《道路工程》第4章 縱斷面設(shè)計(jì)

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1、 道路勘測(cè)設(shè)計(jì) 四川大學(xué)建環(huán)學(xué)院 主講教師:向安田 本章主要內(nèi)容: 一、縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求 二、縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì) 三、豎曲線 四、爬坡車道 五、 合成坡度 六、 縱斷面設(shè)計(jì)方法及表達(dá) 七、 視覺(jué)分析及平縱組合 第四章縱斷面設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù): 1.縱斷面設(shè)計(jì), 2.拉坡設(shè)計(jì), 設(shè)計(jì)成果: 1.縱斷面設(shè)計(jì)圖 , 2.豎曲線表 縱斷面定義: 沿著道路中心線豎直剖切開(kāi)的斷 面即為線路縱斷面 。 繪制縱斷面的目的: 主要反映路線的起伏 、 縱 坡以及與原地面的填挖情況 。 縱斷面設(shè)計(jì): 就是根據(jù)汽車的動(dòng)力特性 、 道路 等級(jí)和自然地形 , 研究道路起伏的坡度和長(zhǎng)度 , 以便達(dá)到行車的安全 、 舒適迅速和經(jīng)

2、濟(jì)合理的 目的 。 線路縱斷面圖 一、縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求 1、 滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 2、 盡量避免使用極限值 3、 縱斷面和地形協(xié)調(diào) 4、 移挖作填 , 填挖平衡 5、 滿足最小填土高度和排水要求 6、 橋頭和交叉口處應(yīng)該平緩 7、 考慮通道和農(nóng)田的要求 二、縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì) 1、最大縱坡 agifD )( )( ifD 1c o s,s i n itg D 稱為動(dòng)力因數(shù),它表征各型汽車在海平面高程上,滿 載情況下,每單位車重克服道路阻力和慣性阻力的性能。 其值與汽車構(gòu)造和行駛速度有關(guān)。 G RTD w 最大縱坡系指各級(jí)道路縱坡的最大限值,是根據(jù) 汽車的動(dòng)力特性、道路等級(jí)、自然條件以及行駛 安全、運(yùn)

3、營(yíng)經(jīng)濟(jì)等因素來(lái)確定的。 s i nc o sIm fD ax 最大爬坡能力 ( 滿載 ) 2 22 Im 2 Im Im 1 1a r c s i n f fDfD axax ax axax tgi ImIm 二、縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì) 為海拔修正系數(shù) 。 在海平面高程上汽車滿載時(shí) =1 G G GG 分別為滿載總重和實(shí)載總重 。 和 海拔大于 3000米按照表格折減,折減后不小于 4%。 海拔高度 H( m) 0 1000 2000 3000 4000 5000 海拔修正 系數(shù) 1.0 0.80 0.78 0.69 0.61 0.53 海拔高度 H系數(shù) 的關(guān)系 海拔高度 ( m) 3000-4000

4、 4000-5000 5000 折減值 ( %) 1 2 3 縱坡的海拔高度折減值 3%、 4%的最大縱坡適合于高速公路和一級(jí)公路以較高 行車速度行駛 , 當(dāng)高速公路受地形條件或其他特殊情況 限制時(shí) , 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證最大縱坡可增加 1% 。 8%、 9%的最大縱坡適合于設(shè)計(jì)速度為 30km/h 的三級(jí) 公路以及設(shè)計(jì)速度為 20km/h 的四級(jí)公路上低速行駛 。 5%、 6% 、 7%的最大縱坡適合于 80km/h 、 60km/h 、 40km/h 的設(shè)計(jì)速度 。 城市道路車行線 、 人行道線應(yīng)與路中心線縱坡相同; 道路縱坡過(guò)大 , 將使臨街建筑物地面標(biāo)高難與人行道 縱坡協(xié)調(diào)而影響街景; 道

5、路縱坡過(guò)大不利于地下管線的敷設(shè) , 如雨污管是重 力管 , 為減小管道縱坡便要增加跌水井的設(shè)備 。 在機(jī)非混合行駛的道路上 , 確定設(shè)計(jì)容許最大縱坡時(shí) , 需考慮非機(jī)動(dòng)車上 、 下坡的安全和爬坡能力 。 適于自行車行駛的縱坡宜在 2 5 以下 。 最大縱坡的總結(jié): A,城市道路為公路按設(shè)計(jì)車速的最大縱坡 -1。 B,大、中橋 4% C,非機(jī)動(dòng)車 2.5%, 2.5%時(shí)有坡長(zhǎng)限制。 D,隧道 3% E, 海拔:公路: 2000m以上, i8% 。 3000m以上,比正常值減 1 3%。 F,高寒冰凍:公路: i8% , 城市道路: i6% 3、理想最大縱坡和不限坡長(zhǎng)的最大縱坡 fDi ifD 1

6、1 11 1V V1低速路為設(shè)計(jì)車速,高速路為載重車的最高速度。理 想最大縱坡固然好但常因地形等條件的制約這種坡 度不是總能爭(zhēng)取到的。實(shí)際上可將 V1降低, i1可以增加 理想最大縱坡是指設(shè)計(jì)車型即載重車在油門全開(kāi) 的情況下,持續(xù)以 Vl等速行駛所能克服的坡度。 i1即為理想的最大縱坡。因?yàn)樵诰哂胁淮笥?i1的坡 道上載重車能以最高速度行駛,這樣,載重車與小客 車、重車與輕車之間的速度差最小,因而相互干擾也 將最小,道路通行能力將最大。 3、理想最大縱坡和不限坡長(zhǎng)的最大縱坡 V2稱容許速度, i2稱為不限坡長(zhǎng)縱坡。 設(shè)計(jì)車速32212 V fDi ifD 22 22 【 例 4-1】 :計(jì)算東

7、風(fēng) EQ 140載重車裝載 75 時(shí),各計(jì)算行車速度理想的最大縱坡 i1和不限 長(zhǎng)度的最大縱坡 i2 4、最小縱坡 為使道路上行車快速、安全和通暢,希望道路縱坡 設(shè)計(jì)的小一些為好。但是在挖方、低填方路段以及 其它橫向排水不暢路段,為保證排水需要,均應(yīng)設(shè) 臵不小于 0.3%的最小縱坡,一般使用 0.5%。當(dāng)必須 設(shè)臵平坡( 0%)或小于 0.3%的縱坡時(shí),其邊溝應(yīng)做 縱向排水設(shè)計(jì)。 5、坡長(zhǎng)限制 凡小于 i1的縱坡均為緩坡,汽車在緩坡上將 加速行駛。 大于 i1為陡坡,汽車減速行駛,初速為 V1, 終速不低于 V2, 大于 i2的縱坡要限制其長(zhǎng)度。 ( 1)最小坡長(zhǎng)的限制 坡長(zhǎng)過(guò)短,變坡點(diǎn)增多,

8、有以下缺點(diǎn): 駕駛者需頻繁換擋; 汽車行駛在連續(xù)起伏地段產(chǎn)生的增重與減重的變 化頻繁,導(dǎo)致乘客感覺(jué)不舒適,車速越高越突出; 相鄰兩豎曲線不易設(shè)臵; 縱面視距難以保證; 影響路容美觀。 考慮因素: .上坡時(shí),汽車的動(dòng)力性能。 .下坡的行車安全。大于 5%有坡長(zhǎng)限制,大于限制坡 長(zhǎng)應(yīng)設(shè) 3%的緩坡。其長(zhǎng)度應(yīng)大于最小坡長(zhǎng)。 (2)最大坡長(zhǎng)限制 定義: 當(dāng)汽車在坡道上行駛,車速下降到最低容許速 度時(shí)所行駛的距離稱為最大坡長(zhǎng)限制。 縱坡越陡,坡長(zhǎng)越長(zhǎng),對(duì)行車的影響表現(xiàn)在: 行車速度顯著下降,甚至要換較低排檔克服坡度阻 力; 易使水箱“開(kāi)鍋”,導(dǎo)致汽車爬坡無(wú)力,甚至熄火; 下坡制動(dòng)次數(shù)頻繁,易使剎車片發(fā)熱

9、而失效,造成 車禍。 【 例 4-2】 以東風(fēng) EQ 140載重車為例、若取 l, f=1.5。計(jì)算從希望速度開(kāi)始,在大于不限長(zhǎng)度的最 大縱披上減速行駛,當(dāng)坡道終點(diǎn)速度下降到容許速度 時(shí)所行駛的距離(即容許最大坡長(zhǎng))。 6、緩和坡段 如前所述,凡大于理想的最大縱披 i1的坡度均屬陡 坡。在縱斷面設(shè)計(jì)中,當(dāng)陡坡大于限制坡長(zhǎng)時(shí),應(yīng) 設(shè) 3%的緩和坡段,其長(zhǎng)度應(yīng)大于最小坡長(zhǎng)。 7、平均縱坡 .越嶺線高差 200 500m時(shí),取 5.5%為宜。 .越嶺線高差 500m時(shí),取 5.0%為宜。 .任何連續(xù) 3km內(nèi), i平 5.5%。 .要考慮公路等級(jí)影響。 定義: 某段路線高差與水平距離之比。 i平 =

10、H/L( %) 作用: .衡量縱斷面線型質(zhì)量。 .可供放坡定線參考。 規(guī)定: 三、豎曲線 定義: 縱斷面上兩縱坡線交點(diǎn)稱為變坡點(diǎn)。在變坡點(diǎn)處, 為保證行車安全、順適以及視距而設(shè)臵的縱向緩和曲線, 即是豎曲線。 豎曲線形式: 二次拋物線 圓曲線 二次拋物線比圓曲線計(jì)算方便,設(shè)計(jì)上多采用,但 仍以豎曲線半徑來(lái)表示。 1.豎曲線的要素計(jì)算 ( 1)二次拋物線的基本公式 幾個(gè)參數(shù): 前坡點(diǎn),后坡點(diǎn),坡差 1221 , iiii ixkxy 2 2 12 ii Lk 1.豎曲線的要素計(jì)算 ( 2)豎曲線要素計(jì)算 22 RLT R xh 2 2 R TE 2 2 8 LE 豎曲線外距 E: 豎曲線上任一點(diǎn)

11、豎距 h: 豎曲線切線長(zhǎng) T: 2.豎曲線設(shè)計(jì)的限制因素 豎曲線的設(shè)計(jì)受眾多因素的限制,其中有三個(gè)因素起 決定性作用。 汽車行駛在豎曲線上時(shí),產(chǎn)生徑向離心力; 這個(gè)力在凹形豎曲線上產(chǎn)生 增重效應(yīng) ,在凸形豎曲 線上產(chǎn)生 減重效應(yīng) ; 這種增重與減重達(dá)到某種程度時(shí),旅客就會(huì)有不舒 適的感覺(jué),同時(shí)對(duì)汽車的懸掛系統(tǒng)也有不利影響; 所以: 確定豎曲線半徑時(shí)要對(duì)離心加速度進(jìn)行控制。 ( 1)緩和沖擊 R v 2 13 22 Vv R 2/2 7 8.0 sm 6.3 2 m i n VR 6.3 2 m i n VL 離心加速度 考慮到不因沖擊而造成不 舒適感,以及視覺(jué)平順 汽車行駛在凸形豎曲線上,如果

12、半徑太小,會(huì)阻擋 司機(jī)的視線。為了行車安全,對(duì)凸形豎曲線的最小半 徑或最小長(zhǎng)度應(yīng)加以限制。 汽車行駛在凹形豎曲線上時(shí),同樣存在視距問(wèn)題。 地形起伏較大地區(qū)的道路,在夜間行車時(shí),若豎曲 線半徑過(guò)小,前燈照射距離近,影響行車速度和安全。 在高速公路及城市道路上有許多跨線橋、門式交通 標(biāo)志及廣告宣傳牌等,如果它們正好處在凹形豎曲線 上方,也會(huì)影響駕駛員的視線。 ( 2)滿足視距的要求 汽車從直坡道行駛到豎曲線上,盡管豎曲線半徑較 大,如其長(zhǎng)度過(guò)短,汽車倏忽而過(guò)旅客會(huì)感到不舒 適。因此,應(yīng)限制汽車在豎曲線上的行程時(shí)間不過(guò) 短,最短應(yīng)滿足 3s行程。 2.16.3m i n VVtL ( 3)時(shí)間行程不

13、過(guò)短 3.凸曲線最小半徑 凸曲線最小長(zhǎng)度或半徑應(yīng)以滿足視距為主。 ( 1) LSt(豎曲線長(zhǎng)度 St(豎曲線長(zhǎng)度 視距) 42 2 2 21 2 m i n TT S hh SL 4 2 m i n TSLR 凸 作為控制 4.凹曲線最小半徑(前燈) 凹曲線最小長(zhǎng)度應(yīng)以滿足兩種視距要求,前燈和跨線橋的 要求。 ( 1) LSt(豎曲線長(zhǎng)度 St(豎曲線長(zhǎng)度 視距) T T S SL 0 5 2 4.05.1 2 m i n 作為控制 T T S SR 0524.05.1 2 凹 5.凹曲線最小半徑(跨線橋) ( 1) LSt(豎曲線長(zhǎng)度 St(豎曲線長(zhǎng)度 視距) 92.26 2 m i n T

14、SL 作為控制 92.26 2 TSR 凹 6.最小豎曲線長(zhǎng)度 2.16.3m i n VVtL 最短應(yīng)滿足 3s行程 豎曲線最小半徑極限值是汽車在縱坡變更處行駛時(shí)為了緩 和沖擊和保證視距所需的最小半徑值。豎曲線半徑一般值 是最小半徑極限值的 1.5 -2.0 倍。 【 例 4-3】 四、爬坡車道 設(shè)臵原因 在縱坡較大的路段,載重車爬坡時(shí)需克服較大的坡度阻 力,使輸出功率與車重之比值降低,車速下降并帶來(lái)不 利影響: 大型車與小汽車的速差變大,超車頻率增加,對(duì)行車 安全不利。 速差較大的車輛混合行駛,必將減小快車的行駛速度, 導(dǎo)致通行能力降低。 為消除上述種種不利影響,在陡坡路段增設(shè)爬坡車道、

15、把載重車從正線車流上分離出去可提高小汽車行駛的 自由度,確保行車安全,增加路段的通行能力。 1.定義: 陡坡路段在正線行車道外為載重車上坡行 駛增加設(shè)臵的專用附加車道。 四、爬坡車道 2.設(shè)臵條件 我剛規(guī)范規(guī)定:高速公路、一級(jí)公路縱坡長(zhǎng)度受限 制的路段,應(yīng)對(duì)載重汽車上坡行駛速度的降低值和 設(shè)計(jì)通行能力進(jìn)行驗(yàn)算。符合以下兩種情況之一者。 可在上坡方向行車道右側(cè)設(shè)臵爬坡車道: 1)沿上坡方問(wèn)載重汽車的行駛速度降低到允許最 低速度以下時(shí) 2)上坡路段的設(shè)計(jì)通行能力小于設(shè)計(jì)小時(shí)交 通流量時(shí)。 城市道路: .快速路及 V60km/h的主干道, i 5%的路段。 .大車 V下降, 8050 、 6040

16、. 上坡路段混入大型車輛的干擾降低通行能力時(shí)。 .經(jīng)綜合分析認(rèn)為設(shè)臵爬坡車道比降低縱坡經(jīng)濟(jì) 合理時(shí)。爬坡車道寬 3.5m。 四、爬坡車道 2.設(shè)臵條件 3.爬坡車道橫斷面設(shè)計(jì) 爬坡車道設(shè)于上坡方向正線行車道 右側(cè) 。 爬坡車道寬度一般為 3.5m(含左側(cè)路緣帶寬度 0.5m。 爬坡車道的路肩和正線一樣仍由硬、土路肩組成。 由于爬坡車道上車的速度較低,硬路肩寬度可不按正 線設(shè)計(jì),一般取 1.0m。土路肩寬度以按正線要求設(shè)計(jì)。 長(zhǎng)而連續(xù)的爬坡車道路肩窄,右側(cè)應(yīng)設(shè)緊急停車帶 4.爬坡車道橫坡設(shè)計(jì) 因?yàn)榕榔萝嚨赖男熊囁俣缺日€小,為了 行車 安全 起見(jiàn),高速公路正線超高坡度與爬坡車道的 超高坡度之間的

17、關(guān)系如表 超高坡度的旋轉(zhuǎn)軸為爬坡車道內(nèi)側(cè)邊緣線。 若爬坡車道位于直線路段,其橫坡度的大小同 正線路拱坡度,采用直線式橫坡、坡向向外。 爬坡車道右側(cè)路肩的橫坡度大小和坡向參照正 線與右側(cè)路肩之間關(guān)系的有關(guān)規(guī)定確定。 5.爬坡車道平面設(shè)計(jì) 起點(diǎn)處漸變段長(zhǎng)度 L1用來(lái)使正線車輛駛離正線而進(jìn)入爬 坡車道,其長(zhǎng)度一般取 45m。 爬坡車道是根據(jù)所設(shè)計(jì)的縱斷面線形繪制出的載重車行 駛速度曲線而找出小于允許最低速度的路段,長(zhǎng)度 L 。 爬坡車道終點(diǎn)處附加長(zhǎng)度 L2用來(lái)供車輛駛?cè)胝€前加速 至允許最低車速所需長(zhǎng)度,其值與附加段的縱坡度有關(guān), 宜控制在 60m以內(nèi)。 考慮與線形的關(guān)系,設(shè)在通視條件好、易辨認(rèn)的地

18、方。 五、合成坡度 路線在平曲線上的最大坡度縱坡與超高橫坡組 合后形成的最大坡度,即合成坡度。 22 zhH iii 汽車行駛在道路彎道上,如果縱坡大而曲線半徑 小時(shí),由于離心力作用會(huì)給汽車行駛造成危險(xiǎn)。為防 止汽車沿合成坡度方向滑移,應(yīng)將超高橫坡與縱坡的 合成坡度控制在一定的范圍之內(nèi),以避免合成坡度過(guò) 大而引起的橫向滑移和行車危險(xiǎn)。 在陡坡與小半徑平曲線相重疊時(shí),在條件許可的 情況下,以采用較小的合成坡度為宜。在冬季路面有 積雪、結(jié)冰的地區(qū),自然橫坡較陡峻的傍山路段,合 成坡度必須小于 8%。 22 hHZ iii 如果合成坡度超過(guò)最大容許值時(shí),可減少縱坡或者加 大平曲線半徑以減小橫坡,或者

19、兩方面同時(shí)減小; 無(wú)論縱坡還是橫坡采用最大值,允許另一方采用不大 于 2%的緩坡,同時(shí)最小合成坡度不宜小于 0.5%; 在超高過(guò)渡的變化處,合成坡度不應(yīng)設(shè)計(jì)為 0%; 合成坡度小于 0.5%時(shí),應(yīng)采取綜合措施保排水通暢。 六、縱斷面設(shè)計(jì)方法及表達(dá) 1.縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求 縱斷面的設(shè)計(jì)總要求: 保證行車的平順、安全及汽車運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì); 路基和構(gòu)造物具有足夠的穩(wěn)定性; 使道路建筑費(fèi)最低 。 縱斷面設(shè)計(jì)的具體要求: ( 1)應(yīng)滿足縱坡及豎曲線的各項(xiàng)規(guī)定(縱坡限值、坡 長(zhǎng)限值、豎曲線最小半徑及豎曲線最小長(zhǎng)度等)。 ( 2)縱坡應(yīng)盡量平緩、起伏不宜過(guò)大和頻繁;變坡點(diǎn) 處盡量設(shè)臵大半徑豎曲線,盡量避免極限

20、縱坡值;緩和 段配合地形布設(shè)埡口處縱坡盡量放緩;越嶺線應(yīng)盡量避 免設(shè)臵反坡段。 ( 3)設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)結(jié)合沿線自然條件如地形、土壤,水文、 氣候等因素綜合考慮。 ( 4)應(yīng)與平面線形和周圍的景觀相協(xié)調(diào),即應(yīng)考慮人體 視覺(jué)心理上的要求,按照平豎曲線相協(xié)調(diào)及半徑均衡原則, 來(lái)確定縱斷面的設(shè)計(jì)線。 ( 5)應(yīng)爭(zhēng)取填挖平衡,盡量移挖作填。 ( 6)依路線的性質(zhì)要求,適當(dāng)照顧當(dāng)?shù)孛耖g運(yùn)輸工具、 農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)田水利等方面的要求。 ( 7)城市道路的縱坡設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定,還應(yīng)考慮 沿線兩側(cè)街坊地坪標(biāo)高及保證地下管線最小覆土深度要求。 一般應(yīng)使側(cè)石頂面標(biāo)高低于兩側(cè)街坊或建筑物的地坪標(biāo)高 2.縱斷面設(shè)計(jì)要點(diǎn) 縱

21、斷面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容: 根據(jù)道路等級(jí)、沿線自然條件和構(gòu)造物控制標(biāo)高等, 確定路線合適的標(biāo)高、各坡段的縱坡度和坡長(zhǎng),并設(shè) 計(jì)豎曲線。 ( 1)關(guān)于縱坡極限值的運(yùn)用 根據(jù)汽車動(dòng)力特性和考慮經(jīng)濟(jì)等因素制定的極限值, 設(shè)計(jì)時(shí)不可輕易采用,應(yīng)留有余地。 在受限制較嚴(yán),如越嶺線為爭(zhēng)取高度、縮短路線長(zhǎng)度 或避開(kāi)艱巨工程等,才有條件地采用。 好的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量使駕駛員有足夠的安全感、舒適感和 視覺(jué)上的美感(可通過(guò)透視圖檢驗(yàn))。 一般講,縱坡緩些為好,但為了路面和邊溝排水,最 小縱坡不應(yīng)低于 0.3% 0.5%。 坡長(zhǎng) 是指縱斷面兩相鄰變坡點(diǎn)之間的水平距離。 坡長(zhǎng)不宜過(guò)短,以不小于計(jì)算行車速度 9秒的行程為宜。 對(duì)連

22、續(xù)起伏的路段,坡度應(yīng)盡量小,坡長(zhǎng)和豎曲線應(yīng) 爭(zhēng)取到極限最小值的一倍或二倍以上,以避免: 出現(xiàn)鋸齒形的縱斷面,影響行車視距; 使增重與減重變化太頻繁; 影響路容美觀。 ( 2)關(guān)于最短坡長(zhǎng) 平原、微丘地形 的縱坡應(yīng)均勻平緩,注意保證最小填 土高度和最小縱坡的要求。 丘陵地形 應(yīng)避免過(guò)分遷就地形而起伏過(guò)大,注意縱坡 應(yīng)順適不產(chǎn)生突變。 山嶺、重丘地形 的沿河線應(yīng)盡量采用平緩縱坡,坡長(zhǎng) 不應(yīng)超過(guò)限制長(zhǎng)度,縱坡不宜大于 6%,注意路基控制 標(biāo)高的要求。 越嶺線 的縱坡應(yīng)力求均勻,盡量不采用極限或接近極 限的坡度,更不宜在連續(xù)采用極限長(zhǎng)度的陡坡之間夾 短的緩和坡段。一般不應(yīng)設(shè)臵反坡。 山脊線和山腰線 除

23、結(jié)合地形不得已時(shí)采用較大縱坡外, 在可能條件下縱坡應(yīng)緩些。 ( 3)各種地形條件下的縱坡設(shè)計(jì) 豎曲線應(yīng)盡量選用較大半徑為宜; 當(dāng)受限制時(shí)可采用一般最小值,特殊困難方可用極限 最小值。 有條件時(shí),宜按視覺(jué)要求的最小豎曲線半徑取值。 相鄰兩個(gè)同向凹形或凸形豎曲線,特別是同向凹形豎 曲線之間,如直坡段不長(zhǎng)應(yīng)合并為單曲線或復(fù)曲線, 避免出現(xiàn) 斷背曲線 。 相鄰反向豎曲線之間,為使增重與減重間和緩過(guò)渡, 中間最好插入一段直坡段。若兩豎曲線半徑接近極限 值時(shí),這段直坡段至少應(yīng)為計(jì)算行車速度的 3s行程。當(dāng) 半徑比較大時(shí),亦可直接連接。 ( 4)關(guān)于豎曲線半徑的選用 ( 5)關(guān)于相鄰豎曲線的銜接 3、縱斷面

24、設(shè)計(jì)步驟 ( 1) 準(zhǔn)備工作 縱坡設(shè)計(jì)(俗稱拉坡)之前在厘米繪圖紙上,按比例 標(biāo)注里程樁號(hào)和標(biāo)高,點(diǎn)繪地面線,填寫有關(guān)內(nèi)容。 ( 2)標(biāo)注控制點(diǎn)及其高程 控制點(diǎn): 路線起、終點(diǎn),越嶺埡口,重要橋涵,地質(zhì) 不良地段的最大填土高度,最大挖深,沿溪線的洪水 位,隧道進(jìn)出口,平面交叉和立體交叉點(diǎn),鐵路道口, 城鎮(zhèn)規(guī)劃控制標(biāo)高等。 山區(qū)道路 還有根據(jù)路基填挖平衡關(guān)系控制點(diǎn),稱為 “經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”。 ( 3)試坡與調(diào)整: 在已標(biāo)出 “ 控制點(diǎn) ” 、 “ 經(jīng)濟(jì)點(diǎn) ” 的縱斷面圖上,根據(jù)技術(shù)指標(biāo)、地面起伏變化,本著 以 “ 控制點(diǎn) ” 為依據(jù),照顧多數(shù) “ 經(jīng)濟(jì)點(diǎn) ” 的原則, 在這些、點(diǎn)位間進(jìn)行穿插與取直,試走

25、出若干直坡線。 然后對(duì)照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查各設(shè)計(jì)的直坡方案的最大縱坡、 最小縱坡、坡長(zhǎng)限制等是否滿足規(guī)定,平、縱組合是 否適當(dāng),以及路線交叉、橋隧和接線等處的縱坡是否 合理,若有問(wèn)題應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。 調(diào)整方法 是對(duì)初定坡度 線平抬、平降、延伸、縮短或改變坡度值。 對(duì) 各種可能坡度線方案 反復(fù)比較,最后定出既符 合 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ,又滿足控制點(diǎn)要求,且土石方較省的設(shè) 計(jì)線作為初定坡度線,并將前后坡度線延長(zhǎng)交匯出變 坡點(diǎn)的初步位臵。 ( 4)核對(duì): 選擇有控制意義的 重點(diǎn)橫斷面 ,如高填深 挖、地面橫坡較陡路基、擋土墻、重要橋涵以及其它 重要控制點(diǎn)等,在縱斷面圖上直接讀出對(duì)應(yīng)樁號(hào)的填、 挖高度,用“模板”在橫斷

26、面圖上“戴帽子”,檢查 是否填挖過(guò)大、坡腳落空或過(guò)遠(yuǎn)、擋土墻工程過(guò)大、 橋梁過(guò)高或過(guò)低、涵洞過(guò)長(zhǎng)等情況,若有問(wèn)題應(yīng)及時(shí) 調(diào)整縱坡。在橫坡陡峻地段核對(duì)更顯重要。 ( 5)定坡: 經(jīng)調(diào)整核對(duì)無(wú)誤后,逐段把直坡線的坡度 值、變坡點(diǎn)樁號(hào)和標(biāo)高確定下來(lái)。 ( 6)設(shè)臵豎曲線: 拉坡時(shí)已考慮了平、縱組合問(wèn)題, 此步根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、平縱組合均衡等確定豎曲線半徑, 計(jì)算豎曲線要素。 4、縱斷面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) ( 1)設(shè)臵回頭曲線地段,拉坡時(shí)應(yīng)按回頭曲線技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)先定出該地段的縱坡,然后從兩端接坡,應(yīng)注意在 回頭曲線地段不宜設(shè)豎曲線。 ( 2)大、中橋上不宜設(shè)臵豎曲線,橋頭兩端豎曲線的 起、終點(diǎn)應(yīng)設(shè)在橋頭 10m以

27、外。 ( 3)小橋涵允許設(shè)在斜坡地段或豎曲線上,為保證行 車平順,應(yīng)盡量避免在小橋涵處出現(xiàn)“駝峰式”縱坡。 4、縱斷面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) ( 4)注意平面交叉口縱坡及兩端接線要求。道路與道 路交叉時(shí),一般宜設(shè)在水平坡段,其長(zhǎng)度應(yīng)不小于最 小坡長(zhǎng)規(guī)定。兩端接線縱坡應(yīng)不大于 3%,山區(qū)工程艱 巨地段不大于 5%。 ( 5)拉坡時(shí)如受“控制點(diǎn)”或“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”制約,導(dǎo)致 縱坡起伏過(guò)大,或土石方工程量太大,經(jīng)調(diào)整仍難以 解決時(shí),可用紙上移線的方法修改原定縱坡線。 方法: 按理想要求定出新的縱坡設(shè)計(jì)線,然后找出對(duì) 應(yīng)新設(shè)計(jì)線的填、挖高度,用“模板 在橫斷面上以新 填、挖高度左右移動(dòng),定出適宜的中線位臵,若為實(shí) 地

28、定線時(shí)還應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)改線。這種方法在山區(qū)和丘陵區(qū) 道路的縱坡設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到。 七、視覺(jué)分析及平縱組合 為保證汽車行駛的安全與舒適,應(yīng)把道路平、縱、橫 三面結(jié)合作為立體線形來(lái)分析研究。平面與縱面線形 的協(xié)調(diào)組合將能在視覺(jué)上自然地誘導(dǎo)司機(jī)的視線,并 保持視覺(jué)的連續(xù)性。 一)平、縱線形組合設(shè)計(jì) 當(dāng)計(jì)算行車速度大于或等于 60km小時(shí),必須注重平、 縱的合理組合; 計(jì)算行車速度小于 40km小時(shí),在保證行駛安全的前 提下,正確地運(yùn)用線形要素規(guī)定值,力求做到各種線 形要素的合理組合,盡量避免和減輕不利組合; 平、縱線形組合設(shè)計(jì)是指在滿足汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)要 求前提下,研究 線路 如何滿足視覺(jué)和心理方面的連續(xù)、

29、 舒適、與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)以及良好的排水條件。 1、平、縱組合的設(shè)計(jì)原則 ( 1)應(yīng)在視覺(jué)上能自然地引導(dǎo)駕駛員的視線,并保持 視覺(jué)的連續(xù)性。任何使駕駛員感到茫然、迷惑或判斷 失誤的線形,必須盡力避免。在視覺(jué)上能否自然地誘 導(dǎo)視線,是衡量平、縱線形組合的 最基本問(wèn)題 。 ( 2)注意保持平、縱線形的技術(shù)指標(biāo)大小應(yīng)均衡。它 不僅影響線形的平順性,而且與工程費(fèi)用相關(guān)。對(duì)縱 面線形反復(fù)起伏,在平面上卻采用高標(biāo)準(zhǔn)的線形是無(wú) 意義的。反之亦然。 ( 3)選擇組合得當(dāng)?shù)暮铣善露?,以利于路面排水和?車安全。 ( 4)注意與道路周圍環(huán)境的配合。它可以減輕駕駛員 的疲勞和緊張程度,并可起到引導(dǎo)視線的作用。 2、平

30、曲線與豎曲線的組合 ( 1) 平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合(平豎曲線頂點(diǎn)重 合) ,且平曲線應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線 這種組合是使平曲線和豎曲線對(duì)應(yīng),最好使豎曲線的 起終點(diǎn)分別放在平曲線的兩個(gè)緩和曲線內(nèi),即所謂的 “平包豎”。為平曲線與豎曲線相互重合的透視形狀。 這種立體線形不僅能起誘導(dǎo)視線的作用,而且可取得 平順而流暢的效果。 對(duì)于等級(jí)較高的道路應(yīng)盡量做到這種組合,并使平、 豎曲線半徑都大一些才顯得協(xié)調(diào),特別是凹形豎曲線 處車速較高,二者半徑更應(yīng)該大一些。 ( 2) 平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持均衡。平曲線和豎曲 線其中一方大而平緩,那么另一方就不要形成多而小。 一個(gè)長(zhǎng)的平曲線內(nèi)有兩個(gè)以上豎曲線,或一個(gè)大的豎

31、 曲線含有兩個(gè)以上平曲線,看上去非常別扭。根據(jù)德 國(guó)計(jì)算統(tǒng)計(jì),平曲線半徑小于 1000m,豎曲線半徑為平 曲線半徑的 10 20倍時(shí),便可達(dá)到均衡的目的。 過(guò)大或大小不均衡就會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)效果很差的線形。 ( 3) 暗彎(不在視線范圍內(nèi)必須到近彎處才看得 到 )、明彎(視線范圍內(nèi) )與凸、凹豎曲線。暗彎 與凸形豎曲線及明彎與凹形豎曲線的組合是合理的, 悅目的。對(duì)暗與凹、明與凸的組合,當(dāng)坡差較大時(shí), 會(huì)給人留下舍坦坡、近路不走,而故意爬坡、繞彎的 感覺(jué)。此種組合在山區(qū)難以避免,只要坡差不大,矛 盾也不很突出。 ( 4) 平、豎曲線應(yīng)避免的組合。 平、豎曲線重合是一種理想的組合,但由于地形等條 件限制

32、,這種組合往往不是總能爭(zhēng)取到的。如果平曲 線的中點(diǎn)與豎曲線的頂(底)點(diǎn)位臵錯(cuò)開(kāi)不超過(guò)平曲 線長(zhǎng)度的四分之一時(shí),仍然可以獲得比較滿意的外觀。 但是,如果錯(cuò)位過(guò)大或大小不均衡就會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)效果 很差的線形。 避免凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部與反向平 曲線的拐點(diǎn)重合。二者都存在不同程度的扭曲外觀; 前者會(huì)使駕駛員操作失誤引起交通事故;后者雖無(wú)視 線誘導(dǎo)問(wèn)題,但路面排水困難,易產(chǎn)生積水。 小半徑豎曲線不宜與緩和曲線重疊。對(duì)凸形豎曲線誘 導(dǎo)性差,事故率較高;對(duì)凹形豎曲線路面排水不良。 計(jì)算行車速度 40km/h的道路,應(yīng)避免在凸形豎曲線 頂部或凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線。前者失 去引導(dǎo)視線的作

33、用,駕駛員須接近坡頂才發(fā)現(xiàn)平曲線, 導(dǎo)致不必要的減速或交通事故;后者會(huì)出現(xiàn)汽車高速 行駛時(shí)急轉(zhuǎn)彎,行車不安全。 總結(jié): 如上圖,豎曲線的起終點(diǎn)最好分別放在平曲線 的兩個(gè)緩和曲線內(nèi),其中任一點(diǎn)都不要放在緩和曲線 以外的直線上,也不要放在圓弧段之內(nèi)。若平、豎曲 線半徑都很大,則平、豎位臵可不受上述限制;若做 不到平、豎曲線較好的組合,寧可把二者拉開(kāi)相當(dāng)距 離,使平曲線位于直坡段或豎曲線位于直線上。 平面長(zhǎng)直線與縱面的直坡線配合,對(duì)雙車道道路超車 方便,在平坦地區(qū)易與地形相適應(yīng),但行車單調(diào)乏味, 易疲勞。 直線上一次變坡是很好的平、縱組合,從美學(xué)觀點(diǎn)講 以包括一個(gè)凸形豎曲線為好,而包括一個(gè)凹形曲線次

34、 之; 直線中短距離內(nèi)二次以上變坡會(huì)形成反復(fù)凸凹的“駝 峰”和“凹陷”,看上去線形既不美觀也不連貫,使 駕駛員的視線中斷。 3、直線與縱斷面的組合 因此 ,只要路線有起有伏,就不要采用長(zhǎng)直線,最好 使平面路線隨縱坡的變化略加轉(zhuǎn)折,并把平、豎曲線 合理地組合。但要避免駕駛員一眼能看到路線方向轉(zhuǎn) 折兩次以上或縱坡起伏三次以上。 修建道路會(huì)對(duì)自然景觀產(chǎn)生影響甚至破壞作用。而道 路兩側(cè)的自然景觀反過(guò)來(lái)又會(huì)影響駕駛員的視覺(jué)、心 理以及行車操作。 平、縱線形組合必須是在充分與道路所經(jīng)地區(qū)的景觀 相配合的基礎(chǔ)上進(jìn)行。否則,即使線形組合滿足有關(guān) 規(guī)定也不一定是良好設(shè)計(jì)。對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō),只有看 上去具有滑順優(yōu)美

35、的線形和景觀,才能稱為舒適和安 全的道路。 道路景觀工程包括內(nèi)部協(xié)調(diào)和外部協(xié)調(diào)兩方面。內(nèi)部 協(xié)調(diào)主要指平、縱線形視覺(jué)的連續(xù)性和立體協(xié)調(diào)性; 外部協(xié)調(diào)是指道路與兩側(cè)坡面、路肩、中間帶、沿線 設(shè)施等的協(xié)調(diào)。線形與景觀配合應(yīng)遵循一下原則: 4、平、縱線形組合與景觀的協(xié)調(diào)配合 ( 1)應(yīng)在道路的規(guī)劃、選線、設(shè)計(jì)、施工全過(guò)程中重 視景觀要求。尤其在規(guī)劃和選線階段,比如對(duì)風(fēng)景旅 游區(qū)。自然保護(hù)區(qū)、名勝古跡區(qū)、文物保護(hù)區(qū)等景點(diǎn) 和其它特殊地區(qū),一般以繞避為主。 ( 2)盡量少破壞沿線自然景觀,避免深挖高填。比如 沿線周圍的地貌。地形、天然樹(shù)林。池塘。湖泊等。 橫面設(shè)計(jì)要使邊溝造型和綠化與現(xiàn)有景觀相適應(yīng),彌

36、補(bǔ)必要填挖對(duì)自然景觀的破壞。 ( 3)應(yīng)能提供視野的多樣性,力求與周圍的風(fēng)景自然 地融為一體。充分利用自然風(fēng)景區(qū)如孤山、湖泊、大 樹(shù)等,或人工建筑物如水壩、橋梁、高煙囪、農(nóng)舍等, 或在路旁設(shè)臵一些設(shè)施,以消除單調(diào)感,并使道路與 自然密切結(jié)合。 ( 4)可采用修整、植草、種樹(shù)等措施加以補(bǔ)救。 ( 5)條件允許時(shí),適當(dāng)放緩邊坡或?qū)⑵渥兤曼c(diǎn)修整 圓滑,使邊坡接近于自然地面形狀,增進(jìn)路容美觀。 ( 6)應(yīng)進(jìn)行綜合綠化處理,避免形式和內(nèi)容上的單 一化,將綠化視作引導(dǎo)視線、點(diǎn)綴風(fēng)景以及改造環(huán)境 的一種技術(shù)措施進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。 二)用透視圖來(lái)檢查線形設(shè)計(jì)及組合情況 透視圖: 是根據(jù)道路的平面線形、縱斷面線形及

37、道路 的橫斷面設(shè)計(jì)資料,繪制出駕駛?cè)藛T在不同樁號(hào)處注 視前方道路時(shí)映入眼簾的可見(jiàn)圖景。 透視圖功能: 判斷路線平縱線形是否協(xié)調(diào), 道路與景觀的配合是否適當(dāng), 曲線之間的連接是否平順, 道路的走向是否清楚, 通視條件是否良好等。 透視圖分類: 路線概略透視圖; 包含適當(dāng)?shù)匦渭暗匚锏娜巴敢晥D; 全景透視圖經(jīng)過(guò)渲染處理后的具真實(shí)感的透視圖。 1)、路線概略透視圖 這種透視圖只繪出道路中心線和路基路面的邊線,一 般有五根線,這種透視圖繪制簡(jiǎn)單迅速,目前一般 CAD系統(tǒng)均應(yīng)具備此功能,主要是在進(jìn)行平、縱、橫 設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)檢查使用,雖然簡(jiǎn)單但可以有效解決平縱 組合方面的問(wèn)題,所以線位透視圖也成為高等級(jí)公路 初步設(shè)計(jì)中的重要的文件之一。 2)、全景透視圖 如果將道路兩側(cè)的地形繪制出來(lái),就形成了全景透視 圖,不僅能反映道路線形的優(yōu)劣,而且可以檢查與周 圍景觀的配合情況,隨著數(shù)字地形模型的應(yīng)用,道路 全景透視圖的繪制已經(jīng)比較方便了,圖為一公路的全 景透視圖。 3)、真實(shí)感的透視圖 這種透視圖的制作難度較大,需要先建立模型,再進(jìn) 行渲染而成,主要應(yīng)用于方案評(píng)價(jià)和匯報(bào),圖為一公 路的具有真實(shí)感的透視圖。 全景透視圖 具有真實(shí)感的透視圖

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