ 任意点设计高程计算方法： 已知连续三个以上变坡点桩号、高程、竖曲线半径或已知一个 变坡点桩号、高程、竖曲线半径及相邻两条坡段的纵坡度，可以 计算该测段内任意点的设计高程。 计算竖曲线要素及起终点桩号； 判断计算点所在的坡段，按直线比例内插法计算切线高程； 判断计算点与竖曲线是位置关系，计算竖曲线的纵距； 判断凸、凹，切线高程与纵距的代数和即为设计高程（凸型竖 曲线的纵距为负值，凹型为正）。
纵断面设计高程计算方 法及计算实例
模块三
01
02
路线纵断面
03
路线纵断面线形组成分析
路线纵断面竖曲线计算与设计
路线纵断面设计
纵断面设计高程计算方法及计算实例
路线纵断面设计成果
C目 录 ONTENTS
1 纵断面设计高程计算方法 2 纵断面设计计算实例
1 纵断面设计高程计算方法
纵断面设计高程 计算方法
其中： y——竖曲线上任一点竖距； y x2 2R
直坡段上，y=0； x——竖曲线上任一点离开起（终）点距离。
2 纵断面设计高程计算实例
纵断面设计高程 计算实例
[例]：某山岭区一般二级公路，变坡点桩号为k6+100.00，高程为138.15m，i1=4%，i2=5%，竖曲线半径R=3000m。
2R 2 3000
竖曲线起点QD＝（K6+100.00）- 135 = K5+965.00
竖曲线终点ZD＝（K6+100.00）+ 135 = K6+235.00
2．计算设计高程 判断计算点位置： K6+060.00<BPD=K6+100.00，上半支曲线
道路纵断面设计的要求(二)
竖曲线
为使路线平顺，行车平稳，必须在路线竖向转坡点处设置平滑的竖曲线将相邻直线坡段衔接起来。
因纵断面上转折坡点处是凹形或凸形不同而分为凹形曲线与凸形曲线。
纵坡转折处是否设置凸曲线，取决于转坡角大小尺寸与要求视距的长度之间的关系。
一般规定：当主要及一般交通干道两相邻纵坡代数差ω>0．5％，区干道的（ω>1．0％，其他道路的ω>1.5％时，需设置凸形竖曲线。
对凹形转折处，当主要交通干道两相邻纵坡代数差ω>0．5％，交通干道的ω>0．7％，其他道路的～>1．0％时，则需要设置凹形曲线。
城市道路设计时一般希望平曲线与竖曲线分开设置。
如果确实需要重合设置时，通常要求将竖曲线设置在乎曲线内，而不应交错。
为了保持平面和纵断面的线形平顺，一般取凸形竖曲线的半径为平曲线半径的10～20倍。
应避免将小半径的竖曲线设在长的直线段上。
竖曲线长度一般至少应为20m。
其取值—般为20m的倍数。
城市道路排水
形式：明式、暗式、混合式。
雨水管网布置原则：利用地形，分区就近排入水体，沿排水区低处布置，合理选择与布置出水口
例题：道路纵断面设计要求包括（BC）
A平行于城市等高线；
B线性平顺；
C道路及两侧街坊排水良好；
D形成两测优美的天际轮廓线。
路线纵断面设计成果 路线纵断面设计主要成果解析
➢ 竖曲线半径 R
（2）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：
T2 E
2R
x
➢ 竖曲线起点桩号: QD=BPD - T ➢ 竖曲线终点桩号: ZD=BPD + T
x y
（3）纵断面图的组成
➢上部：主要用来绘制地面线和纵坡设计线。
标注竖曲线及其要素；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。
（3）纵断面图的组成 ➢下部：主要用来填写有关内容
自下而上：超高；直线及平曲线；里程桩号；坡度及坡长； 地面高程；设计高程；填、挖高度；土壤地质说明。
➢ 纵断面图
➢ 比例尺：横坐标采用1:2000（城市道路采用1:500～1:1000）
➢
纵坐标采用1:200（城市道路为1:50～1:100）。
路线纵断面设计主要成果解析
模块三
01 02
路线纵断面
03
路线纵断面线形组成分析 路线纵断面竖曲线计算与设计
路线纵断面设计 路线纵断面设计成果
路线纵断面设计主要成果解析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C目 录 ONTENTS 1 纵断面设计主要成果
1 纵断面设计主要成果
（1）纵断面设计成果
➢ 变坡点桩号 BPD
➢ 变坡点设计高程 H
纵断面
100
80
60
40
30
20
900 1000 1100 1200 800 900 1000 1100 1100 1200
600
700
500
800
600
900
700 500
900
700 500 300
1000
800 600 400
9
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。
2. 不限长度的最大纵坡
（1）定义
允许车速由V1降到V2，以获得较大坡度，在i2的坡道上， 汽车将以V2的速度等速行驶。与容许速度V2相对应的纵坡i2称 为不限长度的最大纵坡。
（2）容许速度
V2称为容许速度，不同等级的道路容许速度应不同，其值 一般不小于设计速度的1/2～2/3（高速路取低限，低速路取高 限）。
七、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 量纵断面线形质量的一个重要指标。
2、作用
H ip L
（1）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。
二、高原纵坡折减
1.折减原因 （1）在高海拔地区，因空气密度下降而使汽 车发动机功率、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。 （2）汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系 统。 2.纵坡折减值（见表4.2.2）
路基纵断面设计毕业设计
路基纵断面设计毕业设计路基纵断面设计毕业设计导言：路基工程是道路建设中的重要环节，路基纵断面设计是路基工程中的一项关键任务。
本文将探讨路基纵断面设计的相关内容，包括设计原则、设计要素以及设计方法等。
通过对这些内容的研究和分析，旨在为毕业设计提供一定的指导和帮助。
一、设计原则路基纵断面设计的目标是确保道路的平稳通行和安全性。
在设计过程中，需要遵循以下原则：1.合理利用地形：充分利用地形特点，减少工程量和成本。
例如，在坡度较大的区域，可以采用填方和挖方相结合的方式，以减少路基的高度和体积。
2.保证排水畅通：合理设置排水系统，确保路基和路面的排水畅通。
在设计中，需要考虑降雨情况、地下水位和土壤类型等因素，以确定合适的排水设施和施工方式。
3.考虑环境保护：在设计中，需要充分考虑环境保护的要求。
例如，在设计山区路段时，需要保护山体植被和水源地，避免土壤侵蚀和水源污染。
二、设计要素路基纵断面设计需要考虑以下要素：1.路线选择：选择合适的路线，考虑地形、交通需求和环境因素等。
在选择路线时，需要综合考虑各种因素的影响，以确定最佳的路线。
2.坡度设计：坡度是路基纵断面设计中的重要要素之一。
合理的坡度设计可以减少路基的高度和体积，提高道路的通行能力和安全性。
3.路基宽度：路基宽度直接影响到道路的通行能力和安全性。
在设计中，需要根据交通量、车辆类型和道路等级等因素，确定合适的路基宽度。
4.路基高度：路基高度是路基纵断面设计中的重要参数。
在设计中，需要根据地形高差、土壤类型和排水要求等因素，确定合适的路基高度。
三、设计方法路基纵断面设计可以采用以下方法：1.经验法：根据以往的工程经验和实际情况，确定合适的设计参数。
这种方法简单直观，适用于一些常规的路段设计。
2.计算法：通过计算和分析，确定合适的设计参数。
这种方法需要进行大量的数据处理和计算，适用于复杂的路段设计。
3.仿真模拟法：利用计算机软件进行仿真和模拟，得出最佳的设计方案。
路线纵断面设计 各种地形条件下纵断面高程控制要点
模块三
01
02
路线纵断面
03
路线纵断面线形组成分析
路线纵断面竖曲线计算与设计
路线纵断面设计
各种地形条件下纵断面高程控制要点
路线纵断面设计成果
C目 录 ONTENTS
1 各种地形条件下高程控制 2 各种地形条件下纵坡设计
1 各种地形条件下高程控制
各种地形条件下高程 控制
➢ 基本概念： 设计高程的控制，是指在纵坡设计时将路线安排走在哪一个高度上最为合适。
➢ 考虑因素： （1）平原区：地形平坦，河沟纵横交错，地面水源多，地下水位较高。所
以，路线设计高程由保证路基稳定的最小填土高度控制。 （2）丘陵地区：地面有一定的高差，局部地段路线在纵断面上克服高差不
太困难。所以，设计高程由土石方平衡和降低工程造价控制。
各种地形条件下高程 控制
➢ 考虑因素： （3）山岭区：地形变化频繁，地面自然坡度大，布线有一定的困难。所
以，设计高程由纵坡度和坡长控制，同时也要从土石方尽量平衡及路基防护工 程经济性等方面考虑，力求降低工程造价。
（4）沿溪（河）路段：为保证路基安全稳定，路基一般应高出规定洪水 频率的计算水位加壅水高、波浪侵袭稿的0.5m以上。
不宜过短，纵坡度不宜过大，较高等级的公路更应注意不宜采用陡 坡。
各种地形条件下纵坡 设计
➢ （4）越岭线的纵坡应力求均匀，尽量不采用极限或接近极限的坡 度，更不宜连续采用极限长度的陡坡之间夹短距离缓和坡段的纵坡线形。 越岭线不应设置反坡，以免浪费高程。
➢ （5）山脊线和山腰线，除结合地形不得已时采用较大的纵坡外， 在一般情况下应采用平缓的纵坡。
Байду номын сангаас
城市道路纵断面设计原则
城市道路纵断⾯设计原则
⼀、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。
⼆、为保证⾏车安全、舒适、纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。
三、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。
四、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。
五、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。
1、路线经过⽔⽂地质条件不良地段时，应提⾼路基标⾼以保证路基稳定。
当受规划控制标⾼限制不能提⾼时，应采取稳定路基措施。
2、旧路改建在旧路⾯上加铺结构层时，不得影响沿路范围的排⽔。
3、沿河道路应根据路线位置确定路基标⾼。
位于河堤顶的路基边缘应⾼于河道防洪⽔位0.5m.当岸边设置挡⽔设施时，不受此限。
位于河岸外侧道路的标⾼应按⼀般道路考虑，符合规划控制标⾼要求，并应根据情况解决地⾯⽔及河堤渗⽔对路基稳定的影响。
4、道路纵断⾯设计要妥善处理地下管线覆⼟的要求。
5、道路最⼩纵坡度应⼤于或等于0.5%，困难时可⼤于或等于0.3%，遇特殊困难纵坡度⼩于0.3%时，应设置锯齿形偏沟或采取其他排⽔措施。
六、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%.。
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路线纵断面设计路线纵断面：同一曲面沿道路中线竖直剖切，展开成的平面。
1、假定条件1.1、该地区为丘陵地区，地表主要为全区覆盖的草植被。
植被下部为第四季松散堆积物覆盖，以灰黑、灰白泥岩、粉砂岩、泥质砂岩为主，厚度在6.6m-31m 之间。
1.2、本区属于公路自然区I类2级划分，即大陆性亚寒带气候，降雨主要集中在7、8、9月，表现中湿状态的临界高度为84cm；4、5月份为雪融期，产生潮湿临界厚度为56cm。
2、设计要求2.1、根据地面平曲线设计起点和中点的纵断面图，选择填方材料并说明理由。
2.2、绘图比例尺纵坐标为1:200，横坐标为1:2000，用B4纸绘制。
2.3、规范设计格式、设计步骤、设计内容。
3、纵断面设计的原则3.1、纵断面设计应服从上位依据（总规、控规、可研、初设等业已批准的高程），根据所处的工作阶段取得可靠的定线依据；3.2、满足纵断面设计的技术标准，满足等级要求；3.3、纵断面线形平顺，坡段平缓，起伏小、少；3.4、填挖少，工程量省，填挖基本平衡；3.5、路基稳定；3.6、基本满足沿途道路控制标高。
道路控制标高是：①起点、终点、沿途街坊地面、交叉口、出入口、广场、建筑物地坪、铁路道口、桥涵；②由设计洪水位确定的路面高程、桥面高程；③通航河流要满足桥下净空高度的要求；④旧路改造时的原有路面高程；⑤垭口。
3.7、路基最小填土高度；3.8、保证市政管线的埋设、使用。
管线覆土最小厚度0.7m。
有时排水管控制了道路高程。
4、设计步骤4.1、准备工作在平面路线图上标注里程桩和百米标及其所处高程。
本次设计总里程540.78m，跨高程3.29m；共设置5个百米标、17个里程桩，其中k0、k1、k3、k8、k9、k14为整桩，k2、k4、k5、k6、k7、k10、k11、k12、k13、k15、k16为特殊点加桩。
4.2、标注特殊控制点①引起地形起伏大的变坡点。
②平面圆曲线的ZY-YZ点。
③竖曲线的ZY-YZ点。
采用定直线等分定理将控制点、里程桩、变坡点、起终点、百米标的高程反映到纵断面图上4.3、试坡在已有的地形控制断面上，依据给定的技术标准按照最经济的方法填方，初步确定设计线路。
根据所处地区的地表表土及周围填方材料初步绘制了一条既经济又合理的设计线，图中标明了设计线和地面线。
•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，反映沿着中线地面的起伏变化情况 (地面标高）。
•设计线：经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。
4.4、调整按照运行中的各种指标限制坡度线长平抬、平降、延伸、坡度折减。
4.4.1纵坡限制4.4.1.1纵坡设计要求①必须满足《标准》规定②纵坡应该尽量平顺起伏不易过大③考虑沿线地形地质、水文等④纵坡设计应考虑填挖平衡⑤平原区应满足最小填土高度要求⑥桥梁隧道交叉口前后纵坡应较缓4.4.1.2最大纵坡限制最大纵坡：指在进行纵坡设计中所允许的最大纵坡，是矿山设计、日常生产中开拓运输系统的一项重要指标，主要影响开拓工程量、卡车运行是否平稳。
最大纵坡的特点：①是事故多发地，发生故障则起步停车困难。
②能够减少三角台阶工程量。
③使发动机处在全负荷状态。
④重车上坡时存在轮胎受侵彻力大、易发热、强度降低。
⑤雨季易打滑、侧滑影响行车安全。
⑥充分利用矿用汽车剩余功率较大的优点，也充分利用公路开拓机动灵活的特点。
最大纵坡设计时考虑的影响因素：①考虑汽车下坡的安全性②拖挂车的要求③冰雪及雨滑时，汽车上下坡安全行驶的要求4.4.1.3最小纵坡限制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，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。
4.4.1.4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。
最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。
纵坡大，坡长较长的时候对行车表现在：①使行车速度显著下降，甚至要换较抵挡位克服坡度阻力；②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4.4.1.5纵坡折减①高原地区：含氧量随高程降低，发动机功率下降，适当降低坡度。
②平曲线段：坡道上弯道转弯时，由于离心力作用，轮胎附着牵引力下降，坡度应适当降低。
4.4.1.6缓和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。
同时考虑下坡安全的需要。
在缓坡上汽车将以加速行驶，因此缓坡的长度应适应加速的需要。
但实际设计中很难满足这个要求。
《标准》规定缓和坡段的纵坡应不大于3%，其长度应不小于最短坡长。
本次设计路线纵断面坡度均在3%以下，对露天矿运输不造成困难不作纵坡设计4.4.2竖曲线限制竖曲线：当纵断面两个转折线夹角代数差大于2%时，要在转折处设置一段能平滑过渡的曲线。
汽车行驶在纵坡变坡点时，为了缓和因车辆动能变化而产生的冲击和保证视距，必须插入竖曲线。
竖曲线一般采用圆曲线和二次抛物线两种。
由于竖曲线的前后坡差很小，抛物线呈非常平缓的线形，因曲率变化较小，所以实际上同圆曲线几乎相同。
在实际设计中，可根据计算的方便，采用抛物线或圆曲线。
竖曲线的作用如下：①缓和纵向变坡处行车动量变化而产生的冲击作用；②确保道路纵向行车视距；③将竖曲线与平曲线恰当组合有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感。
《标准》和《规范》均规定在变坡点处应设置竖曲线。
竖曲线设计的一般要求：①在工程量允许的条件下，可以采用大的竖曲线半径。
②如果存在反向竖曲线，应设置一段不小于3s行车速度的路段。
4.4.2.1竖曲线要素竖曲线要素的计算公式：变坡角：ω= i2- i1曲线长：L=R ω切线长：T=L/2= R ω/2外距： 纵距:4.4.2.2竖曲线的最小半径限制①缓和冲击：汽车在竖曲线上行驶时不因冲击而造成的不舒适感，以及视觉平顺等的要求②汽车从直线坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大，如其长过短，汽车倏然而过旅客会感到不舒适。
因此，应限制汽车在竖曲线上的行程时间不过短。
最短应满足3s 行程。
③满足视距的要求：汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，会阻挡司机的视线。
为了行车安全对凸形竖曲线的最小半径或最小长度应加以限制。
④凹形：设计的最小半径能降低离心率的影响，夜间行车前照灯射程满足停车视距⑤凸形：设计的最小半径要求失重不致过大，保证纵向停车视距足够R T E 22=Rx y 22=4.4.3平、纵组合设计原则：①保持视觉的连续性。
应在视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。
任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形都应避免。
在视觉上能否自然地引导视线，是衡量平、纵线形组合的最基本问题。
②保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。
对纵面线形不断起伏，而在平面上却采用高标准的线形是无意义的。
反之，在平面上线形迂回前进、弯道较多，而在纵断面设计上采用高标准也同样没有意义。
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注意与周围环境相配合。
如配合得好，可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。
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这种组合是使平曲线与竖曲线对应，最好使竖曲线的起点和终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。
②平曲线与竖曲线大小应保持均衡平曲线与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的竖曲线，或一个大的竖曲线含有两个以上的平曲线，看上去都非常别扭，如图4－13所示。
根据德国的统计资料，当平曲线半径小于1000m时，竖曲线半径大约为平曲线半径的10～20倍为好。
③暗、明弯与凸、凹竖曲线暗弯与凸形竖曲线组合，以及明弯与凹形竖曲线组合较为合理，且给人一种平顺舒适的感觉。
平曲线与竖曲线重合是一种理想的组合，但由于地形等条件限制，这种组合并不是总能争取得到的。
如果平曲线的中点与竖曲线的顶（底）点位置错开距离不超过平曲线长度的四分之一时，效果仍然令人满意。
但是，如果错位过大或大小不均衡，就会出现视觉效果很差的线形。
4.5、核对通过对特殊地段的中线作横断面比较填、挖工程量是否合理，调整道路中线的位置。
4.5.1填挖高度：本次设计整段路面采取填方设计，其高度应不低于在7、8、9月中湿状态的临界高度84cm和4、5月雪融期产生潮湿临界厚度56cm。
4.5.2填挖材料：采用露天矿常用的碎石土、卵石土、砾石土、粗砂土、中砂土与一定量块石混合压实成路基；这种路基具有力学强度高、水稳定性好的特点，而且取材容易、方便运输、节约成本等优点。
4.6、定坡经过调整以后，逐段把线段要素确定（坡度、坡长、变坡点）①设计的变坡点里程桩号取整数②里程桩之差为坡长，高程之差为纵坡5、参考文献《道路工程》凌天青人民交通出版社 2005《露天采矿手册》中国矿业学院主编煤炭工业出版社 1987《2007吕二平线路设计》吕二平 2010《孟爱国老师课堂笔记》孟爱国 2011。