道路纵断面设计
道路勘测第四章纵断面设计
特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%。
①在冬季路面有积雪结冰的地区；
②自然横坡较陡峻的傍山路段；
③非汽车交通比率高的路段。
例如：某二级公路，有一平曲线半径为250m，超高横坡为 8%，该路段纵坡度为4.8%，则合成坡度为
I ih2 i2 0.082 0.482 9.33% 9%
四、最小纵坡
最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小 坡度值。 最小纵坡值：0.3%，一般情况下0.5%为宜。 适用条件：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。 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。 干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。
Lmin
V 3.6
t
V 1.2
则
Rmin
Lmin
V
1.2
3．满足视距的要求： 凸形竖曲线：坡顶视线受阻 凹形竖曲线：下穿立交
（二）凸形竖曲线最小半径和最小长度
凸形竖曲线最小长度应以满足视距要求为主。
按竖曲线长度L和停车视距ST的关系分为两种情况。 1．当L<ST时：
h1
d12 2R
九、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．纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过 于频繁。
尽量避免采用极限纵坡值。
合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的
陡坡夹最短长度的缓坡。
连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。
道路纵断面设计
(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。
150 120
100
60
(m)
二.坡长设计
2、最大坡长的限制
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 对陡坡的坡长加以限制。
3.1 概述
（1）直线（均匀坡度线） 直线有上坡和下坡之 分，是用高差和水平长度表示的。
（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，其大小用半径和水平长度(曲线长度)表 示。
3.1 概述
地面标高：中线上各桩点的高程连线，反映地面的 起伏变化情况。
一.坡度设计 2、最大纵坡
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。
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、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。
二.坡长设计——最小坡长和最大坡长 1、最短坡长的限制
最短坡长是指纵断面上两个变坡点之间的最小长度。
道路纵断面基本概念与设计
二、路线纵断面图构成：
地面线：根据中线上各桩点的高程点绘的一条不规则的折线； 设计线：路线上各点路基设计高程的连线。
三、路基设计标高(design elevation of subgrade) 1.新建公路：
① 高速、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时则是指设置超高加宽之前 该处标高；
1100 900 700 500
30
1100 900 700 500 300
20
1200 1000 800 600 400 200
连续上坡或下坡时，应在不大于规定的限制纵坡长度范围 内，设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于3% ，其长度 应符合最小纵坡长度的规定。
3.组合坡长
当连续陡坡是由几个不同受限坡度值的坡段组合而 成时，应按不同坡度的坡长限制折算确定。
3.平均纵坡
1.定 义
一定长度的路段纵向所克服的高差与路线长度之比。 它是衡量纵面线形质量的一个重要指标。
2.作 用
ip
H L
（1）在山区高差较大地区，为了防止交替最大纵坡 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。
（2）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，也易引起不良后果。
例：三级公路 8%纵坡 长度120米 最大坡长限制300米 120/300=2/5 ✓ 相邻坡段纵坡7%（最大坡长限制500米） 坡长500×（1－2/5)=300米 ✓ 或相邻坡段纵坡6%（最大坡长限制700米） 坡长700× （1－2/5)=420米
道路勘测设计-纵断面设计
F/G为单位车重所受到的离心力，参考有关资料取F/G=0.028，代
入得
Rmin=V2/3.6
② 考虑夜间行车前灯照射角的影响
在竖曲线上，设竖曲线长大于视距长， 知竖距Y=S2/2R且Y= h0+ S·tanα
S2 R
2(h0 S tan)
取h0=0.75m，α=1°，则Rmin=S2/（1.5+0.0349S） 1
O
因变坡角很小，近似认为折线CP1P2D的总长度等于竖曲线长度L，则 P1P2=L/2，而L= R·ω，则
S
AP1
P2 B
P1 P2
d1
d2
R 2
( S
d1
d 2 )2 R
2
R凸
2
S
(
d1
d
2
)
2
3. 竖曲线
（4）竖曲线设计示例
▪ 设计速度为80km/h的某公路一变坡点桩号为K20+100，变
公路 设计速度（km/h）
120 100
80
60
40
30
20
最小坡长（m）
300 250 200 150 120 100
60
城市 设计速度（km/h）
80
60
50
40
30
20
道路
最小坡长（m）
290 170 140 110
85
60
标准中规定坡长限制指的是变坡点间的直线距离。
2. 纵坡及坡长设计
（8）最大坡长限制
(z A
l i1 )
1 2R
(
x
2 A
2xA
l
l
2
)
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。
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。
道路交通道路平面和纵断面设计
四、曲线的超高与加宽
（一）超高
当曲线受地形、地物限制， 选用不设超高的半径十 分困难时，为保证车辆 能以设计车速行驶，可 以在曲线上设置超高。
1、超高横坡度
2、超高缓和段
超高缓和段是由直线段上的双坡横断面过渡到具有完全超高的单坡横断 面的路段。超高缓和段的长度按下式计算：
超高缓和段不宜过短，否则会发生侧向摆动，行车不十分稳定。一般，超高 缓和段的长度最好不小于15~20m。
– 汽车行驶轨迹是一条连续的圆滑曲线，并且轨迹的曲率、曲率 变化率都是连续的。
– 如果汽车前轮转角为α ，汽车前后轴距离为L，则汽车轨迹半 径可近似地用r=L/α 表示。轨迹曲线的半径由r=∞ 变到r=R, 或者由r=R变到r=∞ ，是一条缓和的曲线。
– 缓和曲线可以采用不同形式的曲线，如回旋线（螺旋线）、三 次抛物线、双纽线、多心复曲线等
倒的危险。 一般多以μ=0.15为最大控制数值。
3、运营经济要求
为了减少轮胎和燃料的消耗曲线半径也 不应太小，以免轮胎在牵引力与横 向力共同作用下发生很大的横移偏 转角δ 。
当δ <1˚ 时，相当μ=0.1，燃料额外消耗为
10%~12%；当δ=1.8˚ 时，相当μ=0.16，
燃料额外消耗将达到40%，轮胎消耗速度比 正常速度加快一倍。
• 2），将路中线保持在原有高度位置 上，绕路中线旋转。
（二）加宽
机动车辆在曲线上行驶时，为保证 车辆不侵占相邻车道，要将行车部 分加宽。
e为双车道加宽值
前述公式未考虑行驶车辆摆动幅度在曲线曲线上的变化，即未 考虑车道加宽与行车速度的关系。因此，引用一个经验修正值， 即双车道行车部分的宽度B为：
μ为横向力系数，其意义为单位 车重的横向力。
公路勘测设计 纵断面设计
三、公路竖曲线设计
(一)竖曲线设计基本知识
1、纵断面上相邻两条纵坡线相交的转折处，为了行车
平顺用一段曲线来缓和，这条连接两纵坡线的曲线叫竖曲 线。
2、为方便设计和计算，竖曲线的形状一般采用二次 抛物线形式。
《公路勘测设计》
三、公路竖曲线设计
3、转坡角
纵断面上相邻两条纵坡线相交形成转坡点，其相交角 用转坡角表示。
Q
l
xA
h
Y L
TB M
O E ω t
xB
i2
B
X
《公路勘测设计》
三、公路竖曲线设计
2、竖曲线曲线长： L = Rω
3、竖曲线切线长：
T=
TA
=TB
≈
L/2
= R
2
4、竖曲线的外距： E = T 2
2R
5、竖曲线上任意点至相应切线的距离： y x2
2R
式中：x —为竖曲任意点至竖曲线起点（终点）的距离, m；
R—为竖曲线的半径，m。
《公路勘测设计》
三、公路竖曲线设计
(三)竖曲线的最小半径 1、竖曲线最小半径的确定
（1） 凸形竖曲线极限最小半径确定考虑因素： 缓和冲击； 经行时间不宜过短； 满足视距的要求。
《公路勘测设计》
三、公路竖曲线设计
（2）凹形竖曲线极限最小半径确定考虑因素 缓和冲击； 前灯照射距离要求； 跨线桥下视距要求； 经行时间不宜过短。
《公路勘测设计》
二、纵坡及坡长设计
2、最大纵坡、最小纵坡和坡长限制 （1）最大纵坡
最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡 度值。
①确定最大纵坡应考虑的因素 （ⅰ）汽车的动力性能； （ⅱ）公路等级； （ⅲ）自然因素。
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道路纵断面设计
第二节纵断面设计
第5.2.1条纵断面设计原则如下:
一、纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。
二、为保证行车安全、舒适、纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。
三、山城道路及亲辟道路的纵断面设计应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。
四、机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。
五、纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水要求综合考虑。
1、路线经过水文地质条件不良地段时，应提高路基标高以保证路基稳定。
当受规划控制标高限制不能提高时，应采取稳定路基措施。
2、旧路改建在旧路面上加铺结构层时，不得影响沿路范围的排水。
3、沿河道路应根据路线位置确定路基标高。
位于河堤顶的路基边缘应高于河道防洪水位0.5m。
当岸边设置挡水设施时，不受此限。
位于河岸外侧道路的标高应按一般道路考虑，符合规划控制标高要求，并应根据情况解决地面水及河堤渗水对路基稳定的影响。
4、道路纵断面设计要妥善处理地下管线覆土的要求。
5、道路最小纵坡度应大于或等于0.5%，困难时可大于或等于0.3%，遇特殊困难纵坡度小于0.3%时，应设置锯齿形偏沟或采取其他排水措施。
六、山城道路应控制平均纵坡度。
越岭路段的相对高差为200,500m时，平均纵坡度宜采用4.5%;相对高差大于500m时，宜采用4%，任意连续3000m长度范围内的平均纵坡度不宜大于4.5%。
第5.2.2条机动车车行道最大纵坡度推荐值与限制值见表5.2.2。
第5.2.3条坡长限制规定如下:
一、设计纵坡度大于表5.2.2所列推荐值时，可按表5.2.3-1的规定限制坡长。
设计纵坡度超过5%，坡长超过表5.2.3-1规定值时，应设纵坡缓和段。
缓和段的坡度为3%，长度应符合本条第二款规定。
二、各级道路纵坡最小长度应大于或等于表5.2.3-2的数值，并大于相邻两个竖曲线切线长度之和。
第5.2.4条在设有超高的平曲线上，超高横坡度与道路纵坡度的合成坡度应小于或等于表5.2.4规定值。
第5.2.5条非机动车车行道纵坡度宜小于2.5%。
大于或等于2.5%时，应按表5.2.5规定限制坡长。
第5.2.6条各级道路纵坡变更处应设置竖曲线。
竖曲线采用圆曲线。
竖曲线半径及最小长度见表5.2.6。
设计中应采用大于或等于表5.2.6一般最小半径值;特殊困难时，应大于或等于极限最小半径值。
非机动车车行道的竖曲线的最小半径为500m。
第5.2.7条桥梁引道设竖曲线时，竖曲线切点距桥端应保持适当距离，大、中桥为10,15m，工程困难地段可减为5m。
隧道洞口外应保持一段与隧道内相同的纵坡，其长度见表5.1.16。