1、道路勘测设计道路勘测设计冯晓新冯晓新 重庆交通职业学院道桥系重庆交通职业学院道桥系第四章2022-6-5第一节 概 述路线纵断面：沿着道路中线竖直剖开，然后在展开即为路线纵断面。路线纵断面图：反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸的图形。2022-6-5路线纵断面设计主要任务：纵断面设计就是要根据汽车的动力特性、道路等级和自然地形，研究道路起伏的坡度和长度，以便达到安全迅速、经济合理以及舒适的目的。2022-6-512141618202224262830平曲线R=2000 T=78.982 E=1.56R=3000 T=100.163 E=1.672JD2 I-174010.8(Y) R-250
2、0坡度 (%)+77028.164.802270.0(370.0)+01020.73-3.096240.0003.581190.0(540.0)设计线地面线坡度坡长2022-6-51 地面线地面线 它是根据中线上各桩点的高程而点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绘的一条不规则的折线，反映了地面的起伏与变化情况。变化情况。2 设计线设计线 它是综合考虑技术、经济和美学等它是综合考虑技术、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。纵断面几何线，反映了道路的起伏变化情况。纵断面设计
3、线是由设计线是由直线直线和和竖曲线竖曲线组成的。组成的。2022-6-5（1）直线（均匀坡度线）直线（均匀坡度线） 直线有上坡和下坡之直线有上坡和下坡之分，是用坡度和水平长度表示。分，是用坡度和水平长度表示。（2）竖曲线）竖曲线 在直线的坡度转折处为平顺过渡要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，其大小用曲线半径和水平长度表示。凹有凸，其大小用曲线半径和水平长度表示。2022-6-5路线纵坡度表达方式：不用角度，而是用%表示。LHLHHi12- i纵坡，沿前进方向，上坡为“”，下坡为“”，%。H1、H2前进方向为序
4、的坡线两端点的高程，m; L 坡线两端点的水平距离，简称坡长。基础知识基础知识2022-6-5路基设计标高规定：新建公路：1）高速公路和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则是指在设置超高加宽之前该处标高；改建公路：一般按新建公路的规定办理，也可以采用中央分隔带中线或行车道中线标高。对城市道路而言，路基设计标高一般是指建成后的行车道中线或是中央分隔带中线高程。基础知识基础知识2022-6-5路线纵坡度i(%)：一般认为道路上的纵坡的纵坡对汽车行驶不造成困难，即上坡时不必换档，下坡时不必刹车。对于小于的纵坡，对于小于的纵坡，可以不作特殊考
5、虑，只是为了排水的需要（公路边沟的沟底纵坡与路线纵坡一般是相同的），一般要有一个不小于最小纵坡的坡度。如果排水上无困难，可以用平坡。但是采用了大于的纵坡时，但是采用了大于的纵坡时，必须慎重考虑，因为纵坡太大，上坡时汽车的燃料消耗过大，而下坡时又必须用刹车，重车或有拖挂车的车辆都易出事故，对运输经济与安全极为不利。基础知识基础知识2022-6-5第二节 纵坡及坡长纵坡设计的一般要求：1 1、 纵坡设计必须满足纵坡设计必须满足标准标准的各项规定；的各项规定；2 2、 应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。3 3、 纵坡设计应对沿线的地形、地下管线、
6、地质、水文、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。气候、排水等方面综合考虑，视具体情况妥善处理。4 4、 纵坡设计应纵坡设计应考虑填挖平衡考虑填挖平衡，减少借方和废方，以减少借方和废方，以降低工程造价和节省用地。降低工程造价和节省用地。2022-6-55 5、 平原微丘地区地下水埋藏较浅，池塘、湖泊分布较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，还应满足广，纵坡除应满足最小坡度要求外，还应满足最小最小填土高度填土高度的要求，以保证路基稳定。的要求，以保证路基稳定。6 6、 对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道
7、两端引线等，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纵坡应小些，避免产生突变。路线交叉处前后的纵坡也平缓一些。坡也平缓一些。 7 7、在实地调查的基础上，充分考虑通道、农田水利等方、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。面的要求。2022-6-5最大纵坡： 1）概念： 最大纵坡是指在纵断面设计中，各级道路容许采用的最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。大坡度值。它是路线设计中一项重要的控制指标。在地形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、使用质量的好起伏较大的地区，
8、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。坏、行车的安全、运输的成本和工程造价。2）确定依据： 各级道路允许的最大纵坡是根据各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路汽车的动力特性、道路等级、设计速度、自然条件以及工程、运营、经济等级、设计速度、自然条件以及工程、运营、经济等因素，等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。通过综合分析，全面考虑，合理确定的。2022-6-53）最大纵坡标准的制定（P85）： （1）汽车上坡行驶的爬坡能力。 （2）汽车下坡行驶的安全性。 （3）考虑畜力车及雨雪冰滑时汽车上下坡的行驶要求。 备注：对于城市道路还应考虑到非机动车
9、特别是自行车的行驶要求。3% 、4%的最大纵坡的最大纵坡适合于高速公路和一级公路以较高行车速度行驶；当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可增加1% 。8% 、9%的最大纵坡的最大纵坡适合于设计速度为30km/h 的三级公路以及设计速度为20km/h 的四级公路上低速行驶。5%、6% 、7%的最大纵坡适合于80km/h 60km/h 40km/h 的设计速度。2022-6-54）最大纵坡标准： （1）各级公路最大纵坡规定见表4-1。 （2）城市道路最大纵坡规定见表4-2。 （3）桥上及桥头路线的最大坡度小桥与涵洞处纵坡应按路线规定采用；小桥与涵洞处纵坡应按路线规定采用；
10、大、中桥上纵坡不宜大于大、中桥上纵坡不宜大于4；桥头引线的纵坡不宜大于桥头引线的纵坡不宜大于5，且紧接桥头不短于，且紧接桥头不短于10m（山（山岭、重丘区可减至岭、重丘区可减至5m）范围内的引道纵坡应与桥上纵坡相）范围内的引道纵坡应与桥上纵坡相同；位于市镇附近非汽车交通量大的路段，桥上及桥头引同；位于市镇附近非汽车交通量大的路段，桥上及桥头引道纵坡不应大于道纵坡不应大于3%2022-6-52022-6-54）最大纵坡标准： （4）隧道部分路线的纵坡：隧道内纵坡不应大于隧道内纵坡不应大于3，且不小于，且不小于0.3；但是短于；但是短于100m的隧的隧道不受此限制。道不受此限制。紧接隧道洞口紧接隧
11、道洞口30m范围内的纵坡应与隧道内的纵坡相同（明洞范围内的纵坡应与隧道内的纵坡相同（明洞和长度小于和长度小于50m的隧道，可不受上述规定的限制）。的隧道，可不受上述规定的限制）。高速公路、一级公路的中、短隧道，当条件受限制时，经技术高速公路、一级公路的中、短隧道，当条件受限制时，经技术经济论证后最大纵坡可适当加大，但不宜大于经济论证后最大纵坡可适当加大，但不宜大于4%。2022-6-54）最大纵坡标准： （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23； 山岭、重丘区一般不大于45。 2022-6-55）高原纵坡折减高原纵坡折减：规范规范规定：设计速度小于或等
12、于规定：设计速度小于或等于80km/h 位于海拔位于海拔3000以上以上的高原地区的公路，最大纵坡值应按的高原地区的公路，最大纵坡值应按规定予以折减。折减后若小于规定予以折减。折减后若小于4%，则仍采用则仍采用4%。海波高度海波高度(m) 30004000400050005000折减值折减值(%)123高原纵坡折减值高原纵坡折减值2022-6-5理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡：理想的最大纵坡i1:设计车型：载重汽车在油门全开的情况下，持续以希望速度v1等速行驶所能克服的坡度。低速路：设计车速；高速路：载重汽车的最高速度。不限长度的最大纵坡i2:汽车行驶时，容许速容许速度度v v2 2所对应
13、的纵坡i i2 2即为不限长度的最大纵坡低速路：高限（上限）；高速路：低限（下限）。理想纵坡条件下：载重汽车与小汽车、重车与轻车之间的速度差最小，相互干扰也将最小，道路通行能力大。汽车在小于或是等于不限长度最大纵坡上行驶时，汽车初始速度v0大于容许速度时，汽车至多减少到容许速度；当坡度大于i2时，为防止汽车行驶速度低于v2，应对其坡长加以限制。2022-6-5最小纵坡： 在挖方路段、低填方路段和横向排水不畅在挖方路段、低填方路段和横向排水不畅通的路段，为保证排水要求，防止积水渗入路通的路段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，基而影响其稳定性，均应设置不小于均应设置不小于0.3%的
14、最的最小纵坡，一般情况下以不小于小纵坡，一般情况下以不小于 0.5%为宜。为宜。 当必须设计平坡或纵坡小于当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，时，边沟边沟应单独作排水设计应单独作排水设计。在弯道路段，为使行车道在弯道路段，为使行车道外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。超高允许渐变率。干旱少雨地区最小纵坡不受限制。干旱少雨地区最小纵坡不受限制。2022-6-5坡长限制：i1为理想最大纵坡；i2为不限长度的最大纵坡。当坡度坡度 i i1 1时，缓坡，加速行驶；当坡度坡度 i i1 1时时，陡坡，减速行驶，要求，要求终速度不得低于终速度不得
15、低于v v2 2；因此凡是大于大于i i2 2的 纵坡都应限制其纵坡。2022-6-5最小纵坡从如下因素考虑：. .行车平顺，避免台阶式起伏。行车平顺，避免台阶式起伏。. .方便司机换档。方便司机换档。. .满足设置竖曲线要求，美观满足设置竖曲线要求，美观. .最小坡长是指纵断面上两个变坡点之间的最小长度。最小坡长是指纵断面上两个变坡点之间的最小长度。2022-6-52022-6-5 道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶影响道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶影响很大。纵坡越陡、坡长越长，对汽车影响也越大。很大。纵坡越陡、坡长越长，对汽车影响也越大。主要表现在：主要表现在：上坡时使汽车行驶速度
16、显著下降，需上坡时使汽车行驶速度显著下降，需换较低排挡以克服坡度阻力，同时，坡长太长，易换较低排挡以克服坡度阻力，同时，坡长太长，易是水箱是水箱“开锅开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡时制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚下坡时制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸。至造成车祸。因此，为保证行车的正常与安全，应因此，为保证行车的正常与安全，应对坡长加以限制。对坡长加以限制。 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，当车速下降到最低容许速度时所行使的距离。最低容许速度时所行使的距离。2022-6-52
17、022-6-5注意注意1）对于高速公路，即使纵坡为）对于高速公路，即使纵坡为2%，其坡长也不应，其坡长也不应过长，以保证车辆运行质量的要求。过长，以保证车辆运行质量的要求。2）标准标准规定，当公路上连续上坡或下坡时，应规定，当公路上连续上坡或下坡时，应在不大于表在不大于表4-5规定的纵坡长度之间设置纵坡不大于规定的纵坡长度之间设置纵坡不大于3%的缓和坡段，其长度应符合最小坡长规定。的缓和坡段，其长度应符合最小坡长规定。例题：例题：P882022-6-5缓和坡段： 当陡坡的长度超过最大坡长的限制时，应在当陡坡的长度超过最大坡长的限制时，应在中间适当位置设置缓坡路段，用以恢复汽车上中间适当位置设置
18、缓坡路段，用以恢复汽车上陡坡时已降低的车速。同时，从下坡安全考虑陡坡时已降低的车速。同时，从下坡安全考虑，缓坡也是需要的。根据实际观测，缓坡也是需要的。根据实际观测，标准标准规定缓和坡段的纵坡应不大于规定缓和坡段的纵坡应不大于3，其长度应不，其长度应不小于最短坡长。小于最短坡长。2022-6-5 缓和坡段的具体位置应结合纵向地形的起伏缓和坡段的具体位置应结合纵向地形的起伏情况，尽量减少填挖方工程数量来确定。一般情情况，尽量减少填挖方工程数量来确定。一般情况下，况下，缓和坡段宜设置在平面的直线或较大半径缓和坡段宜设置在平面的直线或较大半径的平曲线上的平曲线上，以便充分发挥缓和坡段的用，提高以便充
19、分发挥缓和坡段的用，提高道路的使用质量。在极特殊的情况下，可以将缓道路的使用质量。在极特殊的情况下，可以将缓和坡段设于半径比较小的平曲线上，但应适当增和坡段设于半径比较小的平曲线上，但应适当增加缓和坡段的长度。加缓和坡段的长度。2022-6-5平均纵坡： 平均纵坡是指一定长度的路段纵向所能克服的平均纵坡是指一定长度的路段纵向所能克服的高差与路线长度之比高差与路线长度之比，它是衡量线形设计质量的重它是衡量线形设计质量的重要指标之一，即要指标之一，即 %100平均Lhi 式中：式中：h相对高度相对高度 (m) ； L路段长路段长 度度 (m) 。2022-6-5（1 1）作用：）作用：.衡量纵断面
20、线型质量。.可供放坡定线参考。 (2(2）规定）规定.越岭线高差200500m时，i平5.5%为宜。.越岭线高差500m时，i平5.0%为宜。.任何连续3km内，i平5.5%。.要考虑公路等级影响。2022-6-5 标准标准规定：二、三、四级公路越岭路线的平规定：二、三、四级公路越岭路线的平均坡度，一般以接近均坡度，一般以接近5.5（相对高差为（相对高差为200500m）和和5.0（相对高差大于相对高差大于500m）为宜）为宜，并注意相连并注意相连3km路段的平均纵坡不宜大于路段的平均纵坡不宜大于5.5。城市道路的平均纵坡城市道路的平均纵坡按上述规定减少按上述规定减少1.0。对于海拔对于海拔3
21、000m以上的高原地以上的高原地区，平均纵坡应较规定值减少区，平均纵坡应较规定值减少0.51.0。2022-6-5 所谓所谓合成坡度合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高是指由路线纵坡与弯道超高横坡组合而成的坡度，其方向即横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向流水线方向。合成坡度的计算公式为合成坡度的计算公式为 22zcHiii 式中：式中：iH合成坡度（）；合成坡度（）； iC超高横坡度（）；超高横坡度（）； iZ路线纵坡度路线纵坡度（）（） 合成坡度：2022-6-5注：积雪地区各级道路的合成坡度应小于或等于注：积雪地区各级道路的合成坡度应小于或等于6 6%。为了保证路面排水，合成坡度的最小值不
22、宜小于为了保证路面排水，合成坡度的最小值不宜小于0.50.5。特别在超高过渡段，合成坡。特别在超高过渡段，合成坡度不宜设计为度不宜设计为0 0，当合成坡度小于，当合成坡度小于0.50.5时，应采取综合排水措施，以保证排水通畅时，应采取综合排水措施，以保证排水通畅。 2022-6-5在进行平曲线设计时，可按下式计算平曲线上允许在进行平曲线设计时，可按下式计算平曲线上允许的最大纵坡：的最大纵坡： 22maxhRiIi 式中：式中：iR平曲线上的允许最大纵坡度（）；平曲线上的允许最大纵坡度（）； Imax最大允许合成坡度（）；最大允许合成坡度（）； ih横向超高坡度（）。横向超高坡度（）。 2022-6-5 各级道路最小合成坡度不宜小于各级道路最小合成坡度不宜小于0.5%。当合成。当合成坡度小于坡度小于0.5时，应采取综合排水措施，以保证路面时，应采取综合排水措施，以保证路面排水畅通。排水畅通。112345678910 1123456789101110.5%10%9.5%9.0%8.0%横坡（%）图4-11 合成坡度临界线图
