纵断面计算题.doc

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1、第三章 纵断面设计 思考题 1. 纵断面设计成果包括哪些内容? 2. 简述纵坡设计的步骤; 3. 竖曲线上的设计高如何计算? 4. 如何进行平、纵组合? 5. 习题 一、填空题 1在公路路线纵断面图上,有两条主要的线:一条是 _;另一条是 _。 2.纵断面设计就是根据汽车的 _、 _、 _和 _,以 及当地气候、地形、地物、地质、水文、土质条件、排水要求、工程量等来研究这条空间线形的纵坡布置。 3纵断面的设计线是由 _和 _组成的。 4纵坡度表征匀坡路段纵坡度的大小,它是以路线 _和 _之间的百分数来量度的,即 i=h l(%)。 5理想的纵坡应当 _平缓,各种车辆都能最大限度以接近 _速度行

2、驶。 6汽车在公路上行驶,要受到 _阻力、 _阻力、 _阻力和 _阻力等四种行车阻力的作用。 7最大纵坡的确定主要根据汽车的 _、 _、 _,并要保证_。 8最小坡长通常以计算行车速度行驶 _的行程来作规定。 9设置爬坡车道的目的主要是为了提高高速公路和一级公路的 _,以免影响_的车辆行驶。 10纵断面线型的布置包括 _的控制, _和 _的决定。 11纵断面图上设计标高指的是 _的设计标高。 12转坡点是相邻纵坡设计线的 _,两转坡点之间的水平距离称为 _。 13调整纵坡线的方法有抬高、降低、 _、 _纵坡线和 _纵坡度等。 14凸形竖曲线的最小长度和半径主要根据 _和 _来选取其中较大者。

3、15凹形竖曲线的最小长度和半径主要根据 _和 _来选取其中较大者。 16纵断面设计图反映路线所经中心 _和 _之间的关系。 17竖曲线范围内的设计标高必须改正,按公式 h=l2 2R 计算, l 代表距 _的距离,竖曲线上任一点 l 值在转坡点前从竖曲线 _标起,在 转坡点后从竖曲线 _标起。 18凸形竖曲线的标高改正值为 _,凹形竖曲线为 _;设计标高 =未设 竖曲线的标高 _。 19当路面为表处 (_f=0.02),解放牌汽车用 档,以 30km h不减速行驶 (D=0.083)时, 可爬升的最大纵坡为 _。 20在确定竖曲线半径大小时,规范规定当条件受限制时,方可采用 _最小 值,特殊困

4、难不得已时,才允许采用 _最小值。 21在凸形竖曲线的顶部 或凹形竖曲线的底部应避免插入 _平曲线,或将这些 顶点作为反向曲线的 _。 22纵断面设计的最后成果,主要反映在路线 _和 _上。 23缓和坡段的纵坡不大于 _,且坡长不得 _最小坡长的规定值。 24二、三、四级公路越岭路线的平均纵坡,一般以接近 _(相对高差为 200-500m)和 _(相对高差大于 500m)为宜,并注意任何相连 3km 路段的平均纵坡不宜大 于_。 25 高速公路和一级公路,当纵坡大于 _时,可设爬坡车道,其宽度一般为_。 26各级公路的 _路段,以及其它 _的路段,均应采用不小于 0.3的纵坡。 二、选择题 1

5、路基设计标高一般是指 ( )。 A路基中线标高; B路面边缘标高; c路肩边缘标高; D路基坡脚标高 2设有中间带的高速公路和一级公路,其路基设计标高为 ( )。 A路面中线标高; B路面边缘标高; c 路缘带外侧边缘标高; D中央分隔带外侧边缘标高 3凸形竖曲线最小长度和最小半径的确定,主要根据 ( )来选取其中较大值。 A行程时间、离心加速度和视距; B行程时间和离心力; c行程时间和视距; D视距和离心加速度 4竖曲线起终点对应的里程桩号之差为竖曲线的 ( )。 A切线长; B切曲差; C曲线长 5平原微丘区一级公路合成坡度的限制值为 10 ,设计中某一路段,按平曲线半径设置超高横坡度达

6、到 10,则此路段纵坡度只能用到 ( )。 A O; B 0 3; C 2; D 3 6汽车在公路上行驶,当牵引力的大小等于各种行驶阻力的代数和时,汽车就 ( )行 驶。 A加速; B等速; c减速; D无法确定 7牵引平衡方程式 P=Pw + Pi + Pf + Pj中的各种阻力,坡度阻力 Pi与车速 ( )关 系。 A有直接; B有间接; c完全无 8当某一排档的 =Dmax时 ,说明该排档不能 ( )。 A加速; B等速; C减速 9最大纵坡的限制主要是考虑 ( )时汽车行驶的安全 。 A上坡; B下坡; C平坡 10确定路线最小纵坡的依据是 ( )。 A汽车动力性能; B公路等级; c

7、自然因素; D排水要求 11新建公路路基设计标高一般是以 ( )标高为准。 A路基中心; B加宽后的路基内侧边缘; c未加宽前的路肩外侧边缘 12汽车下坡减速行驶时,其行使阻力中 ( )为正值。 A空气阻力与滚动阻力; B滚动阻力与惯性阻力; c空气阻力与坡度阻力 13汽车下坡减速行驶时,其行使阻力中 ( )为负值。 A空气阻力与 惯性阻力; B滚动阻力与惯性阻力; c惯性阻力与坡度阻力 14汽车上坡减速行驶时,其行使阻力中 ( )为负值。 A惯性阻力; B滚动阻力; C坡度阻力 15汽车下坡加速行驶时,其行使阻力中 ( )为正值。 A惯性阻力; B空气阻力; C坡度阻力 16公路纵坡越大越长

8、,则汽车越需要 ( )。 A较高排档; B较高车速; c较大 D 值 17公路的最小坡长通常是以 设计 速度行驶 ( )的行程来规定的。 A 36s; B.69s; C 915s; D 15 20s 18在平原区,纵断面设计标高的控制主要取决于 ( )。 A路基最小填土高度; B土石方填挖平衡; c最大纵坡和坡长; D路基设计洪水频率 19在纵坡设计中,转坡点桩号应设在 ( )的整数倍桩号处。 A 5m; B 10m; C 20m; D 50m 20设计规范中规定,高速公路和一级公路当纵坡大于 4时,可沿上坡方向车道右侧设置 ( )。 A爬坡车道; B变速车道; c错车道; D辅道 21设计规

9、范规定 :公路竖曲线采用 ( )。 A二次抛物线; B三次抛物线; c回旋曲线; D双纽线 22对于海拔高度在 4500m 的 平原微丘区二级公路,其最大纵坡值应为 ( )。 A 3; B 4; C 5; D 6 23路基设计表是汇集了路线 ( )设计成果。 A平面; B纵断面; C横断面; D平、纵、横 24各级公路在积雪冰冻地区,合成坡度值不应大于 ( )。 A 4; B 6; C 8: D 10 25各级公路的最小合 成坡度不宜小于 ( )。 A O 3; B 0 4; C 0 5: D 1 0 三、问答题 1决定转坡点位置时应考虑哪些问题 ? 2缓和坡段的作用是什么 ? 3平、纵面线形

10、组合的基本原则是什么 ? 4从汽车行驶的动力特性出发,对道路纵坡有何要求 ? 5路线纵断面设计应考虑哪些主要标高控制点 ? 6. 汽车行驶的条件是什么 ? 7道路纵坡设计应考虑哪些技术指标的限定要求 ? 8相邻竖曲线在衔接时应注意哪些问题 ? 9简答纵坡设计的步骤。 10纵坡大于 5的坡段长度为什么要加以限 制 ? 11为什么要控制平均纵 坡 ? 12合成坡度过大对汽车行驶有什么不利 ? 13对平曲线与竖曲线组合设计有何要求 ? 四、计算题 1如图 1 所示, A点里程桩号为 K3+040,其设计 标高为 478 00m,变坡点 B(K3+240)处竖曲线的切线长用 25m。求: K3+215

11、,K3+240, K3+260 及 C 点 (K3+390)的设计标高。 2某竖曲线半径 R=3 000m,其相邻坡段的纵坡度 分别为: i1=3%, i2=1%,转坡点桩号为 K6+770,高程 为 396 67m。要求完成: (1)竖曲线各 要素计算; (2)如果 曲线上每隔 10m 设置一桩,请按表 1 完成竖曲线上各桩 点的高程计算。 竖曲线高程计算表 表 1 桩 号 至曲线起、终点距离 (m) 标高改正值 (m) 坡道高程 (m) 竖曲线高程 (m) 3如图 2 所示,立交桥下有一转坡点,其桩号为 K2+230,立交桥下净空要求为 5.00m, 设K2十 230 高程为 180.40

12、m。问该转坡点处最大能设多大的竖曲线半径 (取 5m 整倍数 )?根 据所设半径求 A、 B和 K2+230 处的路线设计高程。 4某山岭重丘区三级公路,所经地区积雪季节较长。试问在纵坡设计时,平曲线半径为 lOOm的弯道上,其最大纵坡不应超过何值 ?( =0.05, i合=0.08) 5路段中某一转坡点的标高为 50.OOm,其相邻坡段的纵坡分别为一 6%和 4%,根据实 际情况,转坡点处的设计标高不得低于 52.OOm。问:竖曲线半径最小应为多少米 (取百米的整 倍数 )? 习题参考答案 一、填空题 1地面 线 设计线 2动力性能 道路性质 公路等级 交通组成 3匀坡线 竖曲线 4升降高度

13、 h 水平距离 l 5均匀 设计 6空气 滚动 坡度 惯性 7动力性能 公路等级 自然条件 行车安全 8 9s 15s 9通行能力 较高车速 图 1 图 2 10设计标高 设计纵坡度 变坡点位置 11路肩边缘 (有超高、加宽则为未超高、加宽前的路肩边缘 ) 12交点 坡长 13延长 缩短 加大 缩小 14视距 行程时间 15离心力 行程时间 16地面起伏 设计标高 17切点 起点 终点 18负值 正值 h 值 19 6.3 20一般 极限 21小半径 转向点 22纵断面图 路基设计表 23 3 小于 24 5.5 5 5.5 25 4 3.5m 26长路堑 横向排水不畅 二 、选择题 1 C;

14、 2 D; 3 C; 4 C; 5 A: 6 D: 7 C; 8 A; 9 B; 10 D; 11 C; 12 A; 13 C;14 A; 15 C; 16 C: 17 C: 18 A; 19 B; 20 A; 21 A; 22 B; 23 D; 24 C; 25 C 三、问答题 1答: (1)考虑坡长限制; (2)最大纵坡; (3)缓和坡段和纵坡设计的有关要求; (4)纵面线型与平面线型的相互协调、配合; (5)使工程量最小而线型最好; (6)转坡点位置设在 10m 整倍数的桩号上。 2答: (1)改善汽车在大于 5的坡道上行驶的紧张状态,避免汽车长时间使用低档爬 坡; (2)增大汽车下坡行

15、驶时的安全性,减轻汽车机件负荷 (上坡 )和降低制动器过高的温度(下坡 )。 3答: (1)应该在视觉上自然诱导驾驶员的视线; (2)保持视觉上的连续性,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 保持平衡; (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答: (1)纵坡力求平缓; (2)陡坡宜短,长坡道的纵坡应加以严格限制; (3)纵坡度不宜变化太大,尤其应避免急剧起伏变化,力求纵坡均匀。 5答:应标出公路起终点、垭口、桥涵、地质不良地段范围、最 小填土高度、沿河线洪水位、隧道、路线交叉点等位置的控制标高,以及工程艰巨地 段横断面的最大容许填土高度和最小挖深限度。

16、 6答: (1)必要条件:牵引力必须大于或等于各行驶阻力之代数和; (2)充分条件:牵引力不能大于路面和轮胎之间的摩阻力,即满足 PP max。 7答: (1)最大纵坡; (2)最小纵坡; (3)最大坡长; (4)最小坡长; (5)缓和坡段; (6)平均纵坡; (7)合成坡度。 8答: (1)同向竖曲线,特别是同向凹曲线问,如果直线坡段不长,应合并为单曲线或复 曲线形式的竖曲线,避免出现“断背”曲线; (2)反向曲线间,最好设置一段 直线坡段,其长度一般不小于计算行车速度的 3s 行程。 9答: (1)准备工作: 点绘出里程、桩号、直线与平曲线、地面高程和地面线; 标出桥涵、地质、土质及有关资

17、料。 (2)纵坡设计: 标出控制点; 试定坡度线 ; 调整纵坡线; 根据横断面图核对纵坡线; 确定纵坡线; 计算各桩号设计标高。 10答: (1)纵坡大于 5的坡段太长会因克服升坡阻力需要增大牵引力,动力因数提高,速度降低。在提高动力因数时汽车功率必须提高,从而热量大大增加而使水箱开锅,产生气阻,致使汽车爬坡无 力,甚至熄火,机件磨损大,驾驶员工作条件恶劣; (2)下坡时制动次数太多,使制动器发热而失效,造成车祸。 11答: (1)若平均纵度较大,上坡用低档的时间较长,容易引起汽车 “ 开锅 ” ; (2)下坡时较长时间 加速,为保安全必须频繁制动,引起制动器发热,甚至烧毁制动片而造成车祸;

18、(3)为使行车便利和安全,合理运用最大纵坡坡长及缓和坡段的规定。 12答: (1)如果合成坡度过大,当汽车速度较慢或停在弯道上时,可能沿合成坡度的方向产生侧滑或打滑; (2)若遇急弯陡坡,汽车可能在短时间内沿合成 坡度方向下坡,因合成坡度比纵坡和横坡 均大,汽车会突然加速,冲出弯道而造成车祸; (3)在合成坡度上行车,还会造成汽车倾斜、货物偏重,致使汽车倾倒。 13答: (1)平曲线与竖曲线应 相互重合,且平曲线应稍长于竖曲线,即“平包竖”; (2)平曲线与竖曲线的半径大小应保持均衡。 四、计算题 1解:( 1) B 点桩号竖曲线计算: B点桩号为 K3+240, 05.0 , L=2T=50

19、m, 100005.0/50/ LR m, 31.0100022/ 25 22 RE T m ( 2)标高计算 K3+215 处: 25.4 8 31 7 503.000.4 7 8 H m K3+240 处: 69.48331.020003.000.478 H m K3+260 处: 60.4 8 340.000.4 8 42002.0 H BH m 01.01 0 0 022 0.5 22 Ry x m 59.4 8 301.060.4 8 3 yHH m C 点处,即 K3+390 处: 00.4 8 11 5 002.0 H BH m 2 解:( 1) 凸形竖曲线)(02.001.00

20、3.021 ii 6002.03000 RL m 302/ LT m 15.0300022 30 22 RE T m ( 2)竖曲线 起点桩号 =K6+770-30=K6+740 竖曲线终点桩号 =K6+770+30=K6+800 竖曲线上任一桩号的标高改正值计算公式为 Rh l22 凸形竖曲线设计标高 =切线标高 -h 详细计算结果请见表 2。 竖曲线高程计算表 表 2 桩号 至曲线起、终点 距离 l (m) 标高改正值 h(m) 坡道高程 (m) 竖曲线高程 ( m) 起点 K6+740 0 0 395.77 395.77 +750 10 0.02 396.07 396.05 +760 2

21、0 0.07 396.37 396.30 转坡点 + 770 30 0.15 396.67 396.52 + 780 20 0.07 396.77 396.70 +790 10 0.02 396.87 396.85 终点 K6+800 0 0 396.97 396.97 3解:( 1) 凹型竖曲线)(0 4 5.00 1 5.003.0 ( 2)取 T=20m ( 3) 89.888045.0/202/2 TR m ( 4)取 R=885m ( 5) 91.192/ RT m ( 6) 82.392 TL m ( 7) 22.0)8 8 52/(2/ 91.19 22 RE T m ( 8)

22、K2+230 处设计高程 62.1 8 022.040.1 8 0 m ( 9) A点处路线设计高程 00.1 8 12003.040.1 8 0 m ( 10) B 点处路线设计高程 70.18020015.040.180 m 均为路面中心高程。 4解:山岭重丘区三级公路的计算行车速度为 V=30 /h,在平曲线半径为 100m 时: (1) 超高横坡度为 0 2 1.005.01 0 01 2 71 2 7 30 22 RVib( 2)最大纵坡 积雪地区 0 7 7.0222208.0021.008.0 22 iiiiiiibb合纵纵合合5解:( 1) 凹曲线)(10.004.006.0 ( 2) RE T22 2RT ( 3) 8 2RE ( 4) 1600)5052(88 1.022 ERm

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