道路勘测设计 道路勘测设计.pptx

2023/3/301 第四章 纵断面设计第一节 概述一、纵断面线形二、地面线三、纵断面设计线 纵断面设计线 纵断面设计线的主要任务 纵断面设计线的组成 直线 竖曲线四、纵断面上的设计标高 公路（路基设计标高）：新建公路、改建 城市道路（道路中心线）：某高速公路的收费口，冲卡公路工程技术标准公路工程技术标准城市道路设计规范城市道路设计规范第1页/共99页2023/3/302第2页/共99页2023/3/303 注：注：第四章 纵断面设计第一节 概述四、纵断面上的设计标高 公路（路基设计标高）：新建公路、改建 城市道路（道路中心线）：第3页/共99页2023/3/304五、路线纵断面示意图第4页/共99页2023/3/305第5页/共99页2023/3/306第6页/共99页2023/3/307第7页/共99页2023/3/308第二节 纵坡一、纵坡设计的一般要求1.纵坡设计必须满足公路工程标准的各项规定。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。1）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。2）连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。3）越岭线垭口附近的纵坡应尽量缓一些。第8页/共99页2023/3/3093.纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。4.一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。5.平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。第9页/共99页2023/3/30106.对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避 免产生突变，以免影响行车平顺性和视距。交叉处前后的纵坡应平缓一些，一是安全，二是要考 虑交叉口竖向设计。7.在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。城市道路应充分考虑管线综合的要求。第10页/共99页2023/3/3011二、最大纵坡imax 最大纵坡 第11页/共99页2023/3/3012规范最大纵坡的规定：高速公路受地形限制时，可合理增加1%；海拔2000m以上及严寒地区的四级公路山岭、重丘区不应大于8%；对于桥头、桥上：小桥、涵洞处：按路线规定取用；大、中桥上：纵坡不宜大于4%；其桥头引道：纵坡不宜大于5%；桥头紧接引道：与桥上相同。隧道部分路线：纵坡不应大于3%；非机动车交通比例大的路段：平原微丘区不大于23%；山岭重丘区不大于45%。骑车人通过调整其爬坡功率来适应陡坡。要考虑坡度和坡长。第12页/共99页2023/3/3013三、高原纵坡折减 1、公路规范规定：2、城市道路：第13页/共99页2023/3/3014 四、理想最大纵坡和不限长度的最大纵坡 1、理想最大纵坡 设计车型（即载重车满载时），在油门全开的情况下，持续以希望的速度 v1所能克服的坡度i1:希望的速度 v1：低速路为设计速度，高速路为载重车的最高速度。各种车速差最小，通行能力将较大。2、不限长度的最大纵坡 容许速度v2所能克服的坡度i2：容许速度 v2：不小于设计速度的1/21/3（高速路取低值，低速路取高值）。以v2 的速度在i2 的坡道上等速行驶。第14页/共99页2023/3/3015五、坡长限制 1、最小坡长限制，任何等级公路皆有限制 行驶的平顺性（变坡点多）加减速功能 美观、相邻竖曲线的设置、纵断面视距规范的规定：2、最大坡长的限制 速度下降 爬坡无力 下坡制动频繁 规范的规定：第15页/共99页2023/3/3016六、最小纵坡imin 在长路堑、低填方等横向排水不畅的地方 不小于0.3%，一般为0.5%七、缓和坡段 作用：增加或缓减行车速度 坡度和坡长：不大于3%,不小于最小坡长 设置位置：直线或大半径的平曲线上；地形困难地段，可设在小半径曲线上，但要增加缓和段长度。八、平均纵坡 平均纵坡 “合法不合理”的设计 规范规定：公路方面5.0%（200m500m）5.5%（500m）城市道路方面按上述折减1%第16页/共99页2023/3/3017 小半径弯道纵坡折减示意图 第17页/共99页2023/3/3018第三节 竖曲线第18页/共99页2023/3/3019第19页/共99页2023/3/3020第20页/共99页2023/3/3021第21页/共99页2023/3/3022第22页/共99页2023/3/3023第23页/共99页2023/3/3024ESQDSQZSJDSZDvTTLi1i2P以直代曲竖曲线是“二次抛物线”第24页/共99页2023/3/3025二、竖曲线的最小半径1、竖曲线设计限制因素 1）缓和冲击 2）时间行程不过短 3）满足视距的要求第25页/共99页2023/3/30262、凸形竖曲线最小半径和最小长度 1）竖曲线长度L和停车视距ST的关系 （1）当LST：（2）当LST：2）考虑超车视距第26页/共99页2023/3/30273、凹形竖曲线最小半径和最小长度 1）夜间行车前灯照射距离要求 （1）当LST：（2）当LST：P78Lmin=第27页/共99页2023/3/30282）跨线桥下行车视距要求第28页/共99页2023/3/3029第四节 爬坡车道一、设置爬坡车道的条件1.沿上坡方向载重汽车的行驶速度降低到允许最低速度以下时，设置爬坡车道。2.上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量时，应设置爬坡车道。第29页/共99页2023/3/3030二、爬坡车道的设计1.横断面组成第30页/共99页2023/3/30312.横坡度3.平面布置与长度第31页/共99页2023/3/3032第五节 合成坡度第32页/共99页2023/3/3033第六节 视觉分析及道路平、纵线形组合设计一、视觉分析1.视觉分析的意义 将道路的线形、周边环境质量与驾驶员在行车中的动态视觉及其心理反应联系起来。第33页/共99页2023/3/30342.视觉与车速的动态规律 驾驶员的视觉判断能力与车速密切相关，车速越高，其注视前方越远，而视角逐渐变小。1）驾驶人员注意力集中和心理紧张的程度随车速的增加而增加。2）驾驶人员注意力集中点随着车速增加而向远处移动。V=97km/h 610m以外3）随着车速增加，驾驶人员对前景细节的视觉开始变得模糊不清。V97km/h 反应为零4）驾驶人员的周界感随车速增加而减少。V=97km/h 两侧视角减至20以下5）眼睛和目标必须相对固定，注视点转移之间看不到东西；即使在中等车速情况下，驾驶人员也需要1/16s才能把眼睛注视在能够看得见的目标上。第34页/共99页2023/3/3035 对于快速道路，驾驶人员的注意力是观察视点较远路幅的线形与环境状况。道路设计和视觉分析时，必须使驾驶人员明白无误地了解线形和环境，尽量避免由于判断失误而导致驾驶失误。3.视觉评价方法 1）线形状况 是指道路平面和纵面线形所组成的立体形状，在汽车快速行驶中给驾驶员提供的连续不断的视觉印象。2）评价方法 设计者对三维空间的想象判断 道路透视图：按汽车在道路上的行驶位置，根据线形的几何状况确定的视轴方向以及由车速确定的视轴长度，利用坐标透视的原理绘制的。第35页/共99页2023/3/3036二、道路平、纵线形组合设计(一)平、纵组合的设计原则 1.应在视觉上能自然地引导贺驶员的视线，并保持视觉的连续性。任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形，必须尽力避免。在视觉上能否自然地诱导视线，是衡量平、纵线形组合的最基本问题。第36页/共99页2023/3/30372.注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用相关。对纵面线形反复起伏，在平面上却采用高标准的线形是无意义的。反之亦然。3.选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。4.注意与道路周围环境的配合。它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。第37页/共99页2023/3/3038(二)平曲线与竖曲线的组合1、平面线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线 最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即“平包纵”。第38页/共99页2023/3/3039大小不均衡第39页/共99页2023/3/3040中点与顶（底）错位第40页/共99页2023/3/3041长竖曲线底部插入小半径平曲线第41页/共99页2023/3/30422.平曲线与竖曲线大小应保持均衡 平曲线和竖曲线一方大而平缓，另一方就不要形成多而小。平曲线半径小于1000m，竖曲线半径大约为平曲线半径的1020倍时，便可达到均衡的目的。第42页/共99页2023/3/30433.暗、明弯与凸、凹竖曲线 暗弯与凸型竖曲线及明弯与凹型竖曲线的组合是合理的、悦目的。对暗与凹、明与凸的组合，当坡差大时，感觉是舍坦坡、近路不步，而故意爬坡、绕道的感觉。在山区多见，只要坡差不大，矛盾也不突出。第43页/共99页2023/3/3044第44页/共99页2023/3/30454.平、竖曲线应避免的组合1）要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。两者都存在不同程度的扭曲外观；前者会使驾驶员操作失误，引起交通事故；后者虽无视线诱导问题，但路面排水困难，易产生积水。第45页/共99页2023/3/30462）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。对凸形竖曲线诱导性差，事故率较高；对凹形竖曲线路面排水不良。3）计算行车速度40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线。前者失去引导视线的作用，驾驶员须接近坡顶才发现平曲线，导致不必要的减速或交通事故；后者会出现汽车高速行驶时急转弯，行车不安全。（下图b）第46页/共99页2023/3/3047（图b）第47页/共99页2023/3/30485、平曲线与竖曲线的组合1）最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆狐段段之内。2）若平、竖曲线半径都很大，则平、竖位置可不受上述限制；若做不到平、竖曲线较好的组合，宁可把二者拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。第48页/共99页2023/3/3049第49页/共99页2023/3/3050(三)直线与纵断面的组合1、直线上一次变坡是很好的平、纵组合：美学上，包含一个凸形竖曲线最好，包含一个凹形竖曲线次好。2、直线中短距离内二次以上变坡会形成反复凸凹的“驼峰”、“凹陷”，线形不美观不连贯，使驾驶员视线中断。3、长直线与直坡线组合，在平坦地区易与地形相适应，但易于疲劳。对超车方便，路线有起伏，不宜用长直线，最好使平面路线随纵坡的变化略加转折。但要避免视线范围内路线转折2次以上或纵坡起伏3次以上。第50页/共99页2023/3/3051第51页/共99页2023/3/3052第52页/共99页2023/3/3053第53页/共99页2023/3/3054(四)平、纵线形组合与景观的协调配合 1.应在道路的规则、选线、设计、施工全过程中重视景观要求。尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其它特殊地区，一般以绕避为主。第54页/共99页2023/3/3055(四)平、纵线形组合与景观的协调配合 2.尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。比如沿线周围的地貌、地形、天然树林、池塘湖泊等。纵面尽量减少填挖；横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相适应，弥补必要填挖对自然景观的破坏。第55页/共99页2023/3/3056 3.应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。充分利用自然风景如孤山、湖泊、大树等，或人工建筑物如水坝、桥梁、高烟囱、农舍等，或在路旁设置一些设施，以消除单调感，并使道路与自然密切结合。第56页/共99页2023/3/3057 4.不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。第57页/共99页2023/3/3058 5.条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使边坡接近于自然地面形状，增进路容美观。第58页/共99页2023/3/3059 6.应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，将绿化视作引导视线、点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计。第59页/共99页2023/3/3060第60页/共99页2023/3/3061第61页/共99页2023/3/3062第62页/共99页2023/3/3063第63页/共99页2023/3/3064第64页/共99页2023/3/3065第七节 纵断面设计方法及纵断面图一、纵断面设计要点 1、关于纵坡极限值的运用 设计时纵坡极限值不可轻易采用；纵坡宜缓，但不应小于0.3%0.5%。2、关于最短坡长 坡长：变坡点之间的水平距离。不应小于9s设计速度9V/3.6。第65页/共99页2023/3/3066 3、各种地形条件下的纵坡设计 1）平原、微丘地形的纵坡应均匀平缓，注意保证最小填土高度和最小纵坡的要求。丘陵地形应避免过分迁就地形而起伏过大，注意纵坡应顺适不产生突变。2）山岭、重丘地形的沿河线应尽量采用平缓纵坡，坡长不应超过限制长度，纵坡不宜大于6%。注意路基控制标高的要求。第66页/共99页2023/3/3067 3）越岭线的纵坡应力求均匀，尽量不采用极限或接近极限的坡度，更不宜在连续采用极限长度的陡坡之间夹短的缓和坡段。越岭路线一般不应设置反坡。4）山脊线和山腰线除结合地形不得已时采用较大纵坡外，在可能条件下纵坡应缓些。第67页/共99页2023/3/30684、关于竖曲线半径的选用 竖曲线宜选用较大半径；受限制时用一般最小值；特殊困难情况下用极限最小值。视觉要求的最小半径见表，标准规定见表。5、关于相邻竖曲线的衔接第68页/共99页2023/3/3069二、纵断面设计方法步骤及注意问题 1、纵断面设计方法与步骤 1）准备工作：拉坡（纵断面设计）米格纸上，里程桩号、标高，地面线等 2）标注控制点：指影响纵坡设计的标高控制点。3）试坡：根据技术指标、选线、地面起伏，试定若干直坡线；最后延长交会出变坡点。4）调整坡度线：对照标准，检查纵坡、坡长，平纵组合，特殊点位处纵坡等。5）核对：检查填挖、坡脚，构筑物设置等，并根据情况调整纵坡设计线。6）定坡：变坡点调整到10m整桩号，坡长，确定变坡点标高。7）设置竖曲线：根据标准，平纵组合均衡等确定竖曲线半径、计算要素、设计标高。第69页/共99页2023/3/30702、纵坡设计应注意的问题 1）设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准 先定出该地段的纵坡，然后从两端接坡，应注意在 回头曲线地段不宜设竖曲线。第70页/共99页2023/3/30712）大、中桥上不宜设置曲线，桥头两端竖曲线的起、终点应设在桥头10m以外(图a)。第71页/共99页2023/3/30723）小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保 证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现“驼 峰式”纵坡(图)。第72页/共99页2023/3/30734）注意平面交叉口纵坡及两端接线要求。道路与道路交叉时，一般宜设在水平坡段，其长度应不小于最短坡长规定。两端接线纵坡应不大于3%，山区工程艰巨地段不大于5%。第73页/共99页2023/3/3074 5）拉坡时如受“控制点”或“经济点”制约，导致纵坡起伏过大，或土石方工程量太大，经调整仍难以解决时，可用纸上移线的方法修改原定（平面线形）纵坡线。具体方法是按理想要求定出新的纵坡设计线，然后找出对应新设计线的填、挖高度，用“模板”在横断面上以新填、挖高度左右移动，定出适宜的中线位置，该点距原路中线的横距就是按新纵坡设计要求希望平面线形调整移动的距离，据此可作出纸上平面移线，若为实地定线时还应到现场改线。这种移线修正纵面线形的方法，在山区和丘陵区道路的纵坡设计中是常遇到的。第74页/共99页2023/3/3075三、纵断面图的绘制 1、纵断面采用直角坐标：横坐标表桩号，纵坐标表高程。公路：横坐标比例尺采用1:2000，纵坐标采用1:200；城市道路：横坐标采用1:5001:1000，纵坐标采用1:501:100 2、纵断面图包括图形和注解栏两部分 图形：地面线、纵坡设计线；竖曲线及其要素；坡度、坡 长；构筑物位置类型；交叉线路名称和桩号；河流水位及桩号；水准点位置、编号和标高。注解栏：直线及平曲线；里程桩号；地面标高；设计标高；填、挖高度；坡度/坡长；地质情况；设计排水沟底 线、坡度、坡长、标高、流水方向（视情况而标注）。3、纵断面图采用标准图纸和同意格式 第75页/共99页2023/3/3076实例：公路纵断面设计图第76页/共99页2023/3/3077第八节 城市道路纵断面设计要求 及锯齿形街沟设计一、城市道路纵断面设计要求 1、纵断面设计应参照城市规划控制标高、适应临街建筑立面布置以及沿路范围内地面水的排除。1）城市桥梁桥面标高：第77页/共99页2023/3/3078 2）立交桥桥面标高 (1)桥下为铁路时 第78页/共99页2023/3/3079 (2)桥下为道路时 第79页/共99页2023/3/30803）铁路道口应以铁路轨顶标高为准。4）相交道路交叉点以交叉中心规划标高为准。5）满足沿街两侧建筑物前地坪标高(图)。第80页/共99页2023/3/30812、应与相应道路、街坊、广场和沿街建筑物的出入口有平顺的衔接。3、山城道路及新道路的纵断面设计应尽量使土石方平衡。4、旧路改建宜尽量利用原有路面，若加铺结构层时，不得影响沿路范围的排水。第81页/共99页2023/3/30825、机动车与非机动车混合行驶的车行道，最大纵坡宜不大于3%，以满足非机动车爬坡能力的要求。6、道路最小纵坡应不小于0.5%，困难时不小于0.3%，特别困难情况下小于0.3%时，应设置锯齿形街沟或采取其它综合排水措施。7、山城道路应控制平均纵坡度。越岭路段相对高差200500m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300m长度范围内的平均纵坡度不宜大于4.5%。第82页/共99页2023/3/30838、道路纵断面设计必须满足城市各种地下管线最小覆土深度的要求，如表所示。第83页/共99页2023/3/3084第84页/共99页2023/3/3085二、锯齿形街沟设计第85页/共99页2023/3/3086二、锯齿形街沟设计第86页/共99页2023/3/30871、设置锯齿形街沟的目的 设计纵坡很小路段，为设法保证路面排水通畅，需设置（偏沟）。2、设置锯齿形街沟的条件 城市道路设计规范规定：道路中线纵坡度小于0.3%时，应在道路两侧车行道边缘13m范围内设置锯齿形街沟。第87页/共99页2023/3/30883、锯齿形街沟的设计1）设计方法 街沟：利用缘石（站石）与路面边缘（平石、卧石）地带作为排除 地面水的沟道。正常情况下，道路中线纵坡设计线、缘石顶面线和街沟底设计线三 线是平行的。锯齿形街沟就是在保证其他2线平行的情况下，交替改变路面边缘即沟底标高，在最低处设置雨水进水口，使雨水口处锯齿形街沟范围的路面横坡度增大，两雨水口之间分水点处的路面横坡度减小，从而使路面边缘的纵坡度增大到0.3%以上，达到纵向排水的要求。2）缘石外露高度 雨水口处缘石外露最大高度hg=25cm；在分水点最小外露高度hw=10cm。3）分水点和雨水口位置 就是确定：街沟沟底纵坡变坡点之间的距离。第88页/共99页2023/3/3089第89页/共99页2023/3/3090第90页/共99页2023/3/3091第91页/共99页2023/3/3092第92页/共99页2023/3/30931、第93页/共99页2023/3/3094第94页/共99页2023/3/3095第95页/共99页2023/3/3096第96页/共99页2023/3/309742示意图第97页/共99页2023/3/3098第九节 桥梁隧道的线形设计第98页/共99页2023/3/30-道路勘测设计-99感谢您的观看！第99页/共99页