露天纵断面设计.docx

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露天纵断面设计

路线纵断面设计

1.根据假定条件

1.1、该地区为丘陵地形，地表主要为草植被覆盖；

1.2、植被下面为第四系松散堆积物覆盖，以灰黑、灰白泥岩、粉砂岩、泥质沙岩为主。

厚度在6.6~31米之间。

1.3、本区属于自然区Ⅰ类划分，即大陆性亚寒带气候，降水主要集中在7、8、9月份。

雨季中湿状态的临界高度为84cm，4、5月份发生雪融期潮湿状态的临界高度为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为1:

100.，横坐标为1:

5000，用A3纸绘制。

2.3规范设计格式,设计内容，设计步骤。

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纵断面线性平顺，坡段平缓，起伏小、少；

3.4填挖少工程量少，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；

3.7路基最小填土高度；

3.8保证市政管线的埋设、使用。

管线最小覆土厚度0.7m。

有时排水管控制了道路高程。

4、设计步骤

4.1准备工作

在平面路线图上标注里程桩和百米标及其所处高程。

本次设计总里程，跨高程；共设置百米标、里程桩，其中

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ZY---YZ点；

竖曲线的ZY---YZ点；

采用定直线等分定理将控制点、里桩号、变坡点、起终点、百米标的高程反应到纵断面图上。

4.3试坡在已有的地形控制断面上，依据给定的技术标准按照最经济的方法填方，初步确定设计线路。

根据所处地区的地表表土及周围填方材料初步绘制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折线反应沿着中线地面的的起伏变化情况（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；

纵坡应尽量平顺起伏不宜过大；

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：

指在纵坡设计中所允许的最大纵坡，是矿山设计、日常生产中开拓运输系统中的一项重要指标，主要影响开拓工程量、卡车运行是否平稳。

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倾彻力大、易发热强度减低；

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大的优点，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要求

4.4.1.3最小纵坡限制

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。

①如果坡长过短，是变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减中的变化频繁，导致乘客感觉不舒服，车速越高越感突出。

②从路容美观、相邻两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最短长度。

通常取9-10秒的行程距离。

最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。

①使行车速度显著下降，甚至要换较低档位克服坡度阻力。

②易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火。

③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

①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。

②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，同时考虑下坡安全需要。

在缓坡上汽车将以加速行驶，因此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，对露天矿运输不造成困难不做纵坡设计。

4.4.2竖曲线限制

竖曲线：

当纵断面两个转折线夹角代数差大于2%时，要在转折处设置一段能够平滑过渡的曲线。

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。

由于竖曲线的前后破差很小，抛物线呈非常平缓的线性，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，课根据计算的方便，采用抛物线或圆曲线。

竖曲线的作用如下：

①缓和纵向变坡处行车动量变化而产生的冲击作用。

②确保道路纵向行车视距。

③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：

①在工程量允许的条件下，可以采用大的竖曲线半径。

②如果存在反向竖曲线，应设置一段不小于3秒行车速度的路段。

4.4.2.1竖曲线要素

竖曲线要素的计算公式:

边坡角：

曲线长：

切线长：

外距：

纵距：

4.4.2.2竖曲线的最小半径限制

①缓和冲击：

汽车在竖曲线上行驶时不因冲击功而造成的不舒适感，以及视觉平顺等要求。

②汽车从直线坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大，如其长过短，汽车倏然而过旅客会感到不适。

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3秒行程。

③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。

④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。

⑤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。

竖曲线最小半径

设计行车速度km/h

40

30

20

竖曲线最小

半径，米

凸形

凹形

1000

500

500

400

300

300

4.4.3平、纵组合设计

原则：

1.保持视觉的连续性。

应在视觉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该避免。

在视觉上能否自然地引导视线，是衡量平纵线形组合的最基本问题。

2.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。

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.注意与周围环境相配合。

如配合得好，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：

1.平曲线与竖曲线应相互重合，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与点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。

2.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，那么另一方就不要形成多而小。

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4—13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10~20倍为好。

3.暗、明弯与凸、凹曲线

暗弯与凸形竖曲线组合，以及明弯与凹形曲线组合较为合理，且给人一种平顺舒适的感觉。

平曲线与竖曲线重合是一种理想的组合，但由于地形等条件限制，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，逐段把线段要素确定（坡度、坡长、变坡点）

1.设计的变坡点里程桩号取整数

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、地表高程、设计高程、填挖高度、坡度坡长、百米标与里程桩、平曲线要素。

5.2.1平曲线要素

1

2

3

4

5

L1=250m

EW方向

W/N

EW方向

5.2.2百米标

在图中表格对应位置从起点开始每100m（图中50mm）标注一个百米标;分别为0、1、2、3、4、5。

5.2.3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...等10个桩号。

5.2.4地表高度

采用定直线等分定理求得各控制点的高程绘制到图中。

5.2.5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。

5.2.6设计线

依据表土性质，即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，设计路基须大于0.84m。

从地面线上排土场控制点上方选一点作为设计起点，然后按照最经济、最合理的路线找取下一个变坡点，最后选取终点直线连接成设计线。

5.3计算坡度及坡长

依据所设计的地面线计算出坡度及坡长，标绘在图中坡度与坡长栏中。