道路勘测设计纵断面设计新PPT课件.ppt

第三章第三章 纵纵断面断面设计设计n 第一第一节节 概概 述述n定定义义：沿沿着着道道路路中中线线竖竖直直剖剖切切然然后后展展开开即即为为路路线线纵纵断面。断面。n纵纵断断面面设设计计：在在路路线线纵纵断断面面图图上上研研究究路路线线线线位位高高度度及坡度及坡度变变化情况的化情况的过过程。程。n任任务务：研究研究纵纵断面断面线线形的几何构成及其大小与形的几何构成及其大小与长长度。度。n依依据据：汽汽车车的的动动力力特特性性、道道路路等等级级、当当地地的的自自然然地地理条件以及工程理条件以及工程经济经济性等。性等。1.路路线纵线纵断面断面图图构成：构成：n地地面面线线：它它是是根根据据中中线线上上各各桩桩点点的的高高程程而而点点绘绘的的一一条条不不规则规则的折的折线线；反映了沿着中；反映了沿着中线线地面的起伏地面的起伏变变化情况。化情况。n设设计计线线：设设计计人人员员经经过过技技术术上上、经经济济上上、美美学学上上等等多多方方面面比比较较后后定定出出的的一一条条具具有有规规则则形形状状的的几几何何线线，反反映映了了道道路路线线的起伏的起伏变变化形状。是化形状。是路路线线上各点路基上各点路基设计标设计标高的高的连续连续。2.n地面地面标标高：高：中中线线上地面点高程。上地面点高程。n路路线纵线纵断面断面图图上的上的设计标设计标高：即路基高：即路基设计标设计标高。高。n1、新建公路的路基、新建公路的路基设计标设计标高：高：高高速速公公路路和和一一级级公公路路采采用用中中央央分分隔隔带带的的外外侧侧边边缘缘标标高高；二二、三三、四四级级公公路路采采用用路路基基边边缘缘标标高高，在在设设置置超高、加超高、加宽宽地段地段为设为设超高、加超高、加宽宽前前该处边缘标该处边缘标高。高。2、改建公路的路基、改建公路的路基设计标设计标高：高：一一般般按按新新建建公公路路的的规规定定办办理理，也也可可视视具具体体情情况况而而采用行采用行车车道中道中线处线处的的标标高。高。n路堤：路堤：设计标设计标高大于地面高大于地面标标高。高。n 路路堑堑：设计标设计标高小于地面高小于地面标标高。高。n纵纵断面断面设计设计内容内容：坡度及坡坡度及坡长长n 竖竖曲曲线线 3.第二节 汽车的驱动力及行驶阻力 n一、汽车的驱动力n汽汽车车的的动动力来源：力来源：n汽汽车车行行驶驶的的驱动驱动力来自它的内燃力来自它的内燃发动发动机。机。n在在发动发动机里机里热热能能转转化成机械能化成机械能经过传动经过传动系系变变速和速和传动传动，将曲，将曲轴轴的扭矩的扭矩传给驱动轮传给驱动轮，产产生生Mk的扭矩的扭矩驱动驱动汽汽车驱动轮车驱动轮旋旋转转，轮轮胎胎对对路面路面产产生向后的水平生向后的水平推力，推力，则则路面路面对车辆产对车辆产生向前的推力，生向前的推力，驱驱使汽使汽车车行行驶驶。4.汽汽车传动车传动系系统统：5.发动发动机机输输出的功率出的功率N与与产产生的扭矩生的扭矩M的关系的关系：n1发动发动机曲机曲轴轴扭矩扭矩M 及及发动发动机机转转速特性速特性TrM6.N-n曲曲线线、M-n曲曲线线n发动发动机机转转速特性曲速特性曲线线：7.东风东风EQ-140发发动动机外特性曲机外特性曲线线8.式中：式中：Nmax发动发动机的最大功率机的最大功率(kW)；nN发动发动机的最大功率所机的最大功率所对应对应的的转转速（速（rmin）n发动发动机机转转速特性速特性经验经验公式：公式：式中：式中：Mmax最大扭矩（最大扭矩（Nm）；）；n MN最大功率所最大功率所对应对应的扭矩，的扭矩，n nN最大功率所最大功率所对应对应的的转转速（速（r/min）；）；n nM最大扭矩所最大扭矩所对应对应的的转转速速(rmin)；9.发发动动机机曲曲轴轴上上的的扭扭矩矩M经经过过变变速速箱箱（速速比比ik）和和主主传动传动器（速比器（速比i0）两次）两次变变速速两次两次变变速的速的总变总变速比速比为为：=i0ik；传动传动系系统统的机械效率的机械效率为为TD时时：减速行减速行驶驶式中：式中：道路阻力系数，道路阻力系数，29.临临界界速速度度：每每一一排排档档最最大大动动力力因因数数Dmax对对应应的的速速度度，用用Vk表示。表示。汽汽车车的行的行驶驶状状态态30.n汽汽车车的的最最小小稳稳定定速速度度：是是指指满满载载（不不带带挂挂车车）在在路路面面平平整整坚坚实实的的水水平平路路段段上上，稳稳定定行行驶驶时时的的最最低低速速度度（即（即临临界速度界速度Vk）。）。31.最最大大爬爬坡坡度度：指指汽汽车车在在坚坚硬硬路路面面上上用用最最低低档档作作等等速速行行驶时驶时所能克服的最大坡度。所能克服的最大坡度。cos1，sintgi，DImax=fcos+sin解此三角函数方程式，得最大坡角：解此三角函数方程式，得最大坡角：三、汽三、汽车车的爬坡能力的爬坡能力n汽汽车车的的爬爬坡坡能能力力是是指指汽汽车车在在良良好好路路面面上上等等速速行行驶驶时时克服了其它行克服了其它行驶驶阻力后所能爬上的阻力后所能爬上的纵纵坡度。坡度。，a=0，则则 i=D-f32.四、理想的最大四、理想的最大纵纵坡和不限坡和不限长长度的最大度的最大纵纵坡坡n1.理想的最大理想的最大纵纵坡坡i1：是指是指设计车设计车型即型即载载重重车车在油在油门门全开的情况下，持全开的情况下，持续续以理想速度以理想速度V1等速行等速行驶驶所能所能克服的坡度。克服的坡度。V1取取值值，对对低速路低速路为设计为设计速度，高速速度，高速路路为为上述上述载载重重车车的最高速度。的最高速度。n i i1 1=D=D1 1-f-fn2.不限不限长长度的最大度的最大纵纵坡坡i2：n容容许许速速度度V V2 2：不不同同等等级级的的道道路路容容许许速速度度应应不不同同，其其值值一一般般应应不不小小于于设设计计速速度度的的1/21/22/32/3（高高速速路路取取低低限，低速路取高限）。限，低速路取高限）。n i i2 2=D=D2 2-f-f33.五、最大五、最大纵纵坡坡最最大大纵纵坡坡：是是指指在在纵纵坡坡设设计计时时各各级级道道路路允允许许使使用用的的最大坡度最大坡度值值。影响因素：影响因素：汽汽车车的的动动力力特特性性：汽汽车车在在规规定定速速度度下下的的爬爬坡坡能能力力和下坡的安全性。和下坡的安全性。道道路路等等级级：等等级级高高，行行驶驶速速度度大大，要要求求坡坡度度阻阻力力尽量小。尽量小。自然条件：海拔高程、气候（自然条件：海拔高程、气候（积积雪寒冷等）。雪寒冷等）。纵纵坡度大小的坡度大小的优优劣：劣：坡度大：行坡度大：行车车困困难难：上坡速度低，下坡：上坡速度低，下坡较较危危险险。山区公路可山区公路可缩缩短里程，降低造价。短里程，降低造价。34.1.设设计计速速度度为为120kmh、l00kmh、80kmh的的高高速速公公路路受受地地形形条条件件或或其其他他特特殊殊情情况况限限制制时时，经经技技术经济论证术经济论证，最大，最大纵纵坡坡值值可增加可增加1。2.公公路路改改建建中中，设设计计速速度度为为40kmh、30kmh、20kmh的的利利用用原原有有公公路路的的路路段段，经经技技术术经经济论证济论证，最大，最大纵纵坡坡值值可增加可增加1。n各各级级公路最大公路最大纵纵坡的坡的规规定（表定（表3-93-9）设计设计速度速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）3 4 5 6 7 8 935.1 1高原高原为为什么什么纵纵坡要折减？坡要折减？在高海拔地区，因空气密度下降而使汽在高海拔地区，因空气密度下降而使汽车发动车发动机机的功率、汽的功率、汽车车的的驱动驱动力以及空气阻力降低，力以及空气阻力降低，导导致致汽汽车车的爬坡能力下降。另外，汽的爬坡能力下降。另外，汽车车水箱中的水易水箱中的水易于沸于沸腾腾而破坏冷却系而破坏冷却系统统。2 2规规范范规规定定：位位于于海海拔拔3000m3000m以以上上的的高高原原地地区区，各各级级公公路路的的最最大大纵纵坡坡值值应应按按书书P60P60页页表表3-103-10规规定予以折减。折减后若小于定予以折减。折减后若小于4%4%，则则仍采用仍采用4%4%。高原高原纵纵坡折减坡折减36.n 坡坡长长是是纵纵断面上相断面上相邻邻两两变变坡点坡点间间的的长长度。度。n 内容：最小坡内容：最小坡长长限制：任何路段限制：任何路段n 最大坡最大坡长长限制：陡坡路段限制：陡坡路段n 1最小坡最小坡长长限制限制n标标准准规规定定，各各级级公公路路最最小小坡坡长长一一般般不不应应小小于于915s行程，按行程，按书书P64页页表表3-14选选用用。n 城市道路最小坡城市道路最小坡长长按表按表书书P64页页表表3-15选选用。用。六、坡长限制37.n标标准准规规定定各各级级公公路路最最大大坡坡长长限限制制。见见书书P63页页表表3-11。2最大坡最大坡长长限制限制38.n 城市道路最大坡城市道路最大坡长见书长见书P63页页表表3-12。39.3、缓和坡段n在在纵纵断面断面设计设计中，当陡坡的中，当陡坡的长长度达到限制坡度达到限制坡长时长时，应应安排一段安排一段缓缓坡，用以恢复在陡坡上降低的速度。同坡，用以恢复在陡坡上降低的速度。同时时，从下坡安全考，从下坡安全考虑虑，缓缓坡也是需要的。坡也是需要的。n标标准准规规定，定，连续连续上坡上坡(或下坡或下坡)时时，应应在不大于在不大于所所规规定的定的纵纵坡坡长长度范度范围围内内设设置置缓缓和坡段。和坡段。缓缓和坡段的和坡段的纵纵坡坡应应不大于不大于3，其，其长长度不度不应应小于最小坡小于最小坡长长。40.n最小最小纵纵坡：坡：各各级级公路在特殊情况下容公路在特殊情况下容许许使用的最小使用的最小坡度坡度值值。n最小最小纵纵坡坡值值：0.3%0.3%，一般情况下，一般情况下0.5%0.5%为为宜。宜。n适用条件适用条件：横向排水不：横向排水不畅畅路段。路段。设设置置边边沟的低填方路段沟的低填方路段。n 干干旱旱少少雨雨地地区区以以及及横横向向排排水水良良好好，不不产产生生路路面面积积水的路段水的路段最小最小纵纵坡可不受上述限制。坡可不受上述限制。4 4、最小、最小纵纵坡坡41.5 5、平均、平均纵纵坡坡n平均平均纵纵坡是指一定坡是指一定长长度的路段度的路段纵纵向所克服的高差向所克服的高差H与与该该路段的距离路段的距离L之比。之比。标标准准规规定定：二二、三三、四四级级公公路路越越岭岭路路线线连连续续上上坡坡(或或下下坡坡)路路段段，相相对对高高差差为为200500m时时，平平均均纵纵坡坡不不应应大大于于5.5；相相对对高高差差大大于于500m时时，平平均均纵纵坡坡不不应应大于大于5。任意任意连续连续3km路段平均路段平均纵纵坡不坡不应应大于大于5.5。42.1 1）.定定义义：合成坡度是指由路合成坡度是指由路线纵线纵坡与弯道超高横坡与弯道超高横坡或路拱横坡坡或路拱横坡组组合而成的坡度，其方向即流水合而成的坡度，其方向即流水线线方方向。向。合成坡度的合成坡度的计计算公式算公式为为：6 6、合成坡度、合成坡度n式中：式中：II合成坡度（合成坡度（%）；）；n i ih h超高横坡度或路拱横坡度（超高横坡度或路拱横坡度（%）；）；n ii路路线设计纵线设计纵坡坡度（坡坡度（%）。）。43.n （1）最大允最大允许许合成坡度合成坡度值值：P65页页表表3-16 2）合成坡度指）合成坡度指标标 （2 2）最小合成坡度：）最小合成坡度：n最小合成坡度不宜小于最小合成坡度不宜小于0.5%0.5%。n当当合合成成坡坡度度小小于于0.50.5时时，应应采采取取综综合合排排水水措措施施，以以保保证证路面排水路面排水畅畅通。通。44.n当当陡陡坡坡与与小小半半径径平平曲曲线线重重合合时时，在在条条件件许许可可的的情情况下，以采用况下，以采用较较小的合成坡度小的合成坡度为为宜。宜。特特别别是下述情况，其合成坡度必是下述情况，其合成坡度必须须小于小于8%8%。在冬季路面有在冬季路面有积积雪雪结结冰的地区；冰的地区；自然横坡自然横坡较较陡峻的傍山路段；陡峻的傍山路段；非汽非汽车车交通比率高的路段。交通比率高的路段。例例如如：某某二二级级公公路路，有有一一平平曲曲线线半半径径为为250m250m，超超高高横横坡坡为为7%7%，该该路段路段纵纵坡度坡度为为4.8%4.8%，则则合成坡度合成坡度为为3）.合成坡度指合成坡度指标标的控制作用的控制作用：n 控制陡坡与急弯的重合。控制陡坡与急弯的重合。45.