道路勘测设计.ppt
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第4章纵断面设计本章要求:
1.掌握纵坡的基本概念。
2.了解现行技术标准对纵坡的各项规定。
3.掌握平面及纵面线形组合原则。
4.掌握纵断面设计、计算方法。
5.掌握纵断面图绘制方法。
用一曲面将道路中线竖直剖切,再展开为竖直平面,即为道路的纵断面。
它反映自然地形和设计路线在竖直断面上的几何形状、位置、尺寸。
基本概念:
1.纵断面图用A3图幅绘制;2.路基设计标高规定:
(1).新建公路,高速和一级公路采用中央分隔带边缘标高;二、三、四级公路采用路基边缘标高;
(2).改建公路,可按
(1)办理,亦可采用中央分隔带中线或行车道中线标高;4.1概述概述iHL4.2纵坡设计纵坡设计1.纵坡纵坡(坡度坡度)道路中线两点间的高差与水平距离的比值(以%计)称为纵坡或坡度。
从路线起点至止点的方向看,路线升高为上坡,降低为下坡。
规定:
纵坡上坡为“+”,下坡为“”。
例如:
5.3%为上坡,2.8%为下坡。
(1)最大纵坡根据汽车行驶理论,考虑自然条件,在保证安全的前提下充分发挥汽车的机械效率,标准规定如下表:
(2)最小纵坡为保证路堑排水顺畅,一般应考虑设置不小于0.3%的纵坡。
(3)平均纵坡由多个坡段组成的一段路线,其起止点高差与路线总长的比值。
LH式中i平均纵坡;L各坡段长度(m);H各坡段高差(m)。
2.坡长限制坡长限制坡段起止点间的水平距离称为坡长。
(1)最大坡长限制理由:
长距离大坡对行车不利。
持续上坡易使发动机过热影响机械效率;持续下坡刹车频繁危及安全。
(2)最小坡长限制理由:
坡长过短,行车频繁颠簸;坡差较大时易造成视线中断;不易设置竖曲线。
(3)组合坡长连续较大纵坡组合在一起时,应限制组合坡长。
方法.折算法。
例:
某三级公路,设计速度30公里/小时,先设纵坡8%长120米,接着可设纵坡7%长多少米?
解:
8%的坡长限制为300米,已设120米,占限制长度的2/5,余3/5,则7%坡段可设长度为5003/5=300米。
L=500(1-120/300)=300米问:
上题中若把7%纵坡改为5%,可设坡长多少米?
解:
查表4.4,知5%时限制值为900米,故可设坡长最多为9003/5=540米。
作业:
习题4:
(1分)某公路设计速度60公里/小时,先设纵坡5%长180米,接着设纵坡4%长350米,再接着设纵坡6%可长多少米?
3.合成坡度合成坡度在平曲线路段,由路线纵坡和超高横坡合成的在平曲线路段,由路线纵坡和超高横坡合成的路面实际流水坡。
路面实际流水坡。
该坡度过大时,易产生附加阻力(上坡时),或使该坡度过大时,易产生附加阻力(上坡时),或使汽车重心偏移,沿合成坡方向滑移。
故应加以限制。
汽车重心偏移,沿合成坡方向滑移。
故应加以限制。
4.纵坡设计一般要求
(1)必须符合标准、规范的规定;
(2)纵坡力求均衡,尽量不采用极限值;(3)应与地形相适应,重视与平面线形的组合;(4)结合自然条件综合考虑,有利于路面和边沟排水,避免洪水危害,减小低温冰滑安全隐患;(5)减少高填深挖,争取填挖平衡;(6)考虑农田水利要求;(7)考虑非机动车的爬坡能力。
4.3竖曲线设计竖曲线设计纵断面上相邻两段不同坡度线的交点称为变坡点。
变坡点处需设置竖曲线。
竖曲线采用二次抛物线。
凹型竖曲线凸型竖曲线变坡点变坡点坡度线设计线凸型竖曲线凹型竖曲线外距切线长曲线长1.竖曲线计算竖曲线计算几何要素:
坡度差竖曲线上任意点纵距LTTyExyxi1i2(代数差)(改正值)竖曲线半径(m)Rx计算点桩号与竖曲线起点(或竖曲线终点)的桩号差竖曲线上任意点设计高程的计算1.计算切线高程2.计算设计高程H1计算点切线高程H0变坡点高程i计算点处的纵坡度x计算点至变坡点的平距当为凹形竖曲线时取“+”,当为凸形竖曲线时取“”。
当切线高于变坡点时取“+”,反之取“”。
例:
某道路一变坡点桩号K1+256.387,高程1854.236米,前坡i1=5.4%,后坡i2=3.5%,设置的竖曲线半径R=5000米。
求K1+240、K1+260处的设计标高。
解1.计算切线高程切线长竖曲线起点桩号K1+256.38722.5=K1+233.887竖曲线止点桩号K1+256.387+22.5=K1+278.887待求桩号至竖曲线起止点的桩号差K1+240x=K1+240K1+233.887=6.113K1+260x=K1+278.887K1+260=18.887待求桩号处的切线高程K1+240H1=1854.236(22.56.113)0.054=1853.351K1+260H1=1854.236+(22.518.887)0.035=1854.3622.计算设计高程待求桩号处纵距(改正值)K1+240K1+260待求桩号处的设计高程K1+240H=1853.3510.004=1853.347米K1+260H=1854.3620.036=1854.326米在实际工作中,上述计算过程用表格形式来完成。
表头如下:
桩号坡度/坡长竖曲线要素未设竖曲线的设计高改正值改正后的设计高桩号依次向下排列坡度坡长变坡点桩号高程RTE对应各桩号切线高程竖曲线范围内桩号的纵距对应各桩号的设计高习题5:
(2分)某二级公路部分纵坡设计为:
i1=5%,i2=3%,变坡点桩号K3+565,高程1658.452,设竖曲线R=1500米。
求下列桩号的设计高程。
5.0320-3.0285桩号桩号坡度坡度/坡长坡长竖曲线要素竖曲线要素未设竖曲线的设计高未设竖曲线的设计高改正改正值值改正后的设计高改正后的设计高K3+500K3+500+520+520+540+540R=1500R=1500+560+5601658.4521658.452T=T=+580+580+565+565E=E=+600+600+620+6202.竖曲线设计标准竖曲线设计标准
(1)竖曲线最小半径这是对竖曲线半径作出的限制。
限制理由:
1.汽车在竖曲线部分行驶时受离心力作用;2.驾驶员视线受到限制。
限制方法:
分别对凸型和凹型竖曲线规定最小值。
设计时不得违反。
通常采用不小于一般最小值的竖曲线半径,仅在地形等条件十分受限而不得已时才被迫采用极限最小值。
(2)竖曲线最小长度限制理由:
1.竖曲线过短易产生急促变坡感觉;2.竖曲线过短易对行车造成冲击。
限制方法:
规定最小长度,设计时不得违反。
规定值列于下表。
3.竖曲线设计竖曲线设计
(1)竖曲线设计的一般要求1.宜选用较大半径;2.同向曲线间应避免直线段过短而形成“断臂曲线”;3.需满足排水要求;4.相邻竖曲线不得重叠。
(2)半径的选择1.符合规范要求;2.考虑土石方工程量;3.考虑平纵线形组合。
4.考虑相邻竖曲线的连接。
4.5平、纵面线形组合设计平、纵面线形组合设计1.组合设计的原则组合设计的原则1).自然地诱导驾驶员视线,保持视觉连续性;2).平纵线形技术指标大小均衡,保持视觉和心理协调;3).合成坡度组合得当,有利行车和排水;4).注重与道路周围景观的配合。
2.线形组合设计要点线形组合设计要点1).平曲线与竖曲线的组合:
平包竖平包竖2).直线与纵断面的组合直线与纵断面的组合平面直线段不宜设置多次变坡,避免出现驼峰、凹陷、跳跃等使视觉中断的线形。
3).平、纵线形组合与景观的协调配合平、纵线形组合与景观的协调配合应使路线融入自然,不要硬性隔断景观;减少高填深挖,重视环境保护;综合绿化;讲究结构物的造型和色彩。
4.6纵断面设计方法与纵断面设计图纵断面设计方法与纵断面设计图1.纵断面设计步骤纵断面设计步骤
(1)绘制纵、横断面图在A3图幅的坐标纸上绘制中线地面高程点并连线,形成纵断面地面线;绘制平面线形示意图,以利进行平纵组合;写出桩号及对应的地面原始高程。
在A3图幅的坐标纸上绘制各桩号横断面地面线,形成横断面图。
高程米地质情况坡度/坡长填挖地面高程设计高程里程桩号平曲线云南省公路设计院三角田猛龙二级公路路线纵断面设计图设计复核审核图号SIII-2-1JD1R=200JD2R=150K0+0001632745546.60550548546544542540灰岩及亚粘土叶岩及亚砂土545.55552554K0+000K0+700第1页共56页548.35548.78
(2)标注控制点1).高程控制点指路线必须通过此高程点。
根据调查资料确定该控制点的桩号和高程,将其标注在纵断面图上。
2).经济点指路线通过此点将使造价最低。
逐一分析每个桩号的横断面图,找到经济点,将其标注在纵断面图上。
找经济点的方法:
用透明模板对齐横断面中线,沿横断面上下移动,找到填挖面积大致相等处,此时模板横线距横断面中桩地面线的距离即是经济点位置。
路基横断面透明模板(3)试坡用直线(坡度线)通过高程控制点,穿过一系列经济点重心位置。
反复进行此步骤,对各种可能的坡度线方案作比较,以确定最佳坡度线。
这些坡度线延长相交得到变坡点位置。
变坡点的位置应满足平包竖原则。
高程米地质情况坡度/坡长填挖地面高程设计高程里程桩号平曲线云南省公路设计院三角田猛龙二级公路路线纵断面设计图设计复核审核图号SIII-2-1JD1R=200JD2R=150K0+0001632745546.60546.6003.5210-2.0210-1.5280550548546544542540灰岩及亚粘土叶岩及亚砂土553.95549.75545.55+210+420552554K0+000K0+700第1页共56页553.95+210549.75+420R=2000T=55.0E=0.756R=20000T=50.0E=0.063(4)调坡根据技术规范和选线意图对初定纵坡进行细微调整。
注意平纵组合。
(5)核对对高程控制点处的横断面进行核对,是否达到控制要求。
(6)定坡上述工作完成,认为合理后,即可确定变坡点桩号、高程、坡度值、坡长值。
坡度值宜尽量取整,必要时最多取两位小数。
坡长值应取整为5米的倍数。
(7)设计竖曲线确定竖曲线半径,计算竖曲线要素。
注意平纵组合。
(8)高程计算计算各桩号设计标高及填挖值并填入纵断面图。
填挖值=设计高地面高填挖值“+”为填方,“”为挖方。
2.纵断面设计图纵断面设计图
(1)公路纵断面设计图常用比例:
横向1:
2000,竖向1:
200纵断面设计图由上下两部分组成:
上部上部为图形部分,包括1).高程、地面线、设计线、竖曲线及其要素;2).桥涵及重要构筑物;3).隧道;4).与其它道路交叉时的桩号及路名;5).水准点编号、桩号、位置、高程;6).断链位置及长短链关系;7).跨河大中桥的现有水位及设计水位。
下部下部为数据栏部分,从上至下依次为:
1).土壤地质情况;2).坡度/坡长;3).填挖值;4).设计高程;5).地面高程;6).里程桩号;7).直线及平曲线。
(2)城市道路纵断面图(参见108页)课堂作业:
习题6:
(共10分)根据资料,自行设计纵断面,完成纵断面图(5分)和路基设计表(5分).设计资料:
新建四级公路,设计速度20km/h,双车道,ig=2%,ij=3%;4.4高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道1.设置爬坡车道的条件设置爬坡车道的条件
(1)公路
(2)城市道路设计速度80KM/h而行驶速度降至50KM/h时;设计速度60KM/h而行驶速度降至40KM/h时。
2.爬坡车道的设计爬坡车道的设计
(1)横断面组成爬坡车道设置于上坡方向主行车道右侧。
(2)横坡度(3)平面布置与长度
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