第四章纵断面设计1

（三） 直线与纵断面的组合
在平坦地区，宜出现平面的长直线与纵面的 直坡线相配合，这对双车道道路超车较为方便。 但距离过长时，行车单独乏味，易疲劳，宜发生 交通事故。这时，可采用一次变坡的平、纵组合， 其中以包括一条凸形竖曲线为最好，而包括一条 凹形竖曲线次之。
直线中短距离内两次以上变坡是较差的组合， 会形成反复凸凹的“驼峰”和“凹陷”，看上去 既不美观也不连贯，宜使驾驶员的视线中断。因 此，只要路线有起伏，就不要一味采用直线，最 好使平面曲线随纵坡的变化略加转折，把平曲线 与竖曲线合理地组合。
2、
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。
（二）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 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”。
1、视觉分析的意义 道路设计除应考虑自然条件、汽车行驶特 性以外，还要驾驶人员在心理和视觉上的反应 作为重要因素来考虑。汽车在道路上行驶时， 道路的线形、周围的景观、标志以及其它有关 信息，几乎都是通过驾驶人员的视觉感受到的。 因此，视觉是连接道路与汽车驾驶的重要媒介。
视觉分析具有如下意义：
保证道路空间线形的顺适性； 保证道路与周围环境的协调性； 保证行车的安全性；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ五节纵断面设计方法及纵断面图
一
、纵断面设计要点
纵断面设计的主要内容是确定路线合适的标 高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。其 基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖 曲线长短适当平面与纵面组合设计协调、以及填 挖平衡等，主要注意以下问题。
（一）关于纵坡极限值的运用
纵坡坡度应控制在最大纵坡与最小纵坡之 间。最大纵坡在设计时不可轻易采用，并应留 有余地。在特殊情况下，如越岭线为争取高度、 缩短路线长度或避开艰巨工程等，才可以有条 件地采用。一般来讲，纵坡缓些为好，但为了 路面和边沟排水，最小纵坡应不低于0.3%~0.5%。
（二） 关于坡长
坡长是指纵断面两变坡点之间的上坡距离， 坡长应在最短坡长与最大坡长限制之间选取。坡 长不宜过短，实践证明，坡长以不小于计算行车 速度9S的行程为宜。对连续起伏的路段，坡度应 尽量小，坡长和竖曲线应争取到最小极限值的一 倍或两倍以上，避免锯齿形的纵断面。但不应超 过最大坡长限制。
（三） 各种地形条件下的纵坡设计 1 、对于平原地形，注意保证最小填土高度和最 小纵坡的要求。 2 、对于微丘地形，其纵坡应均匀平缓，应避免 过分迁就地形而使路线连续起伏，并应注意纵坡 的顺适性，不产生突变。
00 0 3 R=
60m
R=∞
R=1000
R=∞
图4-12
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）点位臵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。
T L 180 90 2 2


T2 902 E 2.03 2R 2 2000

竖曲线起点桩号＝（K5+030.00）- 90 = K4+940.00 竖曲线终点桩号＝（K5+030.00）+ 90 = K5+120.00
2．计算设计高程
K5+000.00：位于上半支 横距x1=5000.00 – 4940.00＝60m 竖距 x12 602 （改正值） y1 2 R 2 2000 0.90


作业： 某二级公路一路段有三个变坡点，详细资料如下： 变坡点桩号 设计高程 竖曲线半径 K12+450 172.513 5000 +950 190.013 4000 K13+550 173.513 3000 试计算K12+700～K13+300段50m间隔的整桩号的设计高程 值。
保证视觉的连续性。
2.视觉与车速的动态规律
驾驶员的注意力集中程度随车速的增加而增加； 驾驶员的心理紧张程度随车速的增加而增加； 驾驶员的注意力集中点和视距随车速的增大而增 大,对一些细节开始变得模糊不清； 驾驶员的视角随车速的增大而减小，高速驾驶时 一无法顾及两侧景象了。
二、道路平 纵线形组合设计
竖距
x2 2 1602 y2 6.40 2 R 2 2000

切线高程 = 427.68 + 0.05×(5100.00 - 5030.00)

= 431.18m
设计高程 = 431.18 – 6.40 = 424.78m

K5+100.00：位于下半支

②按变坡点分界计算：


横距= 5120.00 – 5100.00 ＝20m
透视图有一般有路线概略透视图、包含适当地形及地物的全景透视 图和经过渲染处理的真实感的透视图，这些透视图的作用各不相同， 绘制的难易程度也不相同，随着计算机技术的发展，原本是很困难 的工作也可以很轻松地完成。
1、
路线概略透视图
这种透视图只绘出道路中心线和路基路面的边线，一 般有五根线，这种透视图绘制简单迅速，目前一般CAD 系统均应具备此功能，主要是在进行平、纵、横设计 时实时检查使用，虽然简单但可以有效解决平纵组合 方面的问题，所以线位透视图也成为高等级公路初步 设计中的重要的文件之一。
视觉要求的最小竖曲线半径值 计算行车速度 （km/h） 120 100 80 60 40 表 4-20 竖曲线半径（m） 凸形 20000 16000 12000 9000 3000 凹形 12000 10000 8000 6000 2000
（五） 关于相邻竖曲线的衔接 相邻两个同向竖曲线，特别是同向凹曲线之 间，如直坡段不长应合并为单曲线或复合曲线， 这样要求对行车是有利的。 相邻反向竖曲线之间，中间最好插入一段直 坡段，以使增重与减重和缓过渡。若两竖曲线半 径接近最小极限值时， 插入的直坡段至少应为 计算行车速度3S的行程。但当两竖曲线半径较大 时，亦可直接连接。
3、 应能提供视觉的多样性，力求与周围的风 景自然地融为一体。充分利用湖泊、树木、水坝、 桥梁、高烟窗、或在路旁设臵一些设施，以消除 单调感，并使道路与自然密切配合。
4 、必要时可采用修整、植草皮、种树等措施 改善景观。
5 、 有条件时进行综合绿化。
用透视图来检查线形设计及组合情况
透视图法是根据道路的平面线形、纵断面线形及道路的横断面设 计资料，绘制出驾驶人员在不同桩号处注视前方道路时映入眼帘的 透视图，以此来判断路线平纵线形是否协调，道路与景观的配合是 否适当，曲线之间的连接是否平顺，道路的走向是否清楚，通视条 件是否良好等。如果检查中发现线形有缺点时，应对设计作某些修 改，使施工后的道路空间线形达到较为完美的程度。
2、
全景透视图
如果将道路两侧的地形绘制出来，就形成了全景透视 图，不仅能反映道路线形的优劣，而且可以检查与周 围景观的配合情况，随着数字地形模型的应用，道路 全景透视图的绘制已经比较方便了，图为一公路的全 景透视图。
3、 真实感的透视图
这种透视图的制作难度较大，需要先建立模型， 再进行渲染而成，主要应用于方案评价和汇报， 图为一公路的具有真实感的透视图。
竖距
x 22 202 y2 0.10 2R 2 2000


切线高程 = 427.68 - 0.04×(5100.00 - 5030.00) = 424.88m 设计高程 = 424.88 – 0.10 = 424.78m

某条道路变坡点桩号为K25+460.00,高程为 780.72m， ,竖曲线半径5000m 。 （1）判断凸凹性； （2）计算竖曲线要素； （3）计算竖曲线起点、K25+400.00、 K25+460.00、K25+500.00、终点的设计高 程。
（四） 平、纵线形组合与景观的协调配合
平、纵线形组合设计必须是在充分与自然景 观相配合的基础上进行。否则，即使线形组合满 足所有规定也不一定是良好设计。特别是高速公 路、一级公路，其线形组合设计与自然景观相配 合尤为重要。
1 、应在道路的规划、选线、设计、施工全过程 中重视景观要求。如对风景旅游区、自然保护区、 名胜古迹区、文物保护区和其它特殊地区等，一 般以绕避为主。 2 、尽量少破坏自然景观，避免深挖高填。比如， 对沿线的地貌、树林、池塘、湖泊等要少破坏； 对填挖路段，在横断面设计时要使边坡造型和绿 化与现有景观相适应，祢补由于填挖对自然景观 的破坏。
道路勘测设计
[ 例 4-3] ：某山岭区一般二级公路，变坡点桩号为 k5+030.00 ， 高程H1=427.68m，i1=+5%，i2=-4%，竖曲线半径R=2000m。 试计算竖曲线诸要素以及桩号为 k5+000.00 和 k5+100.00 处的 设计高程。


解：1．计算竖曲线要素 ω=i2- i1= - 0.04-0.05= - 0.09<0，为凸形。 曲线长 L = Rω=2000×0.09=180m 切线长 外 距