第三章--道路纵断面设计

4.高原纵坡折减
1．高原为什么纵坡要折减？ • 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。 • 另外，汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。 2．《规范》规定： • 位于海拔3000m以上高原地区的公路，最大纵坡应按规定 予以折减。最大纵坡折减后若小于4％，则仍采用4％。
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
三、合成坡度
1.定义 在设有超高的平曲线上，
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。
③影响因素
汽车的动力特性：
汽车的爬坡能力
汽车下坡的安全性
道路等级：
等级高，行驶速度大，坡度阻力尽量小
自然条件：
海拔高程给刹车毂加水降温
2.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。 干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。
• 《标准》规定： ➢二、三、四级公路越岭路线连续上坡(或下坡) 路段，相对高差为200～500m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％。 ➢任意连续3km路段平均纵坡不应大于5.5％。 • 山城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%。
2.最大坡长
（1）原因
①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。
②下坡时，则因坡度过陡，坡段过长频繁刹车，影响行 车安全。
（2）最大坡长限制计算与规定
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。
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。
路线纵坡与超高横坡所组成 的坡度，其方向即流水线方向。
二、坡长限制
✓ 坡长是纵断面上相邻两变坡点间的长度。
✓ 坡长限制，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。
坡长
1.最小坡长
（1）原因：
①若坡长过短，则变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，影响 行车平顺性；
②若坡长过短，则不能满足设置最短竖曲线这一几何条件的 要求。
（2）最小坡长要求
最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s～15s的行程为宜。
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；
3.城市道路：一般指车行道中心标高。
四、纵坡度（longitudinal gradient）表示方法： 纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（％）
• 道路上３％的纵坡对汽车行驶不造成困难 。
路线前进水平距离520 米，克服高差13米，
则纵坡为？%
2.5%
直坡段 纵断面设计线
坡度＝两变坡高差/平距
设计标高
设计标高
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；
2.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。
坡长：水平距离
i
h L
(%)
上坡为正 下坡为负 平坡为0
竖曲线段
凸型竖曲线 凹型竖曲线
半径R 长度L（水平距离） 竖距h
第二节 纵坡设计
一、纵坡度
1.最大纵坡
①定义 指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。
②作用
是道路纵断面设计的重要控制指标。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。
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)。标准中所规定的坡长限制是变坡点间的 直线距离。
设计 速度 120 (km/h)
3 900
纵 4 700 坡5 坡6 度7 (%) 8
9
100
1000 800 600
80 60 40
1100 900 700 500
1200 1000 800 600
第三章 道路纵断面设计
第一节 概 述
一、基本概念
1.纵断面(vertical)-----用一曲面沿道路中线竖直剖
切，展开成平面。
2.路线纵断面图(vertical pro) -----反映路线在纵断 面上的形状、位置及尺寸的图形叫路线纵断面图。 3.纵断面设计-----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。