1、呼伦贝尔学院 工程技术学院 采矿工程 2 班 闻锁印 20091714281路线纵断面设计1. 假定条件1.1 该地区为丘陵地区，地表主要为全区覆盖的草植被。植被下部为第四季松散堆积物覆盖，以灰黑、灰白泥岩、粉砂岩、泥质砂岩为主，厚度在6.6m31m 之间。1.2 本区属于公路自然区 I 类 2 级划分，即大陆性亚寒带气候，降雨主要集中在 7、8、9 月，表现中湿状态的临界高度为 84cm，4、5 月份为雪融期，产生潮湿临界厚度为 56cm。2设计要求2.1 根据地面平曲线设计起点和中点的纵断面图，选择填方材料并说明理由。2.2 绘图比例尺纵坐标为 1:400，横坐标为 1:2000。2.3
2、规范设计格式，设计步骤，设计内容。3.纵断面设计的原则3.1 纵断面设计应服从上位依据（总规、控规、可研、初设等业已批准的高程） ，根据所处的工作阶段取得可靠的定线依据。3.2 满足纵断面设计的技术标准，满足等级要求。3.3 纵断面线形平顺，块段平缓，起伏小、少。3.4 填挖少，工程量省，填挖基本平衡。3.5 路基稳定。3.6 基本满足沿途道路控制标高，道路控制标高是：起点、终点、沿途街坊地面、交叉口、出入口、广场、建筑物地坪、铁路道口、桥涵。由设计洪水位确定的路面高程、桥面高程。通航河流要满足桥下净空高度的要求。旧路改造时的原有路面高程。垭口。4 设计步骤4.1 准备工作在平面路线图上标注里
3、程桩和百米标及其所处高程。本次设计总里程 1445.3m，共设置 14 个百米桩、23 个里程桩，其中 K0 K1 K3 K6 K7 K9 K10 K11 K12 K13 K14 K16 K17 K20 K22 为整桩， K2 K4 K5 K8 K15 K18 K19 K21 K23 为特殊加点桩。4.2 标注特殊控制点引起地形起伏大的变坡点。平面圆曲线的 ZYYZ 点。竖曲线的 ZYYZ 点。采用定直线等分定理将控制点、里程桩、变坡点、起终点、百米标的高程反应到纵断面图上。呼伦贝尔学院 工程技术学院 采矿工程 2 班 闻锁印 200917142824.3 试坡在已有的地形控制断面上，依据给定
4、的技术标准按照最经济的方法填方，初步确定设计路线。根据所处地形的地表表土及周围填方材料初步绘制了一条既经济又合理的设计线，图中标明了设计线和地面线。地面线：根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映沿着中线地面的起伏变化情况（地面标高） 。设计线：经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。4.4 调整按照运行中的各种指标限制坡度线长平抬、平降、延伸、坡度折减。4.4.1 纵坡限制4.4.1.1 纵坡设计要求必须满足标准规定。纵坡应该尽量平顺起伏不易过大。考虑沿线地形地质、水文等。纵坡设计应考虑填挖平衡。平原区应满足最小填土
5、高度要求。桥梁隧道交叉口前后纵坡应较缓。4.4.1.2 最大纵坡限制最大纵坡：指在进行纵坡设计中所允许的最大纵坡，是矿山设计、日常生活中开拓运输系统的一项重要指标，主要影响开拓工程量、卡车运输是否平稳。最大纵坡的特点: 是事故多发地，发生故障则起步停车困难。 能够减少三角台阶工程量。 使发动机处在全负荷状态。 重车上坡时存在轮胎受侵彻力大、易发热、强度降低。 雨季易打滑、侧滑影响行车安全。 充分利用矿用汽车剩余功率较大优点，也充分利用公路开拓机动灵活的特点。最大纵坡设计时考虑的影响因素： 考虑汽车下坡的安全性。 拖挂车的要求。 冰雪及雨滑时，汽车上下坡安全行驶的要求。4.4.1.3 最小纵坡限
6、制为使道路上行车快速、安全和畅通，希望道路纵坡设计的小一些为好。但是，在长路堑、低填以及其他横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于 0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于 0.5%为宜。4.4.1.4 坡长限制最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺的要求考虑的。 如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减中的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出。 从路容美观、相邻俩竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最短长呼伦贝尔学院 工程技术学院 采矿工程 2 班 闻锁印 20091714283度。通常取 910 秒的行程距离。最
7、大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。纵坡大，坡长较长的时候对行车表现在： 使行车速度显著下降。甚至要换抵挡位克服坡度阻力。 易使水箱“开锅” ，导致汽车爬坡无力，甚至熄火。 下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸。4.4.1.5 纵坡折减高原地区：含氧量随高程降低，发动机功率下降，适当降低坡度。平曲线段：坡道上弯道转弯时，由于离心力作用，轮胎附着牵引力下降，坡度应适当降低。4.4.1.6 缓和坡段在纵断面设计中，当陡坡的长度达到限制坡长时应安排一段缓坡，用以恢复在陡坡上降低的速度，同时考虑下坡安全的需要。在缓坡上汽车将以加速行驶，因此，
8、缓坡的长度应适应加速的需要。但实际设计中很难满足这个要求。 标准规定缓和坡段的纵坡应不大于 3%，其长度应不小于最短坡长。本次设计路线纵断面坡度均在 3%以下，对露天矿运输部造成困难不作纵坡设计。4.4.2 竖曲线限制竖曲线：当纵断面俩个转折线夹角代数差大于 2%时，要在转折处设置一段能平滑过渡的曲线。汽车行驶在纵坡变坡点时，为了缓和因车辆动能变化而产生的冲击和保证视距，必须插入竖曲线，竖曲线一般采用圆曲线和二次抛物线两种。由于竖曲线的前后坡差很小，抛物线呈非常平缓的线形，因曲率变化较小，所以实际上同圆曲线几乎相同，在实际设计中，可根据计算的方便，采用抛物线或圆曲线。竖曲线的作用如下： 缓和纵
9、向变坡处行车动量变化而产生的冲击作用。 确保道路纵向行车视距。 将竖曲线与平曲线恰当组合有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感。标准和规范均规定在变坡点处应设置竖曲线。竖曲线设计的一般要求： 在工程量允许的条件下，可以采用大的竖曲线半径。 如果存在反向竖曲线，应设置一段不小于 3s 行车速度的路段。呼伦贝尔学院 工程技术学院 采矿工程 2 班 闻锁印 20091714284竖曲线要素的计算公式：边坡角： 12 =i-曲线长： LR切线长： T外距： 纵距：2E=2xy=4.4.2.2 竖曲线的最小半径限制缓和冲击：汽车在竖曲线上行驶时不因冲击而造成的不舒适感，以及视觉平顺等的要求。汽车从直
10、线坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大，如其长过短，汽车悠然而过旅客会感到不舒适。因此，应限制汽车在竖曲线上的行程时间不过短，最短应满足 3s 行程。 满足视距的要求：汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，会阻挡司机的视线。为了行车安全对凸形竖曲线的最小半径或最小长度应加以限制。 凹形：设计的最小半径能降低离心率的影响，夜间行车前照灯射程满足停车视距。 凸形：设计的最小半径要求失重不致过大，保证纵向停车视距足够。竖曲线半径与行车速度 表 1计算行车速度(公里/时) 40 50 20凸形 1000 500 300竖曲线最小半径(米)凹形 1000 300 3004.4.3 纵组合设计原则： 保
11、持视距的连续性。应在视距上自然的引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形都应避免。在视觉上能否自然的引导视线，是衡量平、纵线形组合的最基本问题。 保持平、纵线形的技术指标大小应均衡，对纵面线形不断起伏，而在平面上却采用高标准的线形是无意义的。反之，在平面上线形迂回前进、弯道较多，而在纵断面设计上采用高标准也同样没有意义。呼伦贝尔学院 工程技术学院 采矿工程 2 班 闻锁印 20091714285 选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。 注意与周围环境相配合。如配合的好，可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。组合： 平曲线与竖
12、曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。这种组合是使平曲线与竖曲线对应，最好使竖曲线的起点和终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖” 。 平曲线与竖曲线大小应保持均衡平曲线与竖曲线其中一方大而平缓，那么另一方就不要行成多而小。一个长的平曲线内有两个以上的竖曲线，或一个大的竖曲线含有两个以上的平曲线，看上去都非常别扭。如图 413 所示，根据德国的统计资料，当平曲线半径小于 1000m 时，竖曲线半径大约为平曲线半径的 1020 倍为好。 暗、明弯与凸、凹竖曲线暗弯与凸形竖曲线组合，以及明弯与凹形竖曲线组合较为合理，且给人一种平顺舒服的感觉，平曲线与竖曲线重合是一种理想的组合，但由
13、于地形等条件限制，这种组合并不是总能争取得到的。如果平曲线的中点与竖曲线的顶（底）点位置错开距离不超过平曲线长度的四分之一时，效果仍然令人满意。但是，如果错位过大或大小不均衡，就会出现视觉效果很差的线形。4.5 核对通过对特殊地段的中线作横断面比较填、挖工程量是否合理，调整道路中线的位置。4.5.1 填挖高度：本次设计整段路面采取填方设计，其高度应不低于在 7、8、9月中湿状态的临界高度 84cm 和 4、5 月雪融期产生潮湿临界厚度 56cm。4.5.2 填挖材料：采用露天矿常用的碎石土、卵石土、砾石土、粗砂土、中砂土与一定量块石混合压实成路基；这种路基具有力学强度高、水稳定性好的特点，而且
14、取材容易、方便运输、节约成本等优点。4.6 定坡经过调整以后，逐段把线段要数确定（坡度、坡长、变坡点）1）设计变坡点的里程桩号取整数2）里程桩之差为坡长，高程之差为纵坡5、绘图步骤5.1 建立 B4 纸坐标体系、选好比例尺、确定样式。5.2 标明纵坐标高程和横坐标里程并注释比例尺和单位说明；绘制图表，包括：土壤说明、地标高程、设计高程、填挖高度、坡长坡度、百米标与里程桩、平曲线要数。1) 平曲线要素平曲线要素 表 21 2 3 4 5L1=130m a1=38 L3=969.85m a1=38 L5=120mEW 方向 R=180m N/E 47 R=160m WE 方向L2=119.3m L
15、4=106.1mE=9.5m E=8.4mJ=4.7m J=4.1m呼伦贝尔学院 工程技术学院 采矿工程 2 班 闻锁印 200917142862）百米桩在途中表格对应位置从起点开始每 100m（图中 20mm）标注一个百米标；分别为 0、1、2、313、14。3）里程桩将图中平、纵曲线的 ZY、YZ 点、变坡点、50m 里程点分别标注在图上；分别为 K0、K1、K2、K3、 K21 、K22 、K23。4）地标高度采用定直线等分定理求得各控制点的高程绘制到图中控制点高程计算方法：例如：控制点高程=660+a/b5）地面线将图中相邻控制点用直线连接起来就是地表平面线6）设计线依据表土性质，即
16、7、8、9 月中湿状态的临界高度 84cm 和 4、5 月雪融期产生潮湿临界厚度 56cm，设计路线的路基必须大于 84cm。从地面线上排土场控制点上方选一点作为设计线起点，然后按照最经济、最合理的路线找去下一个变坡点，最后选取终点直线连接成设计线。5.3 计算坡度及坡长 H坡 度 a=tnL式中 H高程差L坡长坡度角 =2，须设置竖曲线。5.4 竖曲线要素计算由以上条件设计凹形和凸形竖曲线半径 R 在 1000m 左右，其反向夹直线应满足 3s 行车速度呼伦贝尔学院 工程技术学院 采矿工程 2 班 闻锁印 20091714287实际由 CAD 作图和计算得到凹凸竖曲线要素：竖曲线形式 半径 R （m） 切线 T (m) 外距 E (m)凹形 960.00 136.90 9.76凸形 900.00 137.80 10.55夹直线 L（m） 566.6在图中绘制竖曲线并标明特殊点及其要素，将以上内容反映到下面的表格中5.5 成图在图中作出必要的说明和图的名称，作出图标
