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1、不会思索的人是白痴，不愿思索的人是懒汉，不敢思索的人是奴才。只有敢于和善于思索的人，才能在平凡中发现非凡。只有敢于和善于思索的人，才是出类拔萃的人。,3.4 高等级道路上的爬坡车道,1.设置爬坡车道的条件2.爬坡车道的设计,爬坡车道是陡坡路段主线行车道外侧增设的供载重车行驶的专用车道。在道路纵坡较大的路段上，载重车爬坡时需要克服较大的坡度阻力，使车速下降，大型车与小汽车的速差变大，超车频率增加，对行车安全不利。同时，速差较大的车辆混合行驶，必将减小快车行驶的自由度，导致通行能力下降。为了消除此不利影响，宜在陡坡路段增设爬坡车道，把载重汽车、慢速车从主线车流中分流出去，从而提高主线车辆的行驶自由
2、度，确保行车安全，提高该路段的通行能力。一般来讲，理应选择不设爬坡车道的路线纵断面设计，但这样往往会造成路线迂回或路基高填深挖，增大工程费用。在多数情况下，采用稍大的纵坡值而增设爬坡车道会产生既经济又安全的效果。不过，设置爬坡车道也并非最好措施，解决问题的根本途径还在于精选路线，定出纵坡值较小而又经济实用的路线。,1.设置爬坡车道的条件,（1）公路 我国规范规定：高速公路、一级公路纵坡长度受限制的路段，应对载重汽车上坡行驶速度的降低值和设计通行能力进行验算，符合下列情况之一者，在上坡方向行车道右侧设置爬坡车道： 1）沿上坡方向行驶载重汽车的行驶速度降低到下表的允许最低速度以下时，可设置爬坡车道
3、。,上坡方向允许最低速度,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。爬坡车道设计通行能力的计算方法与主线的设计通行能力的计算方法相同。在设计中，对需设置爬坡车道的路段，应进行设置爬坡车道方案与改善主线纵坡不设爬坡车道方案进行技术经济比选，以确定经济、合理的方案。隧道、大桥、高架构造物及深挖方路段，当因设置爬坡车道使工程费用增加很大时，爬坡车道可以不设。对双向六车道高速公路可不设爬坡车道，将外侧车道作为爬坡车道使用。对于山岭地区的高速公路，由于地形复杂，纵坡设计控制因素较多。在这种路段上，设计车速一般在80km/h以下，所以允许各类汽车行驶速度有某种程度的不同，是否设置爬坡
4、车道，必须在上述基本条件下，从公路建设的目的、服务水平、规划交通量、工程投资规模及爬坡车道的效果等综合分析比较后确定。,（2）城市道路 城市道路快速路及行车速度为60km/的主干道，纵坡度大于的路段或符合下列情况之一时，可在上坡方向行车道右侧设置爬坡车道。 1）沿上坡方向大型车辆的行驶速度降低到50km/h时（设计速度为80km/h）或行驶速度降低到40km/h时（设计速度为60km/h）。）由于上坡路段混入大型车辆的干扰，降低路段通行能力时。）经综合分析认为设置爬坡车道比降低纵坡经济合理时。,2. 爬坡车道的设计,（1）横断面组成爬坡车道设于上坡方向主线行车道右侧，如下图所示。爬坡车道的宽度
5、一般为3.5m，包括设于其左侧路缘带的宽度0.5m。爬坡车道的路肩和主线一样仍然由硬路肩和土路肩组成。但由于爬坡车道上行驶速度较低，其硬路肩宽度可以不按主线的安全标准要求设计，一般为1.0 m。而土路肩宽度以按主线要求设计为宜。对长而连续的爬坡车道，为了临时停车的需要而应按规定设置紧急停车带。爬坡车道的曲线加宽按行车道曲线加宽有关规定执行。,（2）横坡度,因为爬坡车道的行车速度比主线小，为了行车安全起见，高速公路主线超高坡度与爬坡车道的超高坡度之间的对应关系见下表。超高坡度的旋转轴为爬坡车道内侧边缘线。,爬坡车道的超高坡度,若爬坡车道位于直线路段时，其横坡度的大小同于主线路拱坡度，均采用直线式
6、横坡，坡向向外。另外，爬坡车道右侧路肩的横坡度大小和坡向参照主线与右侧路肩之间关系的有关规定确定。,（3）平面布置与长度,爬坡车道的平面布置如下图所示，其总长度由起点处渐变段长度L1、爬坡车道的长度L和终点处附加长度L2组成。起点处渐变段长度L1用来使主线车辆驶离主线而进入爬坡车道，其长度一般取45m。爬坡车道的位置与长度L，一般应根据所设计的纵断面线形，通过加、减速行程图绘制出载重车行驶速度曲线，找出小于容许最低速度的路段，从而得到需设爬坡车道的位置及长度L。,爬坡车道终点处附加长度 用来供车辆驶入主线前加速至容许最低车速，其值与附加段的纵坡度有关，见下表规定，该附加长度包括终点渐变段长度6
7、0m在内。,爬坡车道终点附加长度,爬坡车道起、终点的具体位置除按上述方法确定外，还应考虑与线形的关系。通常应设在通视条件良好，便于辨认和过渡顺适的地点。,3.5 平纵面线形组合设计,道路的空间线形是指由道路的平面线形和纵面线形所组成的空间立体形状。道路线形设计首先是从路线规划开始的，然后经选线、平面线形设计、纵面线形设计和平纵线形组合设计的过程，最终以平、纵组合的立体线形展现在驾驶员眼前的。行驶过程中，驾驶员所选择的实际行驶速度，是由他对立体线形的判断作出的，因此，设计中仅仅满足平面、纵面线形标准还是不够的。道路的空间线形应能保持视觉的连续性，并有足够的舒适感和安全感。,设计车速60km/h的
8、公路，应注重空间线形设计，不仅要满足汽车运动学和力学要求，而且应充分考虑驾驶者在视觉和心理的要求，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。设计车速越高，平纵组合设计所考虑的因素越应周全。当设计车速40 km/h，首先应在保证行驶安全的前提下，正确运用线形要素规定值，在条件允许的情况下力求作到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减少不利组合。道路平面线形和纵面线形的组合设计，就是要得到一个既满足汽车行驶安全、舒适的要求，能使工程造价及运营费用经济，能在司机视觉和心理状态方面引起良好反映，同时使道路与沿线周围环境和景观相协调的道路立体线形，从而达到安全、舒适、快速和经济的目的。,
9、1、组合设计的原则,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。这样可以使驾驶员及时和准确地判断路线的变化情况，不致因错觉而发生事故。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驾驶员的视线，是衡量平、纵线形组合好否的基本条件。2）平、纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。 平曲线与竖曲线的大小如果不均衡，会给人以不愉快的感觉，失去了视觉上的均衡性。对于纵面线形反复起伏，而平面上却采用高标准的线形是无意义的，反之亦然。3）合成坡度应组合得当，以利于路面排水和行车安全。合成坡度过大，对行车不利，合成坡度过小则对排水不利也
10、影响行车。在进行平纵组合设计时，如条件可能，一般最大合成坡度不宜大于8，最小合成坡度不宜小于0.5。4）注意与道路周围环境的配合。配合得好，它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，还可以起到引导视线的作用。,2、线形组合设计要点,一、 平曲线与竖曲线的组合 1）平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。 如下图，这种组合是使竖曲线和平曲线对应，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，即所谓的“平包竖”。对于等级较高的道路应尽量做到这种组合，并使平、竖曲线半径都大一些才显得协调，特别是凹形竖曲线处车速较高，二者半径更应该大一些。,平曲线与竖曲线相互重合的透视形状。这种立体线形不仅
11、能起诱导视线的作用，而且可取得平顺而流畅的效果。,2）平曲线与竖曲线大小应保持均衡,所谓均衡，是指平、竖曲线几何要素要大体平衡、匀称、协调，不要把过缓与过急、过长与过短的平曲线和竖曲线组合在一起。根据德国计算统计，若平曲线半径小于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。德国的具体经验列于下表，可作设计参考。,平、竖曲线半径的均衡,平曲线和竖曲线其中一方大而平缓，那么另一方就不要形成多而小。一个长的平曲线内有两个以上竖曲线，或一个大的竖曲线含有两个以上平曲线，看上去非常别扭，图为上述两种组合的透视形状。,3）暗、明弯与凸、凹竖曲线 暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖
12、曲线的组合是合理、悦目的。对暗与凹、明与凸的组合，当坡差较大时，会给人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬坡、绕弯的感觉。此种组合在山区难以避免，只要坡差不大，矛盾也不很突出。,4）平、竖曲线应避免的组合设计车速40km/h的公路，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得插入小半径平曲线。,4）平、竖曲线应避免的组合 凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不得与反向平曲线的顶点重合。,跳 跃,4）平、竖曲线应避免的组合在长平曲线内，要尽量设计成直坡线，避免设置短的、半径小的竖曲线。避免在一个平曲线上连续出现多个凹、凸竖曲线。,二、直线与纵断面的组合,平面的长直线与纵面的直坡线配合，对双车道公路超车方便
13、，在平坦地区易与地形相适应，但行车单调乏味，易疲劳。直线上一次变坡是较好的平、纵组合，从美学观点讲以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形线次之；直线中短距离内二次以上变坡会形成反复凸凹的“驼峰”和“凹陷”，看上去线形既不美观也不连贯，使驾驶员的视线中断。因此，只要路线有起有伏，就不要采用长直线，最好使平面路线随纵坡的变化略加转折，并把平、竖曲线合理地组合。使用时，应避免：长直线配长坡。直线上短距离内多次变坡。直线段内不能插入短的竖曲线。在长直线上设置坡陡及曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。直线上的纵断面线形应避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶者视觉中断的线形。,三、平、纵线形组合与景观的协调配合
14、,道路作为一种线形构造物，应将其视为景观的对象来研究。修建道路会对自然景观产生影响，有时会产生一定破坏作用。而道路两侧的自然景观会影响道路上汽车的行驶，特别是对驾驶员的视觉、心理以及驾驶操作等都有很大影响。平、纵线形组合必须是在充分与道路所经地区的景观相配合的基础上进行。否则，即使线形组合满足了有关规定，也不一定是良好设计。对于驾驶员来说，只有看上去具有连续而流畅的线形和优美的景观，才能称为舒适和安全的道路。对设计速度高的道路，驾驶员的精力会高度集中，视角减少而视点增长，平、纵线形组合设计与周围景观配合尤为重要。,道路景观工程包括内部协调和外部协调两方面。其中内部协调主要指平、纵线形视觉的连续
15、性和立体协调；而外部协调是指道路与其两侧坡面、路肩、中间带、沿线设施等的协调以及道路宏观位置。实践证明，线形与景观的配合应遵循以下原则：1) 应在道路的规划、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。2) 在选定路线时，应充分地利用自然风景，如孤山、湖泊、大树等，或人工建筑物如水坝、桥梁、农舍等，尽量作到路线与大自然融为一体，不产生生硬感和隔断大自然。特别是在长直线路段上，应使驾驶者能看到前方显著的景物。必要时，路旁可设置一些设施，以消除单调感。3) 对道路本身不能仅把它当作技术对象，还
16、应把它作为景观来看待，为此道路修建时要少破坏沿线自然景观，纵面尽量避免高填深挖。,4) 横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相适应，弥补填挖对自然景观的破坏。有条件时，可适当放缓边坡或将边坡的变坡点修整圆滑，使边坡接近于自然地面的形式，增进路容美观。不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。5) 中央分隔带的植树除符合防眩要求外，也应考虑景观要求，种植常青植物丛并注意形态的适当变化。6) 应根据技术和景观要求合理选定构造物的造型、色彩，使道路构造物成为对自然景观的补充。如跨线桥、跨河桥、服务区、沿线设施等作为道路上的景点要讲究艺术造型，避免单一化。 综合绿化处理，避免形式和内容上的单一
17、化，应将绿化作为诱导视线、点缀风景以及改造环境的一种措施而进行专门设计。,用透视图来检查线形设计及组合情况,透视图法是根据道路的平面线形、纵断面线形及道路的横断面设计资料，绘制出驾驶人员在不同桩号处注视前方道路时映入眼帘的透视图，以此来判断路线平纵线形是否协调，道路与景观的配合是否适当，曲线之间的连接是否平顺，道路的走向是否清楚，通视条件是否良好等。如果检查中发现线形有缺点时，应对设计作某些修改，使施工后的道路空间线形达到较为完美的程度。透视图有一般有路线概略透视图、包含适当地形及地物的全景透视图和经过渲染处理的真实感的透视图，这些透视图的作用各不相同，绘制的难易程度也不相同，随着计算机技术的
18、发展，原本是很困难的工作也可以很轻松地完成。,1、路线概略透视图这种透视图只绘出道路中心线和路基路面的边线，一般有五根线，这种透视图绘制简单迅速，目前一般CAD系统均具备此功能，主要是在进行平、纵、横设计时实时检查使用，虽然简单但可以有效解决平纵组合方面的问题，所以线位透视图也成为高等级公路初步设计中的重要的文件之一。,2、全景透视图如果将道路两侧的地形绘制出来，就形成了全景透视图，不仅能反映道路线形的优劣，而且可以检查与周围景观的配合情况，随着数字地形模型的应用，道路全景透视图的绘制已经比较方便了，图为一公路的全景透视图。,3、真实感的透视图这种透视图的制作难度较大，需要先建立模型，再进行渲
19、染而成，主要应用于方案评价和汇报，图为一公路的具有真实感的透视图。,3.6 纵断面设计方法与纵断面设计图,一、纵断面设计方法与步骤1准备工作 纵坡设计前，应根据中桩和水准记录点绘出路线纵断面图的地面线，绘出平面直线、平曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及沿线土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。,2标注控制点所谓控制点，就是指影响纵坡设计的高程控制点。“控制点”可分为两类:一类是属于控制性的“控制点”，控制路线纵坡设计时必须通过它或限制从其上方或下方通过。这类控制点主要有:路线起、终点；越岭哑口；重要桥涵；最小填土高度；最大挖深；沿溪线的洪水位；隧道进
20、出口；平面交叉和立体交叉点；铁路道口；城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。第二类是属于参考性的“控制点”，叫经济点。对于山岭重丘区的公路，除应标出控制性质的“控制点”以外，还应考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点，以降低工程造价。横断面上的经济点有以下三种情况：,1)当地面横坡不大时，可在中桩地面标高上下找到填方和挖方基本平衡的标高，纵坡通过此标高时，在该横断面上挖方数量基本等于填方数量。该标高为其经济点，如图a）。2)当地面横坡较陡时，填方往往不宜填稳，有时坡脚伸得较远，采用多挖少填甚至全部挖出路基的方法比砌石护坡经济，这时多挖少填或全挖路基的标高为经济点，如图b
21、）。3)当地面横坡很陡，无法填方时，需砌筑挡土墙，此时宁愿全部挖出路基或深挖，该全部挖出或深挖路基的标高为其经济点，如图c）。当地面横坡很陡,必须作挡土墙时,当采用某一设计标高使该断面按1m长度计施工的土石方与挡土墙费用总和最省,该标高为其经济点。设计时“经济点”通常用“路基横断面透明模板”来确定，如下图所示。,“路基横断面透明模板”可用透明描图纸或透明胶片制成，其上按横断面图的比例绘出路基宽度（挖方路段尚应包括两侧边沟的宽度）和各种不同坡度的边坡线（上为挖方，下为填方）。使用时将“路基横断面透明模板”扣在绘好地面线的横断面图上，使中线重合，根据地面横坡的大小，上下移动“模板”，使填方和挖方面
22、积大致相等或工程造价最经济，此时，“模板”上的路基顶面与该中桩的地面高之间的高差就是经济填挖值。将此值按比例点绘到纵断面图的相应中桩位置上，即为该断面的“经济点”。纵坡线通过的经济点越多，则工程量就越少，投资就越省。,3.试坡 试坡主要是在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术标准、选线意图，考虑各控制点和经济点的要求以及地形变化情况，初步定出纵坡设计线的工作。 试坡应以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”。当个别“控制点”确实无法满足时，应对控制点重新研究，以便采取弥补措施。试坡的要点可以归纳为：“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。“前后照顾”就是要前后坡段通盘考虑，不能只局限在某一
23、坡段上。“以点定线”就是按照纵面技术标准的要求，满足“控制点”，参考“经济点”，初步定出坡度线。“反复比较”就是用三角板推平行线的办法，移动坡度线，反复试坡，对各种可能的坡度线方案进行比较，最后确定既符合技术标准，又满足控制点要求而且土石方量最省的坡度线。“以线交点”就是将得到的坡度线延长，交出变坡点的初步位置。,4.调坡 调坡主要从以下两方面进行： 1)结合选线意图进行调坡。将试坡线与选线时所考虑的坡度进行比较，两者应基本相符。若有脱离实际情况或考虑不周现象，则应全面分析，找出原因，权衡利弊，决定取舍。 2)对照技术标准或规范进行调坡。详细检查设计最大纵坡、坡长限制、纵坡折减以及平纵线形组合
24、是否符合技术标准或规范的要求。特别要注意陡坡与平曲线、竖曲线与平曲线、桥头接线、路线交叉、隧道及渡口码头等地方的坡度是否合理，发现问题及时调整修正。调整坡度线的方法有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减小纵坡度等。调整时应以少脱离控制点、少变动填挖为原则，以便调整后的纵坡与试定纵坡基本相符。,5.核对 核对主要在有控制意义的特殊横断面上进行。如选择高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。其做法是：在纵断面图上直接由厘米格读出相应桩号的填挖高度，将此值用“路基横断面透明模板”套在相应横断面地面线上，检查若有填挖过大、坡脚落空、挡墙过高、桥涵填土不够以及其它边坡不稳现象
25、，则需调整坡度线。核对是保证纵面设计质量的重要环节，对某些复杂地段，如山区横坡陡峻的傍山线，这一工作尤为重要。,6.定坡 经调整核对合理后，即可确定坡度线。所谓定坡，就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。坡度值一般是用三角板推平行线的办法，直接读厘米格子得出，要求取值到千分之一，即0.1%。变坡点的位置直接从图上读出，一般要调整到整10米桩位上。变坡点的高程是根据路线起点的设计标高由已定的坡度、坡长依次推算而来。由于现在内业设计都由道路CAD系统来完成，因此，坡段的坡度也可以由CAD系统确定的变坡点标高进行反算。,5核对：典型横断面核对。 6定坡：确定变坡点位置及变坡点高程或纵坡度。
26、 精度要求： 变坡点桩号：一般要调整到10m的整桩号上 坡度值：精确到小数点两位，即0.00% 变坡点高程：精确到小数点三位，即0.000 中桩高程：精确到小数点两位，即0.00,4调整：按平纵配合要求及标准执行情况等进行检查调整。,3试坡：根据地形起伏情况及高程控制点，初拟纵坡线。,道路的纵坡设计是在全面掌握设计资料的基础上经过多次方案比较，精心设计才能完成。除以上提到的设计要求外，纵坡设计还要注意：与平面线形的合理组合，以得到较佳的空间组合线形；回头曲线路段纵坡的特殊要求；大中桥上不宜设置竖曲线，即不宜设变坡点；注意交叉口、城镇、大中桥、隧道等地段路线纵坡的特殊要求。,7.设计竖曲线根据道
27、路等级和情况,确定竖曲线半径,并计算竖曲线要素。8.高程计算根据已定的纵坡和变坡点的设计标高及竖曲线半径,即可计算出各桩号的设计标高。中桩设计标高与对应原地面标高之差即为路基施工高度，当两者之差为“”，则是填方；两者之差为“”，则是挖方。,二、公路纵断面设计图路线纵断面图是纵断面设计的最终成果，是道路设计文件的重要组成部分。在纵断面图上表示原地面的标高线称为地面线。地面线上各点的标高称为地面标高，沿道路中线所作的纵坡设计线称为纵断面设计线，在纵断面设计线上的各点标高称为设计标高（又称为路基设计标高）。任一桩号的设计标高与地面标高之差，称为该桩号的施工高度（即填挖值）。纵断面图反映路线所经地区中
28、线之地面起伏情况与设计标高之间的关系。,道路纵断面设计图采用直角坐标，以横坐标（水平方向）表示里程及桩号，纵坐标（垂直方向）表示水准高程。为了突出地形起伏，纵横坐标通常采用不同的比例尺。横坐标比例尺一般与路线平面图一致，为1：2000或1：5000，纵坐标的比例尺相应为1：200或1：500。在纵断面图中，图的上半部应包括如下主要内容： 高程、地面线、设计线、竖曲线及其要素； 桥涵（桥梁按桥型、孔数及孔径标绘，注明桥名、结构类型、中心桩号、设计水位；跨线桥示出交叉方式；涵洞与通道按桩号及底高绘出，注明结构类型、中心桩号、孔数及孔径）； 隧道（按长度、高度标绘，注明名称和起始点桩号）； 与道路、
29、铁路交叉时的桩号及路名； 水准点的位置、编号及高程； 断链桩位置及长短链关系； 沿线跨越河流的现有水位和设计洪水位，影响路基稳定的地下水位等。 图的下部各栏应示出土壤地质情况、施工高度、设计高程、地面高程、坡长及坡度、里程及桩号、直线及平曲线（包括缓和曲线）等。,复习思考题何为路线纵断面？路基设计标高是如何规定的？纵坡和竖曲线的标准各有哪些？为什么标准要对最大从坡加以限制？规定最大纵坡主要考虑哪些因素？何为平均纵坡、合成纵坡、最小坡长？何为缓和坡段？它设置的条件和设置的位置各是什么？标准在制定坚曲线半径时，主要考虑了哪些因素？设置爬坡车道的条件？如何设置爬坡车道？各种线形组合要点和注意问题？简述纵断面设计的一般步骤和方法？,
