纵断面设计-方案1
第4章纵断面设计
（三）凹形竖曲线最小半径和最小长度
设置凹竖曲线的主要目的是缓和行车时的离心力
Lmin
2．当L>ST:
h1
d12 2R
，则d1
2Rh1
h2
d
2 2
2R
，则d
2
2Rh2
ST d1 d2 2R ( h1 h2 )
R
ST2
2( h1 h2 )
最小长度：
Lmin 2(
S 2
S 2
h1 h2 )2 4
最小半径：
Rmin
Lmin
凸形竖曲线最小半径和最小长度 :
竖曲线最小长度相当于各级道路计算行车速度 的3秒行程 。
山区公路可缩短里程，降低造价。
各级公路最大纵坡的规定（表4-3）
设计速度 （km/h）
120 100 80 60 40 30 20
最大纵坡（%）
345
6
7
8
9
城市道路最大纵坡约为按公路设计速度计算的最大纵坡 减少1%
1. 设计速度为120km／h、l00km／h、80km／h 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％。
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。
3. 合成坡度指标的控制作用 ： 控制陡坡与急弯的重合； 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。
▪ 特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%。
一、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．为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵 坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。
纵断面设计的步骤
纵断面设计的步骤纵断面设计是道路工程中不可或缺的环节，它描述了道路沿线的地形变化以及道路的纵向特征。
在进行纵断面设计之前，需要进行详尽的地形测量和确定设计标准，以确保设计的道路满足交通和安全要求。
下面将介绍纵断面设计的主要步骤。
步骤一：确定纵断面起点和终点确定纵断面的起点和终点是设计过程的第一步。
起点通常为接口或交叉路口，而终点则可以是另一个接口或者终点道路。
这一步的目的是确定设计的范围，以便进行后续的设计工作。
步骤二：收集地形数据收集地形数据是纵断面设计的关键步骤之一。
使用地形测量仪器或者无人机等先进的测量工具，对道路沿线的地形进行测量，以获取高程数据。
这些数据将用于绘制纵断面图，并对设计做出影响。
步骤三：绘制纵断面图根据收集到的地形数据，使用计算机辅助设计软件（CAD）或绘图工具，绘制纵断面图。
在纵断面图中，道路的纵向比例通常为1：100或1：200，以便能够清晰可见地显示道路的变化。
纵断面图应包含道路的中心线、纵坡、切坡、挖土和填土等重要信息。
步骤四：确定设计标准和要求在进行纵断面设计之前，需要根据交通规划和设计要求确定道路的设计标准。
这些标准包括道路的纵向坡度、最小半径、最大坡度等。
根据不同的设计要求，纵断面的设计将有所不同。
步骤五：确定纵断面的纵向坡度纵断面的纵向坡度是指道路的纵向变化。
根据设计标准和道路的功能，确定道路的纵向坡度。
通常，道路中心线的纵坡应逐渐降低，以便提供流畅和安全的行车体验。
步骤六：设计挖土和填土区域在绘制纵断面图时，需要根据道路纵向变化确定挖土和填土的区域。
挖土区域通常出现在道路的上坡段，而填土区域则出现在下坡段。
设计挖土和填土区域时，需要考虑土壤的稳定性和排水条件。
步骤七：设计切坡和边沟对于具有较大纵坡的道路，需要设计切坡和边沟以确保道路的稳定性和排水。
切坡是指道路两侧的斜坡，其目的是防止土壤坍塌。
边沟是指道路两侧的开放排水渠，用于排除降水和道路上的积水。
步骤八：进行纵断面的评估和修改在完成纵断面设计后，需要对设计进行评估和修改。
纵断面图设计
JD5 R= Ls=
JD6 R= Ls=
JD5 R= Ls=
4.调坡 调坡主要从以下两方面进行： 1)结合选线意图进行调坡。将试坡线与选线时所考虑的坡度进行 比较，两者应基本相符。若有脱离实际情况或考虑不周现象，则应全 面分析，找出原因，权衡利弊，决定取舍。 2)对照技术标准或规范进行调坡。详细检查设计最大纵坡、坡长 限制、纵坡折减以及平纵线形组是否符合技术标准或规范的要求。 特别要注意陡坡与平曲线、竖曲线与平曲线、桥头接线、路线交叉、 隧道及渡口码头等地方的坡度是否合理，发现问题及时调整修正。 调整坡度线的方法有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减小 纵坡度等。调整时应以少脱离控制点、少变动填挖为原则，以便调整 后的纵坡与试定纵坡基本相符。
“路基横断面透明模板”可用透明描图纸或透明胶片制成， 其上按横断面图的比例绘出路基宽度（挖方路段尚应包括 两侧边沟的宽度）和各种不同坡度的边坡线（上为挖方， 下为填方）。使用时将“路基横断面透明模板”扣在绘好 地面线的横断面图上，使中线重合，根据地面横坡的大小， 上下移动“模板”，使填方和挖方面积大致相等或工程造 价最经济，此时，“模板”上的路基顶面与该中桩的地面 高之间的高差就是经济填挖值。将此值按比例点绘到纵断 面图的相应中桩位置上，即为该断面的“经济点”。纵坡 线通过的经济点越多，则工程量就越少，投资就越省。
JD5 R= Ls=
JD6 R= Ls=
JD5 R=
Ls=
道路的纵坡设计是在全面掌握设计资料的基础上经过多 次方案比较，精心设计才能完成。除以上提到的设计要 求外，纵坡设计还要注意： ①与平面线形的合理组合，以得到较佳的空间组合线形； ②回头曲线路段纵坡的特殊要求； ③大中桥上不宜设置竖曲线，即不宜设变坡点； ④注意交叉口、城镇、大中桥、隧道等地段路线纵坡的特 殊要求。
简述纵断面设计的方法与步骤
简述纵断面设计的方法与步骤纵断面设计是公路设计中的一个重要环节，它是指根据地形地貌、交通需求和工程技术要求，以及相关规范和标准，对公路纵断面进行合理设计和布置的过程。
纵断面设计的方法和步骤主要包括以下几个方面：1.数据收集：首先要收集和整理相关的地形地貌数据，包括地形图、高程数据、地形特征等；同时还需要获取交通流量数据、交通需求情况、设计标准等。
2.地形分析：对收集到的地形地貌数据进行分析，了解地形特征、高差变化情况、倾斜程度等。
根据地形特征，确定设计纵断面原则，如纵坡选择和过坡点的确定等。
3.纵断面起点确定：根据交通流量和道路功能要求，确定纵断面的起点位置。
起点位置一般选在连续缓坡上，使车辆能够适应转向桥梁、隧道等特殊工程的纵坡要求。
4.纵断面分段：根据起点位置和纵坡选择原则，将整个公路纵断面划分为若干个段落，每个段落的坡度、坡长和坡度变化率要保持合理，以满足交通安全和舒适性要求。
5.纵坡设计：根据交通需求和交通流量，结合地形地貌的变化情况，设计纵坡的坡度和坡长。
纵坡设计的目标是保证交通安全和行车舒适性，坡度不宜过大，也不宜过小，既要保证车辆的动力需求，又要满足制动和操控的需要。
6.横坡设计：根据交通安全和排水要求，进行横向坡度的设计。
根据工程技术要求和标准，确定横坡的最大坡度和最小坡度，横坡的设计是为了保证雨水迅速排除，防止积水导致的安全隐患。
7.横断面设计：根据交通流量和道路功能要求，设计道路的车道宽度、人行道宽度、路肩宽度等。
同时，也要考虑道路的绿化和景观设计，保证道路的美观性。
8.技术参数计算：根据设计要求和规范标准，计算并确定纵断面的各项技术参数，包括坡度、坡长、高差、横坡、曲线半径等。
9.综合评价：对设计的纵断面进行综合评价，与相关规范和标准进行对比，检查设计是否满足要求，是否符合交通安全和工程技术要求。
10.优化调整：如果设计存在不合理或不符合要求的地方，需要进行优化调整，重新设计和计算，以达到设计目标和要求。
纵断面设计方法与步骤
纵断面设计方法与步骤1．准备工作纵坡设计前，应根据中桩和水准记录点绘出路线纵断面图的地面线，绘出平面直线、平曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及沿线土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。
2．标注控制点所谓控制点，就是指影响纵坡设计的高程控制点。
“控制点”可分为两类:一类是属于控制性的“控制点”，控制路线纵坡设计时必须通过它或限制从其上方或下方通过。
这类控制点主要有:①路线起、终点；②越岭哑口；③重要桥涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪线的洪水位；⑦隧道进出口；⑧平面交叉和立体交叉点；⑨铁路道口；⑩城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。
第二类是属于参考性的“控制点”，叫经济点。
对于山岭重丘区的公路，除应标出控制性质的“控制点”以外，还应考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点，以降低工程造价。
横断面上的经济点有以下三种情况：1)当地面横坡不大时，可在中桩地面标高上下找到填方和挖方基本平衡的标高，纵坡通过此标高时，在该横断面上挖方数量基本等于填方数量。
该标高为其经济点，如图a）。
2)当地面横坡较陡时，填方往往不宜填稳，有时坡脚伸得较远，采用多挖少填甚至全部挖出路基的方法比砌石护坡经济，这时多挖少填或全挖路基的标高为经济点，如图b）。
3)当地面横坡很陡，无法填方时，需砌筑挡土墙，此时宁愿全部挖出路基或深挖，该全部挖出或深挖路基的标高为其经济点，如图c）。
当地面横坡很陡,必须作挡土墙时,当采用某一设计标高使该断面按1m长度计施工的土石方与挡土墙费用总和最省,该标高为其经济点。
设计时“经济点”通常用“路基横断面透明模板”来确定，如下图所示。
“路基横断面透明模板”可用透明描图纸或透明胶片制成，其上按横断面图的比例绘出路基宽度（挖方路段尚应包括两侧边沟的宽度）和各种不同坡度的边坡线（上为挖方，下为填方）。
使用时将“路基横断面透明模板”扣在绘好地面线的横断面图上，使中线重合，根据地面横坡的大小，上下移动“模板”，使填方和挖方面积大致相等或工程造价最经济，此时，“模板”上的路基顶面与该中桩的地面高之间的高差就是经济填挖值。
第四章纵断面设计1
K5+100.00：位于下半支
①按竖曲线终点分界计算：
横距x2= 5100.00 – 4940.00＝160m
竖距
y2
x22 2R
1602 6.40 2 2000
切线高程 = 427.68 + 0.05×(5100.00 - 5030.00)
= 431.18m
设计高程 = 431.18 – 6.40 = 424.78m
R=3000
R=∞
60m
R=1000
R=∞
图4-12
2、平曲线与竖曲线大小应保持均衡
平曲线与竖曲线其中一方大而平缓，那 么另一方就不要形成多而小。一个长的平曲 线内有两个以上的竖曲线，或一个大的竖曲 线含有两个以上的平曲线，看上去都非常别 扭，如图4－13所示。根据德国的统计资料， 当平曲线半径小于1000m时，竖曲线半径大约 为平曲线半径的10～20倍为好。
（1）要避免使凸形竖曲线的顶部与反向平 曲线的拐点重合。否则，宜出现扭曲的外 观，会使驾驶员操纵失误，产生交通事故；
（2）要避免使凹形竖曲线的底部与反向平 曲线的拐点重合。否则，也宜出现扭曲的 外观，会使路面排水困难，产生积水；
（3）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重合。对凸 形竖曲线引导性差，事故率较高；对凹形竖曲线， 路面排水不良；
3、暗、明弯与凸、凹竖曲线
暗弯与凸形竖曲线组合，以及明弯与凹形 竖曲线组合较为合理，且给人一种平顺舒适的 感觉。平曲线与竖曲线重合是一种理想的组合， 但由于地形等条件限制，这种组合并不是总能 争取得到的。如果平曲线的中点与竖曲线的顶 （底）点位置错开距离不超过平曲线长度的四 分之一时，效果仍然令人满意。但是，如果错 位过大或大小不均衡，就会出现视觉效果很差 的线形。
隧道线路及断面设计及识读—隧道纵断面设计(隧道施工课件)
2.两个关系：曲线半径与视距的关系 超高与隧道断面关系
明暗变化 3.半径不宜小于不设超高的最小曲线半径，并符合视距要求
4.根据停车视距换算不加宽的最小曲线半径。
5.洞口应采用大半径曲线的引线与隧道衔接。
进隧道由明到暗
6.设置曲线有利于司机的“亮适应”。
出隧道由暗到明
隧道平纵断面设计
主要内容
1隧道平面设计
曲线上隧道缺点
曲线隧道设计要点
公路隧道平面线形设计要点
2隧道纵断面设计
坡道形式 坡度大小 坡段长度 坡段间的衔接
设计要素
公路隧道纵断面线形
公路隧道引线的平、纵断面线形
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
一、纵断面设计要素
1.坡道形式 两种：人字坡和单面坡
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
二、公路隧道纵断面线形
坡度以不妨碍排水的缓坡为宜 变坡点设足够的竖曲线 一般纵坡：
2%以下 ，大于3%不可取，规范：一般取3%。 在施工时需要设置不小于0.3%的纵坡（排水）
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
三、公路隧道引线的平、纵断面线形
应当保证有足够的视距和行车安全，尤其在进口一侧，需要在
(3)明线曲线Βιβλιοθήκη 量坡度i允= i限- i曲
？克服曲线阻力
i允－设计中允许采用的最大坡度 i限－按照线路等级规定的限制最大坡度 i曲－曲线阻力折算的坡度折减量
(4)隧道内坡度折减(>400m)
i允=m i限- i曲
（1）湿度大，轮轨粘着系数低 （2）隧道内空气阻力增大
隧道平纵断面设计 - -2隧道纵断面设计
纵断面设计
T L R 2 2 L E 8
几个参数： 前坡，后坡，坡差（正凹负凸）
（1）二次抛物线的基本公式
E
T 2 2R
2 x 设计高程计算： h 2R
对于凸曲线，设计标高=未设竖曲线时的标高-h 对于凹曲线，设计标高=未设竖曲线时的标高+h
X
现行方法
h
X
2.竖曲线的限制因素
2.设置条件
公路：①.高速、一级公路纵坡长度受限 制路段（i＞4% ）。②.V下降到容许速度。 城道：①.快速路及V≥60km/h的主干道， i＞5%的路段。②.大车V下降，80→50、 60→40。③.由于上坡路段混入大型车辆的 干扰降低适行能力时。④.经综合分析认为 设置爬坡车道比降低纵坡经济合理时。 坡车道宽3.5m。
(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。
三、爬坡车道
1.定义
陡坡路段为载重车上坡行驶所设置的专 用附加车道。为了消除陡坡上车辆的坡度阻 力及车辆混合行驶时对快车的行驶自由度限 制等不利影响，宜在陡坡路段增设爬坡车道， 把载重车与小汽车分离，以确保行车安全和 提高路段的通行能力。 但容易造成路线迂 回或路基高填深挖，解决问题的根本是精选 路线，定出纵坡值较小而经济使用的路线。
(2)最大坡长限制 当汽车在坡道上行驶，车速下降到最 低容许速度时所行驶的距离称为最大坡 长限制。①.上坡时，汽车的动力性能 （水箱开锅，爬坡无力）。②.下坡的行 车安全（频繁制动而发热失效）。大于 5%有坡长限制，大于限制坡长应设＜3% 的缓坡。其长度应大于最小坡长。
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纵断面地面高程资料
（桩号范围：K0+000—K1+640）
桩号
地面高程
备注
桩号
地面高程
备注
桩号
地面高程
备注
K0+000
37.0
QD
+560
30.8
+140
37.0
+020
38.4
+580
31.6
+160
37.5
+040
38.5
+600
34.2
+180
38.8
+060
37.1
+900
29.5
+650
21.3
+920
29.4
+660
21.5
+940
29.8
+680
23.0
+960
29.8
+690
24.0
+980
31.1
+700
20.1
K2+000
29.1
+714.359
23.0
+020
27.8
+040
27.2
+060
22.0
+080
22.0
+100
22.0
+120
23.1
+740
35.00
+300
39.5
+188.831
31.3
ZH
+760
34.5
+310
39.5
+200
31.1
+780
34.0
+320
39.58
+210
29.7
+800
34.7
+330
39.0
+220
29.7
+820
35.2
+340
38.8
+230
29.7
+836.038
34.6
ZH
+350
38.8
XX二级公路AB段设计资料
一、平面设计结果
表1平面主点桩号一览表
交点编号
桩号
偏角
主点桩号
ZH
HY(ZY)
QZ
YH(YZ)
HZ
QD
K0+000
JD1
K0+328.209
左
K0+188.831
K0+268.831
K0+305.857
K0+342.883
K0+422.883
JD2
K0+964.787
左
K0+836.038
K0+916.038
K0+961.013
K1+005.988
K1+085.988
JD3
K1+423.040
右
K1+292.754
K1+421.048
K1+549.342
ZD
K2+714.359
二、纵断面变坡点资料
表2变坡点设计资料
桩号
设计标高
竖曲线半径
备注
QD
K0+000
37.0
BPD1
K0+310
+350
28.5
+970
33.8
+470
33.4
+360
28.5
+980
33.8
+480
33.2
+370
28.5
+990
33.8
+490
33.0
+380
28.5
K1+005.988
33.8
YH
+500
33.0
+390
28.5
+020
34.1
+510
32.9
+400
28.5
+030
34.2
+520
32.9
HZLeabharlann +60033.0+520
31.0
+100
35.1
+620
35.0
+540
30.0
+120
35.1
+640
36.0
纵断面地面高程资料
（K1+660—K2+714.359）
桩号
地面高程
备注
桩号
地面高程
备注
桩号
地面高程
备注
K1+660
36.8
+460
25.0
+680
36.6
+480
26.0
+700
36.0
+500
25.2
+720
35.4
+520
23.0
+740
34.9
+540
24.5
+760
33.8
+560
22.8
+780
32.0
+580
22.4
+800
31.0
+600
22.0
+820
26.1
+610
21.8
+840
26.1
+620
20.0
+860
30.2
+630
20.0
+880
29.8
+640
21.2
+140
25.1
+160
28.8
+180
30.8
+200
31.4
+220
30.0
+240
27.4
+260
25.0
+280
24.4
+300
24.4
+320
24.4
+360
25.2
+380
24.8
+400
24.4
+420
24.0
+440
24.0
32.0
8000
BPD2
K1+180
42.0
5000
BPD3
K2+080
26.0
10000
ZD
K2+714.359
23.0
地质概况：砂性土
三、训练要求：
完成：：
1、完成路线纵断面设计图的绘制（A3图幅）；
2、完成纵断面设计高程计算（设计高程保留小数后三位）；
2、完成三个竖曲线路段路基设计高程的计算书。
+620
36.8
+200
39.8
+080
36.5
+640
37.4
+220
40.2
+100
35.4
+660
37.0
+240
39.6
+120
33.6
+680
36.8
+260
39.6
+140
32.9
+700
35.8
+280
39.8
+160
32.0
+720
35.4
+292.754
39.5
ZY
+180
31.5
+240
29.5
+850
34.6
+360
38.7
+250
29.5
+860
34.6
+370
38.5
+260
29.5
+870
34.6
+380
37.8
+268.831
29.5
HY
+880
34.6
+390
37.5
+280
29.5
+890
34.6
+400
36.8
+290
29.3
+900
34.6
+410
36.0
+410
28.5
+040
34.3
+530
32.9
+422.883
28.5
HZ
+050
34.4
+540
32.8
+440
28.5
+060
34.5
+549.342
32.8
YZ
+460
28.5
+070
34.6
+560
32.8
+480
29.5
+080
34.7
+580
32.8
+500
31.4
+085.988