【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 影響以及經(jīng)濟(jì)性的要求，路線縱斷面總是一條有起伏的空間線。 縱斷面設(shè)計(jì)根據(jù)地形、地質(zhì)、水文、地物，綜合考慮平面、橫斷面而設(shè)?？v斷面是道路縱斷面設(shè)計(jì)的主要成果，也是道路設(shè)計(jì)的重要技術(shù)之一。在縱斷面圖上有兩條主要的線：一條是地面線，它是根據(jù)中在線各樁點(diǎn)的高程而點(diǎn)繪的一條不規(guī)則的折線，反映了沿著中線地面的起伏變化情況；另一條是設(shè)計(jì)線，它是經(jīng)過(guò)技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上以及美學(xué)上等多方面比較后定出的一條具有規(guī)則形狀的幾何線，反映了道路路線的起伏變化情況?？v斷面設(shè)計(jì)線是由直線和豎曲線組成的。直線的坡度和長(zhǎng)度影響著汽車的行駛速度和運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)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(lái)決定的。在直線的坡度轉(zhuǎn)折處為平順過(guò)渡要設(shè)置豎曲線，按坡度轉(zhuǎn)折形式的不同，豎曲線有凹有凸，其大小用半徑和水平長(zhǎng)度表示。 原則及方法 二級(jí)公路縱斷面設(shè)計(jì)的總原則縱斷面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：（1）二級(jí)公路的最大坡度為 5%，長(zhǎng)路塹以及橫向排水不暢的路段采用不小于 %的縱坡，當(dāng)采用平坡（0%）或小于 %的縱坡時(shí)路基邊溝應(yīng)作縱向排水設(shè)計(jì)。（2）二級(jí)公路最小坡長(zhǎng)為 150m。（3）坡長(zhǎng)限制：縱坡坡度≥3%，最大坡長(zhǎng)不大于 1200m；縱坡坡度≥4%，最大坡長(zhǎng)不大于 1000m；縱坡坡度≥5%，最大坡長(zhǎng)不大于 800m；縱坡坡度≥6%，最大坡長(zhǎng)不大于 600m；（4）滿足視覺(jué)需要的豎曲線半徑：凸形豎曲線為 4000、8000m ，凹形豎曲線為 6000m； 12（5）豎曲線半徑一般最小值 2022，凹形豎曲線半徑一般最小值 1500m；（6）豎曲線最小長(zhǎng)度為 85m；（7）最大合成坡度 %，最小合成坡度為 %，平均縱坡不宜大于%。合成坡度是指由路線縱坡與彎道超高橫坡或路拱橫坡組合而成的坡度，其方向即為流水線方向。合成坡度的計(jì)算公式為： （31）2iIh??式中：I―― 合成坡度，％；――超高橫坡或路拱橫坡，％；hi――路線設(shè)計(jì)縱坡坡度，％。各級(jí)公路最小合成縱坡不宜小于 ％。當(dāng)合成縱坡小于 ％時(shí)，應(yīng)采用綜合排水措施，以保證路面排水暢通。縱斷面的設(shè)計(jì)原則規(guī)定如下：（1）縱面線形與地形相結(jié)合,視覺(jué)成視覺(jué)連續(xù),平順而圓滑的線形，避免在短距離內(nèi)出現(xiàn)頻繁起伏；（2）應(yīng)避免出現(xiàn)能看見(jiàn)近處很遠(yuǎn)處而看不見(jiàn)凹處的線形；（3）在積雪或冰凍地區(qū)，應(yīng)避免采用陡坡；（4）微丘地形的縱坡應(yīng)均勻平緩，丘陵地形的縱坡應(yīng)避免過(guò)分遷就地形而起伏過(guò)大；（5）計(jì)算行車速度≥60km/h 公路必須注重平縱合理組合，不僅應(yīng)滿足汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)要求，而且應(yīng)充分考慮駕駛員在視覺(jué)和心理方面的要求；（6）平縱配合的視覺(jué)應(yīng)在視覺(jué)是能自然地誘導(dǎo)駕駛員的視線，保持視覺(jué)的連續(xù)性；（7）平縱面線形的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)大小均衡，使線形在視覺(jué)心理上保持協(xié)調(diào)；（8）平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合，且平曲線略大于豎曲線。即所謂的“平包豎” ；（9）平縱面線形組合視覺(jué)應(yīng)注意線形與自然環(huán)境和景觀的配合與協(xié)調(diào)；（10）在直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線。 平、縱線形設(shè)計(jì)應(yīng)避免的組合（1）直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線；（2）小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相互重迭；（3）避免在長(zhǎng)直線上設(shè)置陡坡及曲線長(zhǎng)度短，半徑小的凹形豎曲線。 縱坡設(shè)計(jì)的一般要求（1）滿足“標(biāo)準(zhǔn) ”中有關(guān)縱坡的規(guī)定要求； 13（2）縱坡應(yīng)盡量平緩，起伏不宜過(guò)大和頻繁，并應(yīng)盡量避免標(biāo)準(zhǔn)中的極限值，對(duì)一般公路，應(yīng)注意考慮運(yùn)輸，農(nóng)業(yè)機(jī)械等方面的要求； （3）應(yīng)綜合考慮沿線的地形，地質(zhì)，氣候等情況，并根據(jù)需要采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，并保證公路的穩(wěn)定和暢通；（4）盡量減少土石方和其它工程數(shù)量，以降低工程數(shù)量。 縱坡設(shè)計(jì)縱坡設(shè)計(jì)方法步驟（1）準(zhǔn)備工作海地軟件自動(dòng)生成路線縱斷面的地面線及平面直線、平曲線的示意圖，并標(biāo)注每個(gè)中樁的樁號(hào)和地面標(biāo)高，而設(shè)計(jì)者要做的是分析沿線土壤地質(zhì)說(shuō)明資料，并熟悉和掌握全線有關(guān)勘測(cè)設(shè)計(jì)資料，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖和要求。（2）標(biāo)注控制點(diǎn)（3）試坡試坡主要是在已標(biāo)出控制點(diǎn)的縱斷面圖上，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、選線意圖，并考慮各控制點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)點(diǎn)的要求以及地形變化情況，初步定出縱坡設(shè)計(jì)線的工作。試坡應(yīng)以控制點(diǎn)為依據(jù)，照顧多數(shù)經(jīng)濟(jì)點(diǎn)，試坡的要點(diǎn)可以歸納為：“前后照顧，以點(diǎn)定線，反復(fù)比較，以線交點(diǎn)” 。（4）調(diào)坡調(diào)坡主要根據(jù)以下兩方面進(jìn)行：①綜合選線意圖。②對(duì)照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。（5）核對(duì)核對(duì)主要在有控制意義的特殊橫斷面上進(jìn)行。其做法是：在縱斷面圖上直接由厘米格子讀出相應(yīng)樁號(hào)的填挖高度，將此值用“路基橫斷面透明范本” 套在相應(yīng)橫斷面地面在線，檢查若有填挖過(guò)大、坡腳落空、擋墻過(guò)高、橋涵填土不夠以及其它邊坡不穩(wěn)現(xiàn)象，則需要調(diào)整坡度線。（6）定坡結(jié)合以上原則，對(duì)路段進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)，本路段最大縱坡坡度 %，最小縱坡坡度為 %。本路段共設(shè) 2 個(gè)變坡點(diǎn)。曲線要素見(jiàn)表 31。表 31 豎曲線要素編號(hào) 樁號(hào) 高程(m) 半徑(m) 切線長(zhǎng) 外距 14T(m) E(m)1 K0+ 12022 2 K0+ 8000 縱斷面設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算公式坡線標(biāo)高=變坡點(diǎn)標(biāo)高 + ； （3xi?2）或坡線標(biāo)高=變坡點(diǎn)標(biāo)高 ； （3i3）式中：x——計(jì)算點(diǎn)到變坡點(diǎn)的距離，m；i——坡線的縱坡，%；升坡段取正，降坡段取負(fù)。 豎曲線要素的計(jì)算公式圖 31 豎曲線計(jì)算豎曲線長(zhǎng)度 L 或豎曲線半徑 R： （3?L?或4）豎曲線切線長(zhǎng) T： 15 （32?RLT?5）豎曲線上任一點(diǎn)豎距 h： （3Rx2＝6）豎曲線外距 E： （34822?TLERT??＝或7）式中：R ——豎曲線半徑，m； L——豎曲線的曲線長(zhǎng)，m； T——豎曲線的切線長(zhǎng)，m； E——豎曲線的外距，m； ω——兩相鄰縱坡的代數(shù)差，以小數(shù)計(jì)； h——豎曲線上任意點(diǎn)到切線的縱距； x——豎曲線上任意點(diǎn)與豎曲線始點(diǎn)的水平距離，m 。 豎曲線要素計(jì)算以變坡點(diǎn) 1 計(jì)算，變坡點(diǎn)的里程樁號(hào)為 K0+，該點(diǎn)高程為，相鄰兩坡段縱坡為 =+， =+，豎曲線半徑1i2iR=12022m，試計(jì)算豎曲線要素以及 K0+ 的高程。 各變坡點(diǎn)豎曲線要素計(jì)算過(guò)程如下：，????%72LRm??.???設(shè)計(jì)高程的計(jì)算：豎曲線起點(diǎn)樁號(hào)=變坡點(diǎn)樁號(hào)T=(K0+)=K0+豎曲線起點(diǎn)高程= =（m ）?豎曲線終點(diǎn)樁號(hào)=變坡點(diǎn)樁號(hào)+T =(K0+)+=K 0+豎曲線終點(diǎn)高程=+ =（m ） 16變坡點(diǎn) 2 計(jì)算，變坡點(diǎn)的里程樁號(hào)為 K0+，該點(diǎn)高程為 ，相鄰兩坡段縱坡為 =+， =+，豎曲線半徑 R=8000m，試計(jì)算豎曲1i2i線要素以及 K0+ 的高程。 各變坡點(diǎn)豎曲線要素計(jì)算過(guò)程如下：，?????8%369LRm?????設(shè)計(jì)高程的計(jì)算：豎曲線起點(diǎn)樁號(hào)=變坡點(diǎn)樁號(hào)T=(K0+)=K0+豎曲線起點(diǎn)高程= =（m ）?豎曲線終點(diǎn)樁號(hào)=變坡點(diǎn)樁號(hào)+T =(K0+)+=K 0+豎曲線終點(diǎn)高程=+ =（m ）結(jié)果見(jiàn)表 32。 表 32 豎曲線表變坡點(diǎn) 豎曲線半徑 R(m) 切線長(zhǎng) T 外距 E 豎曲線起點(diǎn) 豎曲線終點(diǎn)樁 號(hào)變坡點(diǎn)高程(m)坡長(zhǎng)(m)坡度(%) 凹 凸 (m) (m) 樁 號(hào) 樁 號(hào)K0+ K0+ 12022 K0+ K0+ K0+ 8000 K0+ K0+ 縱斷面設(shè)計(jì)成果路線縱斷面圖是縱斷面設(shè)計(jì)的最終成果，是道路設(shè)計(jì)文件的重要組成部分。在縱斷面途中，主要有以下內(nèi)容： 17（1）里程樁號(hào)、地面高程與地面線、設(shè)計(jì)高程與設(shè)計(jì)線以及施工填挖值等；（2）設(shè)計(jì)的縱坡度和坡長(zhǎng)；（3）豎曲線及其要素、平面上的直線及平曲線； 18第四章 橫斷面設(shè)計(jì) 概述橫斷面設(shè)計(jì)包括行車道、路肩、邊溝邊坡、截水溝等設(shè)施構(gòu)成的。公路橫斷面組成應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度、地形、地質(zhì)等調(diào)劑來(lái)確定，以保證公路的交通安全、通行能力、路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。橫斷面要素的確定主要是確定組成公路路幅的各部分的幾何尺寸，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般是根據(jù)公路等級(jí)和交通量的大小，參考《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 條，各級(jí)公路橫斷面來(lái)確定，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)亟煌ㄒ?guī)劃和有關(guān)要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。 設(shè)計(jì)原則公路是一帶狀結(jié)構(gòu)物，垂直于路中心線方向上的剖面叫橫斷面，這個(gè)剖面的圖形叫橫斷面。道路橫斷面，是指中在線各點(diǎn)的法向切面，它是由橫斷面設(shè)計(jì)線和地面線構(gòu)成的。橫斷面設(shè)計(jì)線包括行車道、路肩、邊溝邊坡、截水溝等設(shè)施構(gòu)成的。（1）設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、行車要求和當(dāng)?shù)刈匀粭l件，并綜合考慮施工、養(yǎng)護(hù)和使用等方面的情況，進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，既要堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定，又要經(jīng)濟(jì)合理。（2）路基設(shè)計(jì)除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度以外，還應(yīng)設(shè)置完善的排水設(shè)施和必要的防護(hù)加固工程以及其它結(jié)構(gòu)物，采用經(jīng)濟(jì)有效的病害防治措施。（3）還應(yīng)結(jié)合路線和路面進(jìn)行設(shè)計(jì)。選線時(shí)，應(yīng)盡量繞避一些難以處理的地質(zhì)不良地段。對(duì)于地形陡峭、有高填深挖的邊坡，應(yīng)與移改路線位置及設(shè)置防護(hù)工程等進(jìn)行比較，以減少工程數(shù)量，保證路基穩(wěn)定。（4）沿河及受水浸水淹路段，應(yīng)注意路基不被洪水淹沒(méi)或沖毀。（5）當(dāng)路基設(shè)計(jì)標(biāo)高受限制，路基處于潮濕、過(guò)濕狀態(tài)和水溫狀況不良時(shí)，就應(yīng)采用水穩(wěn)性好的材料填筑路堤或進(jìn)行換填并壓實(shí)，使路面具有一定防凍總厚度，設(shè)置隔離層及其它排水設(shè)施等。（6）路基設(shè)計(jì)還應(yīng)兼顧當(dāng)?shù)剞r(nóng)田基本建設(shè)及環(huán)境保護(hù)等的需要。 19 設(shè)計(jì)步驟（1）根據(jù)外業(yè)橫斷面測(cè)量資料點(diǎn)繪橫斷地面線。（2）根據(jù)路線及路基資料，將橫斷面的填挖值及有關(guān)資料（如路基寬度、加寬值、設(shè)計(jì)邊坡度等）抄于相應(yīng)樁號(hào)的斷面上。（3）根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料，示出土石界限、設(shè)計(jì)邊坡度，并確定邊溝形狀和尺寸。（4）繪橫斷面設(shè)計(jì)線，又叫“戴帽子” 。設(shè)計(jì)線應(yīng)包括路基邊溝、邊坡、截水溝、加固及防護(hù)工程、護(hù)坡道、碎落臺(tái)等，在彎道上的斷面還應(yīng)示出超高、加寬等。一般直線上的斷面可不示出路拱坡度。（5）計(jì)算橫斷面面積（含填、挖方面積） ，并填于圖上。（6）由圖計(jì)算并填寫路基設(shè)計(jì)表、路基土石方計(jì)算表，并進(jìn)行必要的調(diào)配。標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置圖如圖 41 所示：圖 41 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖(單位：cm) 設(shè)計(jì)綜述 路拱坡度根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D302022)，二級(jí)公路瀝青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均為 1～2%，故取路拱坡度為 2%；路肩橫向坡度一般應(yīng)較路面橫向坡度大 1%～2% ，故取土路肩橫向坡度為 3%，路拱坡度采用雙向坡面，由路中央向兩側(cè)傾斜。 20 路基邊坡坡度設(shè)計(jì)路段以山地、丘陵為主，路塹邊坡多為石質(zhì)邊坡，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D302022)路塹邊坡采用 1：。本設(shè)計(jì)路段路基填土為粘性土，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D302022)路堤邊坡，當(dāng) H3m（H —路基填土高度）時(shí)，路基邊坡按 1： 設(shè)計(jì)。 邊溝設(shè)計(jì)查《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D302022)得邊溝橫斷面形式采用梯形，梯形邊溝內(nèi)側(cè)邊坡坡度為 1：1～1：，外側(cè)邊坡與挖方邊坡坡度相同。少雨淺挖地段的土質(zhì)邊溝可采用三角形橫斷面，其內(nèi)側(cè)邊坡宜采用 1：2～1：3，外側(cè)邊坡坡度與挖方邊坡坡度相同。本設(shè)計(jì)路段采用梯形邊溝，邊坡坡度為 1：1，且底寬為 ，深 。 加寬值的計(jì)算汽車行駛在曲線上，各輪軌跡半徑不同，其中以后內(nèi)輪軌跡半徑最小，且偏向曲線內(nèi)側(cè)，故曲線內(nèi)側(cè)應(yīng)增加路面寬度，以確保曲線上行車的舒適與安全。另外，汽車行駛在橫向力較大的彎道上會(huì)有一定的橫向擺動(dòng)，也應(yīng)增加路面的寬度。我國(guó)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D302022)規(guī)定，平曲線半徑等于或小于250m 時(shí)，應(yīng)在平曲線內(nèi)側(cè)加寬。雙車道路面的加寬值查表可得。一般在彎道內(nèi)側(cè)圓曲線范圍內(nèi)設(shè)置全加寬。由于本公路設(shè)計(jì)最小圓曲線半徑為 400m，故不設(shè)加寬。 超高設(shè)計(jì)為抵消車輛在曲線路線上行駛時(shí)所產(chǎn)生的離心力，將路面做成外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡的形式，這就是曲線上的超高。合理的設(shè)置超高，可以全部或部分抵消離心力，提高汽車行駛在曲線上的穩(wěn)定性與舒適性。當(dāng)汽車等速行駛時(shí)，圓曲線上所產(chǎn)生的離心力是常數(shù)，而在回旋在線行駛則因回旋線曲率是變化的，其離心力也是變化的。因此，超高橫坡度在圓曲線上應(yīng)是與圓曲線半徑相適應(yīng)的全超高，在緩和曲線上應(yīng)是逐漸變化的超高。在公路工程施工中，路面的超高橫坡及正常路拱橫坡是不便于用坡度值來(lái)控制，而是用路中線及路基，路面邊緣相對(duì)于路基設(shè)計(jì)高程的相對(duì)高差來(lái)控制的。因此，在設(shè)計(jì)中為便于施工，應(yīng)計(jì)算出路線上任意位置的路基設(shè)計(jì)高程與路肩及路中線的高差。所謂超高值就是指設(shè)置超高后路中線，路面邊緣及路肩邊緣等計(jì)算點(diǎn)與路基設(shè)計(jì)高程的高差。超高示意圖見(jiàn)圖 42 所示。 2