縱斷面設(shè)計ppt課件(已修改)
2025-01-29 18:35 本頁面
【正文】 道路勘測設(shè)計 第三章 縱斷面設(shè)計 內(nèi)容提要 縱斷面設(shè)計 ?縱斷面的概念和線形組成要素。 ?最大縱坡和最小縱坡；坡長限制和緩和坡段；平均縱坡和合成坡度。 ?豎曲線 ?平、縱線形組合設(shè)計要點。 ?縱斷面設(shè)計方法、步驟及設(shè)計成果。 第一節(jié) 概 述 一、一般概況 路線縱斷面定義： 沿中線豎直剖切再行展開的斷面。它是一條有起伏的空間線，包括兩條線。 地面線 ：根據(jù)中線上各樁點的高程而點繪的一條不規(guī)則的折線，反映了沿著中線地面地形的起伏變化情況。 設(shè)計線： 經(jīng)過技術(shù)上、經(jīng)濟上以及美學(xué)上等多方面比較后設(shè)計人員定出一條具有規(guī)則形狀的幾何線，反映了道路路線的起伏變化情況。它由直線和曲線組成。 縱斷面設(shè)計線 直坡段 坡度＝兩變坡高差 /平距 上坡為正 下坡為負 平坡為 0 坡長：水平距離 豎曲線段 凸型豎曲線 凹型豎曲線 半徑 R 長度 L（水平距離） 豎距 h 二、設(shè)計線 路直線的坡度和長度影響著汽車的行駛速度和運輸?shù)慕?jīng)濟以及行車的安全，它們的一些臨界值的確定和必要的限制，是以通行的 汽車類型及行駛性能 來決定的。 (% )Lhi ?? 路線縱斷面線形布置包括路基設(shè)計標高、縱坡、變坡點。 其中 路基設(shè)計標高 ， 《 規(guī)范 》 規(guī)定如下： ： 高速公路和一級公路采用中央分隔帶的外側(cè)邊緣標高； 二、三、四級公路采用路基邊緣標高 ,在設(shè)置超高、加寬地段為設(shè)超高、加寬前該處邊緣標高。 ： 一般按新建公路的規(guī)定辦理，也可視具體情況而采用行車道中線處的標高。 三、汽車行駛力學(xué)與運動學(xué) (一 ) 行駛力學(xué) （ 2）道路阻力 RR (N)：是由彈性輪胎變形和道路的不同路面類型及縱坡度而產(chǎn)生的阻力，主要包括滾動阻力和坡度阻力。 RR=G（ f + i） 汽車在坡度 i（傾角 α）的道路上行駛時，車重 G在平行于路面方向的分力為 Gsinα=Gi，上坡時它與汽車前進方向相反，阻礙汽車行駛；而下坡時與前進方向相同，助推汽車行駛。 ? 汽車行駛阻力： 空氣阻力、滾動阻力、坡度阻力和慣性阻力 。 ? （ 1）空氣阻力 Rw(N)：汽車在行駛中，由于迎面空氣質(zhì)點的壓力，車后的真空吸力及空氣質(zhì)點與車身表面的摩擦力阻礙汽車前進，總稱為空氣阻力。由空氣動力學(xué)知， Rw = KρAvn /2，取空氣密度 ρ=（ Ns2/m4）， n=2，將 v(m/s)化為 V(km/h)，則： Rw = K A V2/ (3) 慣性阻力 RI(N)：汽車的質(zhì)量分為平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量（如飛輪、齒輪、傳動軸和車輪等）兩部分。 汽車變速行駛時，需要克服其質(zhì)量變速運動時產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩稱為慣性阻力，用 RI表示。 RI =δ( G/ g) a 插圖 ； ； ； 向節(jié)頭傳動軸； ； 輪 驅(qū)動輪上的扭矩 Mk用一對力偶 P和 F代替， F作用在輪緣上與路面水平反力 Pa抗衡， P(T)作用在輪軸上推動汽車前進，稱為驅(qū)動力（或稱牽引力），與汽車行駛阻力 Z174。抗衡。 ? （ 1）發(fā)動機功率 P與扭矩 M ? 汽車行駛牽引力來源： 汽油與空氣在發(fā)動機汽缸燃燒產(chǎn)生膨脹氣體，輸出有效功率 N(kw)；通過活塞將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)使曲軸（每分鐘 n轉(zhuǎn)r/min）產(chǎn)生扭矩 M(N m)；再通過變速器、萬向節(jié)頭傳動軸、主傳動器、差速器和后半軸等，將 M傳遞到驅(qū)動輪產(chǎn)生 Mk。 P=Mn/9549 M=9549P/n n與 P在一定油門開度下，都存在一定關(guān)系。當油門全開時， n與 P通常用曲線圖表示 P=P（ n ），稱為發(fā)動機外特性曲線（也稱為功率曲線）。根據(jù)外特性曲線可確定其相應(yīng)的扭矩曲線M=M（ n ）。 ? （ 2）汽車的牽引力 ① 開動發(fā)動機，合上離合器 把驅(qū)動輪扭矩 Mk 按理論力學(xué)化為一對力偶 T與Ta ， Ta與路面摩擦力 F抗衡； T稱為牽引力，與車輪前進方向一致，取正值。當增大 Mk時， T也增大，汽車加速，但加速后， R也增大，直至 T和 R平衡時，汽車又等速行駛。 ② 脫開離合器 脫開離合器時，汽車滑行， Mk =0， T=0，使汽車前進的力 R可以使汽車減速（ R0），加速（ R0），等速（ R=0）。 ③ 制動 制動相當于在驅(qū)動輪上加一個制動扭矩 M制 。在制動時 Mk =0， M制 產(chǎn)生負牽引力，汽車是否前進決定于負牽引力與 R的大小 . )( NMVnrMrMTTTk ??? ???TT ηVPηMVnT 3600==④ 牽引力 T與扭矩 Mk之間的函數(shù)關(guān)系式 ⑤ 牽引力 T與功率 P之間的函數(shù)關(guān)系式 驅(qū)動力 T為節(jié)流閥全開的情況。如果節(jié)流閥部分開啟時，要對驅(qū)動力 T進行修正。修正系數(shù)用 U表示，稱之為 負荷率 ，一般負荷率 U=80~90%。 agGifGKA VrMU T ??? ????? )( 2 汽車在道路上行駛時，必須有足夠的驅(qū)動力來克服各種行駛阻力。當驅(qū)動力與各種行駛阻力之代數(shù)和相等的時侯，稱為驅(qū)動平衡。驅(qū)動平衡方程式（也稱汽車的運動方程式）為： T=R= Rw + RR + RI 充分條件 是驅(qū)動力小于或等于輪胎于路面之間的附著力，即： T≤φGk 必要條件 （即驅(qū)動條件），即： T≥R (二 ). 汽車的動力特性及加、減速行程 汽車的動力因數(shù) 汽車的行駛狀態(tài) 汽車的爬坡能力 agifG RTD w ?????? )(agifD ?? ??? )(? 對不同類型汽車不考慮道路條件而事先通過計算繪出其動力特性圖，即 D=f(V)的關(guān)系圖。 動力因素修正公式 ： ? 動力因數(shù) D：表征某型汽車在海平面高程上，
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