道路勘测设计第三章ppt课件.ppt
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1、道路勘测设计,学时:46学时,第三章 纵断面设计,第一节 概述第二节 汽车动力特性与纵坡第三节 竖曲线第四节 爬坡车道第五节 避险车道第六节 纵断面设计方法及纵断面图,道路纵断面,用曲面沿着道路中线竖向剖面,1 道路纵断面,反映路线在纵断面上的形状、位置和尺寸的图形,2 道路纵断面图,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,3 纵断面设计,3 纵断面设计,道路的性质,1)依据,道路的等级,地形,地质,水文,路基稳定,排水,工程经济性,汽车的动力特性,3 纵断面设计,纵坡的大小,2)任务,纵坡的长短,前后纵坡情况,竖曲线半径大小,与平面线形的组合关系,纵断面线形的几何构成,3 纵断
2、面设计,纵坡合理,3)结果,线形平顺圆滑,行车安全,行车快速,舒适,工程费较省,运营费较少,理想线形,4 道路纵断面图构成,4 道路纵断面图构成,沿中线竖直剖切再行展开的断面,4.1 道路纵断面,一条有起伏的空间线,根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线,4.2 地面线,反映沿着中线地面地形的起伏变化情况线,4 道路纵断面图构成,经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后设计人员定出一条具有规则形状的几何线,4.3 设计线,由路线上各点路基设计高程相连,反映道路路线的起伏变化情况,由直线和曲线组成,4 道路纵断面图构成,4.4 地面高程,中线上地面点高程,4.5 设计高程,一般公路,路
3、基未设加宽超高前路肩边缘的高程,设分隔带公路,一般为分隔带外边缘,4.6 路基高度,横断面上设计高程与地面高程之高差,4 道路纵断面图构成,4.6 路基高度,横断面上设计高程与地面高程之高差,1)路堤,设计高程大于地面高程,2)路堑,设计高程小于地面高程,4 道路纵断面图构成,4.7 坡度,坡度两变坡高差/平距,4.8 坡长,变坡点与变坡点之间的水平距离,4.9 竖曲线,半径,长度,4 道路纵断面图构成,5 纵坡设计的基础知识,路线纵断面线形布置包括路基设计标高、纵坡坡度、变坡点,5.1路基设计标高,1)新建公路的路基设计标高,高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高,二、三、四级公路采
4、用路基边缘标高,在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高,5 纵坡设计的基础知识,5.1路基设计标高,1)新建公路的路基设计标高,2)改建公路的路基设计标高,一般按新建公路的规定办理,也可视具体情况而采用行车道中线处的标高,5 纵坡设计的基础知识,5.1路基设计标高,3)城市道路的路基设计标高,一般指车行道中心标高,5.2 纵坡坡度,纵坡度的表示方式用百分数,上坡为正“+”,下坡为负“-”,5 纵坡设计的基础知识,5.2 纵坡坡度,道路3%的纵坡对汽车行驶不造成困难,小于3%的纵坡应考虑排水问题,应不小于最小纵坡的坡度,大于5%的纵坡应慎重考虑,5.3 变坡点,结合平面线形综合考虑,5
5、 纵坡设计的基础知识,5.4 其他知识,平面设计和纵断面设计应相互配合,路基设计、桥涵设计及其他设计的基础,设计包括纵坡设计和竖曲线设计,纵断面图是道路设计文件的重要内容,6 最大纵坡,指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值,6.1定义,是道路纵断面设计的重要控制指标,6.2作用,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。,6 最大纵坡,汽车的动力特性:汽车在规定速度下的爬坡能力,6.3 影响因素,道路等级:等级高,行驶速度大,要求坡度阻力尽量小,自然条件:海拔高程、气候(积雪寒冷等),坡度大:行车困难,上坡速度低,下坡较危险 山区公路可缩短里程,降低造价,6.4纵
6、坡度大小的优劣,6.5 高原纵坡折减,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,1)原因,位于海拔3000m以上的高原地区,各级公路的最大纵坡值应按表3-3的规定予以折减。折减后若小于4%,则仍采用4%,2) 规范规定,汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统,6 最大纵坡,6.6各级公路最大纵坡,设计速度为120kmh、l00kmh、80kmh的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,最大纵坡值可增加1,公路改建中,设计速度为40kmh、30kmh、20kmh的利用原有公路的路段,经技术经济论证,最大纵坡值可增加1,3
7、 4 5 6 7 8 9,6 最大纵坡,6.7城市道路最大纵坡,海拔30004000m的高原城市的推荐值按表列数值减小1%,积雪寒冷地区最大纵坡推荐值不得超过6,6 最大纵坡,中大型桥梁上的纵坡不宜大于4%,桥头引道的纵坡不宜大于5%,6.8其他说明,位于市镇附近非汽车交通较多路段,桥上及桥头引道的纵坡不宜大于3%,隧道内纵坡不应大于3%,不小于0.3%,紧接隧道口的路线纵坡应与隧道内相同,非汽车交通较多路段,纵坡适当放缓:平原区不大于23%,山岭区不大于45%,7 坡长限制,坡长是纵断面上相邻两变坡点间的长度,7.1坡长,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,7.2坡长限制
8、,最小坡长限制任何路段,最大坡长陡坡路段,7.3 最大坡长,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,1)限制最大坡长的原因,下坡时,则因坡度过陡,坡段过长频繁刹车,影响行车安全,7.3 最大坡长,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,2)最大坡长限制计算与规定,标准中所规定的坡长限制是变坡点间的直线距离,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,7.3 最大坡长,3)标准规定各级公路最大
9、坡长限制,7.3 最大坡长,4)城市道路最大坡长,5)其他规定,高速公路2%的纵坡也不宜过长,公路连续纵坡时,城市道路纵坡超过5%,应设置缓和坡段,7.4 缓和坡段,对于上坡,当陡坡的长度达到限制坡长时,应安排一段缓坡,用以恢复在陡坡上降低的速度,1)作用,对于下坡,如缓坡满足了一定长度,就可不用制动,对操纵起缓冲作用,有利于行车安全,连续上坡(或下坡)时,应在不大于表3.0.17-2所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段,2)标准规定,缓和坡段的纵坡应不大于3,其长度应符合纵坡长度的规定,7.4 缓和坡段,宜设置在直线或较大半径平曲线上,3)设置要求,地形困难时,可设在较小半径平曲线上,但缓坡长
10、度应适当增加,以使缓和坡段端部的竖曲线位于小半径平曲线之外,曲线半径较小时,缓和坡段长度应增加,4)注意事项,回头曲线段不能作为缓和坡段,7.5 最小坡长,纵断面上若变坡点过多,纵向起伏变化频繁影响了行车的舒适和安全,1)规定最小坡长的原因,相邻变坡点之间的距离不宜过短,便插入适当的竖曲线来缓和纵坡的要求,同时也便于平纵面线形的合理组合与布置,最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s15s的行程为宜,2)最小坡长要求,7.5 最小坡长,最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s15s的行程为宜,2)最小坡长要求,3)规范规定,7.5 最小坡长,纵断面上若变坡点过多,纵向起伏变化频繁影响了行车的舒适和
11、安全,1)规定最小坡长的原因,相邻变坡点之间的距离不宜过短,便插入适当的竖曲线来缓和纵坡的要求,同时也便于平纵面线形的合理组合与布置,最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s15s的行程为宜,2)最小坡长要求,7.5 最小坡长,最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s15s的行程为宜,2)最小坡长要求,3)规范规定,7.6 组合坡长,连续陡坡由几个不同受限坡度的坡段组合而成时,应按不同坡度的坡长限制折算确定,超过坡长限制时,应设置缓和坡段,如三级公路 8%-300m 6%-700m 8%(120)+6%(?m)?=(1-120/300)*700=420m,8 最小纵坡,各级公路在特殊情况下容许使用
12、的最小坡度值,8.1定义,0.3%,一般情况下0.5%为宜,8.2最小纵坡值,挖方路段,8.3要求设置最小纵坡的路段,设置边沟的低填方路段,其它横向排水不畅的路段,8 最小纵坡,横向排水不畅路段:长路堑、桥梁、隧道、设超高的平曲线、路肩设截水墙等,8.4适用条件,当必须设计平坡(0%)或小于0.3%的纵坡时,边沟应作纵向排水设计,在弯道超高横坡渐变段上,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,8 最小纵坡,高速公路的路面排水一般采用集中排水的方式,其直坡段或半径大于不设超高最小半径的路堤路段的最小纵坡仍应不小于0.3%。,8.4适用条件,干旱地区,以及横向排水良好、不
13、产生路面积水的路段,也可不受此最小纵坡的限制,当必须设计平坡(0%)或小于0.3%的纵坡时,城市道路可采用锯齿形边沟或其他排水设施,9 平均纵坡,一定长度的路段纵向所克服的高差与路线长度之比,是衡量纵面线形质量的一个重要指标,9.1定义,在山区高差较大地区,尽管最大纵坡、坡长限制、缓和坡段及最短坡长等均满足标准规定,但为了防止交替使用极限长度的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,9.2作用,9 平均纵坡,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
14、起不良后果,9.2作用,二、三、四级公路越岭路线连续上坡(或下坡)路段,相对高差为200500m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5,9.3标准规定,9 平均纵坡,任意连续3km路段平均纵坡不应大于5.5,9.3标准规定,山城道路应控制平均纵坡,越岭路线连续上坡(或下坡)路段,相对高差为200500m时,平均纵坡不应大于4.5;相对高差大于500m时,平均纵坡不应大于4,任意连续3km路段平均纵坡不应大于4.5,10合成坡度,合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度,10.1定义,将合成坡度控制在一定范围内,目的是控制急弯和陡坡的组合,防止
15、车辆在弯道上行驶时由于合成坡度过大而引起的不适和危险,10.2控制合成坡度的目的,10 合成坡度,10.3 合成坡度指标,1)最大允许合成坡度值,最小合成坡度不宜小于0.5%,2)最小合成坡度,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,10.3 合成坡度指标,控制陡坡与急弯的重合,3)合成坡度指标的控制作用,平坡与设超高平曲线的配合问题,当陡坡与小半径平曲线重合时,在条件许可的情况下,以采用较小的合成坡度为宜,10.3 合成坡度指标,特别是下述情况,其合成坡度必须小于8%,3)合成坡度指标的控制作用,在冬季路面有积雪结冰的地区,自然横坡较陡峻的傍山路段,非汽车交通比率高的
16、路段,11 竖曲线,1)竖曲线:纵断面上两个坡段的转折处,为了便于行车用一段曲线来缓和,11.1 定义,2)变坡点:相邻两条坡度线的交点,3)变坡角:相邻两条坡度线的坡角差,通常用坡度值之差代替,用表示,即=i2-i1,11.2 设置竖曲线的理由,主要解决凸形竖曲线处视距不良的问题,1)视距要求,变坡点处用曲线圆滑连接,2)行车平顺要求,使路容不产生突变点、和缓、平顺、逐渐过渡,3)路容美观要求,11 竖曲线,缓冲作用:以平缓曲线取代折线可消除汽车在变坡点的突变,11.3竖曲线的作用,保证公路纵向的行车视距,凸形:纵坡变化大时,盲区较大,凹形:下穿式立体交叉的下线,规范规定采用二次抛物线作为竖
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