第三章 道路纵断面设计课件.ppt

第三章 道路纵断面设计 第一节 概 述 一、基本概念 1.纵断面(vertical)-----用一曲面沿道路中线竖直剖切，展开成平面。 2.路线纵断面图(vertical profile map) -----反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸的图形叫路线纵断面图。 3.纵断面设计-----在路线纵断面图上研究路线线位高度及坡度变化情况的过程。 二、路线纵断面图构成： 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； 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； 四、纵坡度（longitudinal gradient）表示方法： 纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（％） 道路上３％的纵坡对汽车行驶不造成困难 。 1.最大纵坡 ①定义 指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。 ②作用 是道路纵断面设计的重要控制指标。在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。 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） 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 （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。 《标准》规定： 二、三、四级公路越岭路线连续上坡(或下坡)路段，相对高差为200～500m时，平均纵坡不应大于5.5％； 相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5％。 任意连续3km路段平均纵坡不应大于5.5％。 山城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.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％。 二、坡长限制 坡长是纵断面上相邻两变坡点间的长度。 坡长限制，主要是对较陡纵坡的最大长度和一般纵坡的最小长度加以限制。 1.最小坡长 （1）原因： ①若坡长过短，则变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，影响行车平顺性； ②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。 （2）最小坡长要求 最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s的行程为宜。 2.最大坡长 （1）原因 ①汽车在长距离的陡坡上行驶时，行车速度会显著下降，甚至要换低速档克服坡度阻力，使车辆间相互干扰增加，通行能力下降多。易使水箱沸腾，爬坡无力。 ②下坡时，则因坡度过陡，坡段过长频繁刹车，影响行车安全。 （2）最大坡长限制计算与规定 纵坡长度限制主要是依据8t载重车（功率/重量比是9.3W/kg）的爬坡性能曲线，同时考虑坡底的入口速度与允许速度差确定的。 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。 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。 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 三、合成坡度 1.定义 在设有超高的平曲线上， 路线纵坡与超高横坡所组成 的坡度，其方向即流