谈汽车库内坡道的缓坡设计

谈汽车库内坡道的缓坡设计
一、国内外汽车库内坡道坡度概况
在汽车库的设计中，车行道的坡道设计，是常遇到的问题，往往由于受到平面场地的限制，既要满足使用要求，又要满足设计规范要求，作多种比较后，也不一定能达到理想状态，尤其在拐弯的起点或止点处，受到柱位的影响，总带来一些困难。

汽车库坡道的坡度设置，与汽车的制动性能有关，随着其性能的改善，坡度也在相应变大，过去国内最大为12%，现在为15%，在国外有的作到18%, 这样可缩短坡长，给设计带来一定方便，对建筑面积的有效利用更有好处。

确信随着科学的进步，汽车制动性能的改善，将来的坡度会加大，设计环境也会有所改进。

二、纵坡与缓坡的关系
纵坡是主要段，设在坡道中间。

缓坡是过渡段，设在坡道与平地相连接处，起着缓冲、平缓过渡的作用，减少汽车颠跛跳动，避免前后档与地面碰撞，保证行车安全。

规范要求缓坡是纵坡的一半，另外还规定纵坡w 10%时可不作缓坡，小汽车只要轴距小于4.0m，中间底盘高于0.10m,接近角、离去角大于6°，经过验算，可满足车行的要求，但这并不说明为了缩短坡的总长，可把缓坡作成10%，
若这样作，似乎并不违反规范，但与纵坡段相接处的坡差小，而与水平段相接处的坡差大，两者不均衡，给行车带来不便，还是取缓坡为纵坡的一半为好。

三、缓坡的两种形式对比
缓坡有直线缓坡和曲线缓坡两种形式，前者对设计和施工都比较简单，国内外都常被采用，后者设计和施工较为麻烦，但行车比较平缓，好处较多，国外采用较多，凡公路不论国内外，变坡处均采取凹、凸形竖曲线，车速越快，竖曲线半径越大，要求更加严格，行车的安全性和舒适度才有保证。

四、曲线缓坡的坡长计算
直线缓坡的坡长计算，是直线比例关系，计算比较简单，不再赘述，这里专门研讨曲线缓坡的问题。

1、国外有的纵坡坡度为18%，竖曲线半径为22.5m。

（图1）
图2曲线缓坡段计算简图
设曲线缓坡的圆弧线与纵坡线、水平线均相切（图 2）,求曲线缓坡两切点的
水平长度L 和两切点的垂直高度H
① 根据平面几何学推理，则纵坡线与水平线的夹角 a ，等于两切点间半径R
的夹角B 。

② 根据勾股弦定律，斜边的平方等于两直角边的平方之和，设长边为 1,短
边为 0.18，则斜边长为.1
0.18 0.18 =1.01607m 。

③ 根据相似三角形互成正比的原理, 则—=-
0.18 1.01607
22 5
L= >0.18=3.98595" 3.986m
1.01607
R -H _ R 1
1.01607
L=3. S86
.01607
R22 5
H=R- R=22.5- 22.5 =0.35586" 0.356m
1.01607 1.01607
按三角学用角度计算，也可求得相同结果，就不再赘述
C Qfro。

.如,有趣的是这两切点即变坡点的连线坡度i2== =8.93%，即接近纵坡18%
的一半9%，若简化计算，缓坡取9%， 水平
长取4m ，则坡高为0.36m,这样， 就能很快
的计算出坡道水平总长的近 似值。

例如，层高4m ，曲线缓坡与直线 缓坡的水平长度比较（图3）,通过计算 两者总长
仅差0.017m ,非常接近，几乎 可以忽略不计。

a 曲线缓坡
图3曲、直线缓坡水平总长比较
由计算结果分析，纵坡一致，缓坡曲线半径不一样，只要曲线圆弧与水平线和纵 坡线都相切，
则相切的两切点的水平长 L 和垂直高H ，都随着缓坡曲线半径 R 增 大而增大，而且成一定比值增大，两切点的连线坡度 i 2接近纵坡i i 的一半（见下 表）。

纵坡一定，R 与L 、H 的比值关系表 从表中可以看出:
精选范本
i i (%) R
（m ）
L (m)
H (m)
L/R
H/R
H/L=i 2
15 1.78719 0.10678
20
2.38291 0.14238
0.05975
12
22.5 2.68078 0.16018
0.11915
0.00712
=5.98%
25
2.97864 0.17797
15
2.22510 0.16599
20
2.96680 0.22132
0.07460
15
22.5 3.33765 0.24899
0.14834
0.011066
=7.46%
25
3.70850 0.27664
15
2.65730 0.23724
20
3.54306 0.31632
0.08928
18
22.5 3.98595 0.35586
0.17715
0.01582
=8.83%
25
4.42883
0.39540
b 直线缓坡
① 缓坡曲线半径R ,乘以L/R 和H/R 的比值，就可得出L 和H 的值。

② 纵坡相同，半径不同，L 、H 值也不同，但其L/R 、H/R 、H/L 均相同。

③ 纵坡相同，半径增大，L 、H 值也随相同的L/R 、H/R 比值而增大。

2、我国规范规定，纵坡12%~15%，曲线缓坡的水平长度不应小于 2.4m ，曲 线的半径不应小于20m 。

（图4）
图4汽车库设计规范规定的曲线缓坡
按规范条件要求，先按纵坡15%为例，研讨其相互关系。

（1）按纵坡15%，缓坡曲线半径R20圆弧与水平线、纵坡线都相切（图5），求 曲线缓坡的水平长度和垂直高度（方法同前）
1.01119 0.15
R -H R 1
1.01119
从表中也可查得同一结果。

当纵坡i 1=12%，缓坡曲线半径 R=20m 时，查表L=2.38291m , H=0.14238m 这符合规范的水平长度2.4m 的要求。

若纵坡为15%时，水平长度则约为3m 才合 适，如取2.4m 则误解了规范的本意，即L=2.4m 是指纵坡为12%
而言，其他较大
L=
R 1.01119
>0.15=2.96680m
H=R-
R
1.01119
=0.22132m
坡it 止点
图5 i 1=15% R=20，两边相切的计算简图
的纵坡并未说清楚，如纵坡为12%~15%,则L=2.4~3.0为好。

（2）按纵坡为15%，曲线缓坡的水平长度为2.4m ，求曲线的半径R （图6）
R _ 2.4 1.01119 一 0.15
2 4
R=± X 1.01119=16.179m
0.15 R - H _ 2.4 1 - 0.15
2 4
H=R- =0.179m
0.15
R16.179VR20这不符合规范要求，不成立。

（3）按纵坡为15%，曲线半径R=20m ,曲线缓坡水平长取最小值 2.4m （似乎
满足规范的三个要求，实际并不成立），现举三种容易验证的特殊情况来说明。

① 圆弧与水平线相切，与纵坡线相割，求第一个割点高度
H I （图7）。

R 2= (R- H i ) 2+2.42=R 2-2R H 1+ H I 2+2.42
即 H I 2
-2R H I +2.42
=0
\ =1.01119
(TK
L=2.400
1
40 _ .1600 -23.04
H
' =39.856m （不含，舍去）,Hi 〃 =0.1445m
取 Hi=0.1445m
② 圆弧与纵坡线相切，与水平线相割，求切点与割点高差
H
按圆弧与水平线、纵坡线都相切，查表可得：
L=2.96680， L 2=L-2.4=0.5668
2 2 2 2 2 2
R = （R-H ） +0.5668 =R -2R H 2+ H 2 +0.5668
H 22-2R H 2+0.56682=0
‘ 2R —-2R 2R-4 0.5668 0.5668
H 2=
2
=40 ±W600 -1.285
2
H 2' =39.99195m （不含，舍去），H 2〃 =0.00805m
取 H 2=0.00805m
则 H i =0.22132-0.00805=0.21327m
③ 圆弧与水平线、纵坡线相割都均等，求两割点的高差（图
Hi=
2R _、2R 2R 「4 2.4 2.4
2
（图8）
H=0.22132，贝U
9）。

图8。