Transcript 第四章第一讲

道路勘测设计
第四章
冯晓新
重庆交通职业学院道桥系
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。
2015/4/13
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。
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R=2000 T=78.982 E=1.56
设计线
R=3000 T=100.163 E=1.672
30
28
26
24
22
坡长
20
18
坡度
地面线
16
14
平曲线
20.73
270.0(370.0)
-3.096
240.000
+010
4.802
28.16
坡度(%)
+770
12
3.581
190.0(540.0)
JD2 I-17°40′10.8″(Y) R-2500
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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。
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（1）直线（均匀坡度线） 直线有上坡和下坡之
分，是用坡度和水平长度表示。
（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，其大小用曲线半径和水平长度表示。
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基础知识
路线纵坡度表达方式：
不用角度，而是用%表示。
H2 - H1
H
i 

L
L
i—纵坡，沿前进方向，上坡为“＋”，下坡为“－”，%。
H1、H2—前进方向为序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。
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基础知识
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。
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基础知识
路线纵坡度i(%)：
一般认为道路上３％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３％的纵坡，可以不作特殊考虑，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５％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。
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第二节 纵坡及坡长
纵坡设计的一般要求：
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。
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。
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。
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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。
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。
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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。
2）确定依据：
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、设计速度、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。
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3）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特别是自行车的
行驶要求。
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3% 、4%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。
4）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
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；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3%
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各 级 公 路 最 大 纵 坡
公 路 等 级
高 速 公 路
计算行车速度（km∕h） 120
最大纵坡（%）
表 4-1
一
二
三
四
100
80
60
100
60
80
40
60
30
40
20
4
5
5
4
6
5
7
6
8
6
9
3
注：高速公路受地形条件或其它特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡可增加 1%
城 市 道 路 最 大 纵 坡
表 4-2
计算行车速度（km∕h）
80
60
50
40
30
20
最大纵坡度推荐值（%）
4
5
5.5
6
7
8
最大纵坡度限制值（%）
6
7
8
9
注： ①海拔 3000～4000m 的高原城市道路的最大纵坡度推荐值按表列数值减小 1%。
②积雪寒冷地区最大纵坡度推荐值不得超过6%。
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4）最大纵坡标准：
（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％；但是短于100m的隧道不受
此限制。
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）。
③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4%。
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4）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2％～3％；
山岭、重丘区一般不大于4％～5％。
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5）高原纵坡折减：
《规范》规定：设计速度小于或等于80km/h
位于海拔3000ｍ以上的高原地区的公路，最大纵坡值应按
规定予以折减。折减后若小于4%，则仍采用4%。
高原纵坡折减值
海波高度(m) 3000~4000 4000~5000
1
2
折减值(%)
>5000
3
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理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡：
理想纵坡条件下：载重汽车与小汽车、
理想的最大纵坡i1:
不限长度的最大纵坡
重车与轻车之间的速度差最小，相互
设计车型：载重汽车
i2:
干扰也将最小，道路通行能力大。
在油门全开的情况下，
汽车行驶时，容许速
持续以希望速度v1等
度v2所对应的纵坡i2即
速行驶所能克服的坡
为不限长度的最大纵
汽车在小于或是等于不限长度最大纵
度。
坡
坡上行驶时，汽车初始速度v
低速路：设计车速；
低速路：高限（上
0大于容许
高速路：载重汽车的
限）；
速度时，汽车至多减少到容许速度；
最高速度。
高速路：低限（下
当坡度大于i2时，为防止汽车行驶速度
限）。
低于v2，应对其坡长加以限制。
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最小纵坡：
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
基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最
小纵坡，一般情况下以不小于 0.5%为宜。
当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟
应单独作排水设计。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
超高允许渐变率。
干旱少雨地区最小纵坡不受限制。
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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＜ i1时，缓坡，加速行驶；
当坡度＞ i1时，陡坡，减速行驶，要求
终速度不得低于v2；因此凡是大于i2的
纵坡都应限制其纵坡。
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最小坡长是指纵断面上两个变坡点之间的最小长度。
最小纵坡从如下因素考虑：
①.行车平顺，避免台阶式起伏。
②.方便司机换档。
③.满足设置竖曲线要求，美观.
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各级公路最小坡长
公
路 等 级
表4－3
高 速 公 路
一
二
三
四
计算行车速度（km
∕h）
120 100 80
60 100 60
80
40
60
30
40
20
最 小 坡 长（m） 300 250 200 150 250 150 200 120 150 100 100 60
城市道路纵坡坡段最小长度
表4－4
计算行车速度（km
∕h）
坡段最小长度（m）
80
60
50
40
30
20
290
170
140
110
85
60
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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。
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。
主要表现在：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
是水箱“开锅”，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
至造成车祸。因此，为保证行车的正常与安全，应
对坡长加以限制。
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各级公路纵坡长度限制 （m）
公 路 等 级
高
速 公 路
表4－5
一
二
三
四
计算行车速度
120
100
80
60
100
60
80
3
900
1000
1100
1200
1000
1200
1100
4
700
800
900
1000
800
1000
600
700
800
800
500
600
600
（km∕h）
40
60
30
40
20
900
1100
1000
1100
1100
1200
700
900
800
900
900
1000
700
600
700
700
800
纵
坡
坡
5
6
度
（%）
7
8
9
500
500
600
300
400
200
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注意
1）对于高速公路，即使纵坡为2%，其坡长也不应
过长，以保证车辆运行质量的要求。
2）《标准》规定，当公路上连续上坡或下坡时，应
在不大于表4-5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。
例题：P88
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缓和坡段：
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，《标准》规定缓
和坡段的纵坡应不大于3％，其长度应不小于最
短坡长。
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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
况下，缓和坡段宜设置在平面的直线或较大半径
的平曲线上，以便充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
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。
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平均纵坡：
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，它是衡量线形设计质量的重
要指标之一，即
i平均 
h
L
 100%
式中：Δh―――相对高度 (m) ；
L―――路段长 度 (m) 。
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（1）作用：
①.衡量纵断面线型质量。
②.可供放坡定线参考。
(2）规定
①.越岭线高差200～500m时，i平≤5.5%为宜。
②.越岭线高差＞500m时，i平≤5.0%为宜。
②.任何连续3km内，i平≤5.5%。
④.要考虑公路等级影响。
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《标准》规定：二、三、四级公路越岭路线的平
均坡度，一般以接近5.5％（相对高差为200～500m）
和5.0％（相对高差大于500m）为宜，并注意相连3km
路段的平均纵坡不宜大于5.5％。城市道路的平均纵坡
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％。
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合成坡度：
所谓合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高
横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向。
合成坡度的计算公式为
iH 
2
ic  iz
2
式中：iH―――合成坡度（％）；
iC―――超高横坡度（％）；
iZ―――路线纵坡度（％）
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公路最大合成坡度
公
路
等
级
高 速 公 路
表4－8
一
二
三
四
计算行车速度(km∕
120
100
80
60
100
60
80
40
60
30
40
20
10.0
10.0
10.5
10.5
10.0
10.5
9.0
10.0
9.5
10.0
9.5
10.0
h)
合成坡度（％）
城市道路最大合成坡度
计算行车速度（km∕h）
80
合成坡度（%）
7
60
50
6.5
表4－9
40
30
7
20
8
注：积雪地区各级道路的合成坡度应小于或等于6%。
为了保证路面排水，合成坡度的最小值不宜小于0.5％。特别在超高过渡段，合成坡
度不宜设计为0％，当合成坡度小于0.5％时，应采取综合排水措施，以保证排水通畅。
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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：
iR  I max  ih
2
2
式中：iR―――平曲线上的允许最大纵坡度（％）；
Imax―――最大允许合成坡度（％）；
ih―――横向超高坡度（％）。
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各级道路最小合成坡度不宜小于0.5%。当合成
坡度小于0.5时，应采取综合排水措施，以保证路面
排水畅通。
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10.5%
10%
9.5%
9.0%
8.0%
1
2 3
4 5
6 7
8 9 10 11
横坡（%）
图4-11
合成坡度临界线图
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