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。

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（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。

5 平原微丘地区地下水埋藏较浅，池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小坡度要求外，还应满足最小填土高度的要求，以保证路基稳定。

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6 对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端引线等，纵坡应小些，避免产生突变。路线交叉处前后的纵坡也应平缓一些。

7 在实地调查的基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。

二、最大纵坡

最大纵坡是指在纵断面设计中，各级道路容许采用的最大坡度值。它是路线设计中一项重要的控制指标。在地形起伏较大的地区，它直接影响路线的长短、使用质量的好坏、行车的安全、运输的成本和工程造价。

各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营、经济等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。汽车沿陡坡行驶时，因克服升坡阻力及其它阻力需要增大牵引力，车速便会降低。若陡坡过长，将引起汽车水箱“开锅”、气阻等情况，严重时还可能引起发动机熄火，使驾驶条件恶化；若沿陡坡下行，因制动次数多，制动器易发热而失效，司机心理紧张，易引起交通事故。当道路泥泞时，情况更为严重。

我国《标准》在规定最大纵坡时，对汽车在坡道上的行驶情况作了大量的调查与研究工作，并广泛征求了各方面特别是驾驶员的意见，同时考虑了汽车带一拖挂车及畜力车通行的状况，结合交通组成、汽车性能、工程费用和营运经济等，经综合分析研究后确定了最大纵坡值，在线路设计时，都必须遵守。

1各级公路最大纵坡的规定见表4－3。（表下备注：（1）高速

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公路受地形条件或其它情况限制时，经技术经济论证合理，最大纵坡可增加1％；（2）海拔2000m以上或严寒冰冻区的山岭重丘区四级公路，最大纵坡不应大于8％）

2城市道路最大纵坡见下表

备注：海拔3000～4000m高原城市按表值减小1％，积雪寒冷地区应控制在6％以内

3桥上及桥头路线的最大坡度：

（1）小桥与涵洞处纵坡应按路线规定采用；

（2）大、中桥上纵坡不宜大于4％；

（3）桥头引线的纵坡不宜大于5％，且紧接桥头不短于10m （山岭、重丘区可减至5m）范围内的引道纵坡应与桥上纵坡相同；

4隧道部分路线的纵坡：

（1）隧道内纵坡不应大于3％，且不小于0.3％；

（2）紧接隧道洞口30m范围内的纵坡应与隧道内的纵坡相同（明洞和长度小于50m的隧道，可不受上述规定的限制）。

5 在非机动车交通比例较大的路段，可将纵坡适当放缓：平原、微丘区一般不大于2％～3％；山岭、重丘区一般不大于4％～5％。

三、高原纵坡折减（自学）

四、理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡

1理想的最大纵坡

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理想的最大纵坡是指设计车型即载重汽车在油门全开的情况 下，持续等速行驶所能克服的坡度，可按下式计算，即

f D i -=11λ (4-1) 式中：i 1―――理想的最大纵坡；

D 1―――汽车行驶速度V 1对应的动力因数，见图2－4； V 1―――汽车行驶速度，对低速路取计算行车速度；对高速 路取最高速度；

f ―――滚动阻力系数，见表2－4；

λ―――海拔荷载修正系数。

因在具有i 1 的坡道上载重汽车能以最高速度行驶，这样，可以指望载重汽车与小客车、重车与轻车之间的速差最小，因而相互干扰也将最小，道路的总体通行能力将最大。

2 不限长度的最大纵坡

理想的最大纵坡固然好，但这种坡度常因地形等条件的限制很 难实现。为此，在某些路段应允许汽车由最大车速V 1降到V 2 ，以获得较大的坡度。V 2 称为容许速度，不同等级的道路容许速度应不同，其值为

V V ⎪⎭

⎫ ⎝⎛≥31~21

2 式中：V ―――计算行车速度 (km/h) ，高速路取低限，低速路取高 限，见表1－1和表1－2。

与容许速度V 2 相对应的纵坡称为不限长度的最大纵坡，可按下式计算，即