第四章城市道路纵断面线形规划设计PPT课件

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1. 城市道路与交通规划2009
2. 绪论纵断面规划设计的内容1道路纵坡2我国城市交通系统特征和存在问题3城市交通与城市发展4
3. 第一节纵断面规划设计的内容道路纵断面——道路中线在垂直水平面方向上的投影。反映道路竖向的走向、高程、纵坡的大小，即道路起伏情况。城市道路的纵断面设计——结合城市规划要求、地形、地质情况，以及路面排水、工程管线埋设等综合因素考虑，所确定的一组由直线和曲线组成的线形设计。道路纵断面设计的主要内容——根据道路性质、等级、行车技术要求和当地气候、地形、水文、地质条件、排水要求以及城市竖向设计要求、现状地物、土方平衡等，合理地确定连接有关竖向控制点（或特征点）的平顺起伏线形。具体包括——确定沿线纵坡大小及坡段长度以及边坡点的位置；选定满足行车技术要求的竖曲线；计算各桩点的施工高度，以及确定桥涵构筑物的标高等。
4. 第一节纵断面规划设计的内容道路纵坡——道路中心线（纵向）坡度，坡长则指道路中心线上某一特定纵坡路段的起止长度 1.最大坡度 1）影响因素 ① 考虑各种机动车辆的动力要求一般情况下，机动车道的最大纵坡最多不超过8%。 ② 考虑非机动车行驶的要求一般平原平原城市道路的纵坡应尽可能控制在2.5%以下，城市机动车道最大纵坡控制在5%以下。 ③ 考虑自然条件的影响 ④ 考虑沿街建筑物的布置与地下管道敷设要求
5. 第二节道路纵坡2）最大纵坡要求注：海拔高度在3000～4000m的高原地区，城市道路最大纵坡度推荐值按列表值折减1%。积雪寒冷地区最大纵坡推荐值不超过6%坡长限制（m）纵坡（%）计算行车速度(km/h)805.565500400600606.576350300400506.5763002503504072006.52508300城市道路机动车道较大纵坡坡长限制值表4-2-18765.554最大纵坡推荐指（%）998776最大纵坡限制值（%）203040506080计算行车速度（km/h）城市道路机动车道最大纵坡限制值表4-2-2
6. 第二节道路纵坡3）坡长限制 ■ 当道路纵坡大于5％时，需对坡长宜加以限制，并相应设置坡度不大于2％～3％的缓和坡段；当城市交通干道的缓和坡段长度小于100m，对居住区道路及其他区干道，亦不得小于50m。 ■ 非机动车车行道纵坡度宜小于2.5％。大于或等于2.5％，按表4-2-3规定限制坡长1002003.01503002.5—1503.5三轮车、板车自行车坡度(%)坡长限制(m)车种坡度(%)坡长限制(m)车种三轮车、板车自行车城市道路机动车道最大纵坡限制值表4-2-36085110140170290城市道路坡段最小长度（m）203040506080计算行车速度（km/h）城市道路机动车道最大纵坡限制值表4-2-4
7. 第二节道路纵坡4）合成坡度 ■ 为了保证汽车在小半径弯道路段上安全而不降速行驶，必须使该处道路设计纵坡比直线段上所容许的最大纵坡有所减少，使得道路弯道超高的坡度与道路纵向坡度所组成的矢量和，即合成坡度在规定范围内。设计时应尽可能避免坡度与急弯组合。8776.56.56合成坡度（%）203040506080计算行车速度（km/h）弯道合成坡度限制表4-2-5（4-2-1） ■ 合成坡度的计算公式：式中 —— 汽车的质量（kg） —— 汽车的重量（N）； —— 重力加速度（≈9.81m/s2）
8. 第一节纵断面规划设计的内容2.最小纵坡道路最小纵坡值系指能适应路面上雨水排除，和防止并不致造成雨水排泄管道淤塞所必需的最小纵向坡度值。为保证道路面地面水与地下水排水管道内的水能通畅快速排除，道路纵坡也不宜过小，一般希望道路最小纵坡应大于或等于0.5﹪，困难时可大于或等于0.3﹪。遇特殊困难，纵坡度小于0.3﹪时，应设置锯齿形偏沟或采取其他排水措施。这一纵坡值应根据当地雨季降雨量大小、路面类型以及排水管道直径大小而定，一般变化于0.3﹪～0.5﹪之间。0.50.50.40.3最小纵坡（%）砂石路面块石路面料石路面高级路面路面类型不同类型路面最小纵坡限制值表4-2-5
9. 第二节道路纵坡3.道路排水 1）排水方式概述 ① 明式系统公路和一般乡镇道路采用明沟排水，在街坊出入口、人行横道处增设一些盖板、涵管等构造物。 ② 暗式系统包括街沟、雨水口、连管、干管、检查井、出入口等主要部分。 ③ 混合式系统这是明沟和暗管相结合的一种形式。城市中排除雨水可用暗管，也可用明沟。在建筑物密度较高和交通频繁的地区，应采用暗式系统。而在城镇的郊区或其他建筑物密度较小、交通稀少的地区应首先考虑采用明沟。
10. 第二节道路纵坡3.道路排水 2）锯齿形街沟当道路纵坡小于0.3﹪时，为利于路面雨水的排除，将位于街沟附近的路面横坡在一定宽度内变化，提高街沟的纵坡，使其大于0.3﹪ ～0.5﹪，从而形成锯齿形边沟。
11. 第二节道路纵坡在锯齿形街沟设计中，首先要确定好街沟纵坡转折点间的距离，以便布置雨水口。（4-2-2）（4-2-3）图4-2-3 锯齿形街沟雨水口布置计算
12. 第二节道路纵坡3）山区道路排水山区道路曲线往往沿山坡、冲坳设置、易于受暴雨、山洪冲刷，造成水毁；因此，宜尽可能在曲线傍山一侧加大边沟或设置截水沟，将水迅速排走。至于曲线内侧的雨水，若流量也较大，则可在水流汇集地点增设跌水井和涵洞，引水从曲线下首路基排除。图4-2-4 山区道路排水措施示意
13. 第三节竖曲线1.竖曲线的作用纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，称为竖曲线。竖曲线因坡段转折处是凸形或凹形的不同而分为凸形竖曲线和凹形竖曲线两种。图4-3-1 纵断面各转坡点的布置示意
14. 第三节竖曲线α1α2ωi1i2i3凹型竖曲线 ω>0凸型竖曲线 ω<0变坡点：相邻两条坡度线的交点。变坡角：相邻两条坡度线的坡角差，通常用坡度值之差代替，用ω表示 ω=α2-α1≈tgα2 - tgα1=i2 - i1 ω<0：凸形竖曲线： ω>0：凹型竖曲线
15. 第三节竖曲线竖曲线的作用1）缓冲作用：以平缓曲线取代折线可消除汽车在变坡点的冲击。 2）保证公路纵向的行车视距：凸形：纵坡变化大时，盲区较大。凹形：下穿式立体交叉的下线。 3）将竖曲线与平曲线恰当的组合，有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感。凸形竖曲线主要控制因素：行车视距。凹形竖曲线的主要控制因素：缓和冲击力。
16. 第三节竖曲线2.竖曲线基本要素（4-3-1）（4-3-2）（4-3-3）（4-3-4）
17. 第三节竖曲线3.竖曲线半径的计算与确定 1）凸形竖曲线半径凸形竖曲线半径的确定，是以在凸形转坡点，前进的车辆能看清对面的来车、前方的车尾或地面障碍物为原则，接以下两种情况分析： ① 竖曲线长（L）大于行车容许最小安全视距（S）的情况，即L＞S（4-3-5）（4-3-6）（4-3-7）式中d1与2R值相比很小，故可略去d1，从而近视地得：
18. 第三节竖曲线（4-3-8）同理可得：以S1与S2的数值代入式（4-3-5）中，移项整理得：或（4-3-9）运用公式4-3-9的条件是L＞S，显然ω必定要大于β。若近似地令S=Rβ,则ω＞S/R。以此关系代入式（4-3-9），即可得出L＞S时的计算条件为：（4-3-10）
19. 第三节竖曲线（4-3-11）若S为会车视距S会，d1=d2，则上两式可分别改写为：若S为停车视距S会，（4-3-12）（4-3-13）（4-3-14）
20. 第三节竖曲线② 竖曲线长（L）小于行车容许最小安全视距（S）的情况，即L﹤S（4-3-15）因此从前面计算可知：（4-3-16）（4-3-17）（4-3-18）故：
21. 第三节竖曲线若S为会车视距S会，d1=d2，则上两式可分别改写为：若S为停车视距S停，d2为零，则上式变为：（4-3-19）（4-3-20）
22. 第三节竖曲线2）凹形竖曲线为了保证行车条件适应乘客舒适的要求，离心加速度a的值不宜超过0.5～0.7m/ 。根据运动学原理，离心加速度为（4-3-21）（4-3-6）设a为0.5 ，代入式（4-3-21），可得当车辆通过下穿道路或铁路的通道时，凹形竖曲线半径的设置除了应考虑上诉要求外，还需要保证桥下视距要求。若上下行车分车道，S为停车视距S停，若双向车辆混用车道时S应采用S会。
23. 第三节竖曲线3）例某城市大学园区内主干路，计算行车速度为40km/h。图中，l1=326m，l2=326m，i1=1.0﹪，i2=3.0﹪，i3=3.24﹪。应根据给出的坡度、坡长分别求出A、B两转折点处的竖曲线半径及竖曲线各要素。解：由公式可求得、分别为：查表4-3-1可知，A处的最小半径应为600m，B处的最小半径应为700m。考虑到在坡长容许的情况下可以使行车更为舒适，因此半径可以更大，故可确定A处的半径值RA=4000m，B处的半径值RB=2000m。根据公式计算，求得竖曲线各项要素为：
24. 第三节竖曲线4）竖曲线最小长度为满足汽车司机操作的需要，竖曲线最小长度按计算行车速度行驶3S的距离计算：（4-3-23）式中 V——计算行车速度（km/h）15202025303540405070竖曲线最小长度（m）15202530354045506080计算行车速度(KM/h)不同车速竖曲线最小长度实际工作中，竖曲线的长度一般至少为20m。
25. 第三节竖曲线5）竖曲线的连接若两相邻的竖曲线相距很近，中间直坡段太短，应将两者结合，并成复曲线形式。在一般情况下，则应力求两竖曲线之间留一段直坡段L，坡长建议以不小于汽车行驶3s的距离为宜。（4-3-24）式中 V——计算行车速度（km/h）
26. 第四节纵断面线形规划设计1.纵断面线形设计的一般原则 1）保证行车的安全与迅速。 2）与相交道路、街坊、广场以及沿街建筑物的出入口有平顺的衔接。 3）在保证路基稳定、工程经济的条件下，力求设计线与地面线相接近，以减少路基土石方工程量，并最少地破坏自然地理环境。 4）应保证道路两侧街坊和路面上雨水的排除。 5）在城市滨河地区，往往要求滨河道路起防洪堤的作用，因此，其路面设计标高应在最高洪水位以上。 6）道路设计线要为城市各种地下管线的埋设提供有利条件。 7）综合纵断面设计线形，妥善分析确定各竖向控制点的设计标高。
27. 第四节纵断面线形规划设计2.纵断面线形设计步骤 1）勘测道路中心线的地面线 2）确定道路纵断面的设计线 3）绘制纵断面图
28. 第五节平、纵面线形组合设计■ 公路平、纵面线形组合设计是指在满足汽车运动学和力学要求的前提下，结合地形、地物、景观、视觉和经济性等，研究如何满足驾驶员在视觉和心理方面的连续性、舒适性以及与周围环境相协调，以保证汽车行驶的安全、舒适与经济。 1.平、纵面线形组合原则 1）应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 2）平面、纵断面线形的技术指标应大小均衡，避免出现平面高标准。纵断面低标准，或与此相反的情况，使线形在视觉上，心理上保持协调。 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）平、纵面线形组合应注意与周围环境相配合，充分利用公路周围的地貌、地形、天然树林、建筑物等，尽量保持自然景观的连续，以消除景观单调感，使公路与大自然融为一体。
29. 第五节平、纵面线形组合设计2.平曲线与竖曲线组合 1）平曲线与竖曲线相互重合，使平曲线稍长于竖曲线，并将竖曲线的起、终点分别放在平曲线的两个缓和曲线的中间，这是平、纵面最好的组合，如图4-5-1所示，如果做不到平曲线与竖曲线较好的组合，而两者的半径均较小时(一般指平曲线半径小于—般最小半径值)，宁可把平曲线、竖曲线错开相当距离，使竖曲线位于平面的直线上，但如果平曲线与竖曲线半径都很大，则平、竖曲线的位置可不受上诉限制。图4-5-1 平曲线与竖曲线的组合
30. 第五节平、纵面线形组合设计2）平面曲线与竖曲线的大小应保持均衡。如果其中一方大而平缓时，则另一方也要与之相适应，不能变化过多。一个平曲线内含有两个以上的竖曲线或与此相反的情况，总给人一种不舒服的感觉。平曲线与竖曲线重合时，如果平曲线不大于1000m，当竖曲线半径为平曲线半径的10～20倍时，可在视觉上获得满意的效果。 3）在下列情况下，平曲线与竖曲线应避免组合 A.计算车速大于或等于40km/h的公路，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，应避免插入小半径平曲线；凸形竖曲线的顶部，不得与反向平曲线的拐点重合。如果在凸形竖曲线的顶部设有小半径的平曲线，驾驶员须驶近坡顶才能发现平曲线．会导致制动并急转方向盘而易发行车危险；在凹形竖曲线的底部设有小半径平曲线，会因汽车高速下坡时急转弯，同样可能发生行车危险。
31. 第五节平、纵面线形组合设计B.凸形竖曲线的顶部，不得与反向平曲线的拐点重合。主要是因为这样的组合除存在上述所列情况外，还因组合后的扭曲使线形很不美观。 C.小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。 3）平面与纵坡的组合平面与纵坡组合时，在平面的长直线上不宜设置陡坡，并应避免在长陡坡下端设置小半径平曲线。有条件时，应将合成坡度的控制与线形组合设计相结合，一般最大合成坡度不宜大于8％．最小合成坡度不小于0.5%。特别应避免急弯与陡坡相重合的线形，以策安全。在直线上的纵面线形应避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶员视觉中断的线形。特别是在短直线上反复变坡更会加剧上述现象的发生，使线形既不美观也不连贯。所以．只要公路的纵坡有两次以上的较大起伏，就应避免采用长直线．而使平面线形随纵坡的变化略加转折，同时注意平、纵面的合理组合。
32. 第五节平、纵面线形组合设计平、纵面线形的组合，是通过设计者对立体线形要素所形成的想像来分析判断的，必要时还应绘制透视图进行分析研究。各种直线和曲线组合的立体线形要素如下图所示：各种直线和曲线组合的立体线形要素
33. 第五节平、纵面线形组合设计各种直线和曲线组合的立体线形要素
34. Thank You !

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