第五节纵断面设计要点
教学目的：掌握纵坡设计要点和设计方法步骤
重点难点：纵坡设计方法与步骤
经济点
教学方法：课堂讲授+多媒体
教学课时：2课时
教学过程：
Ⅰ复习提问
1．常见的平纵线形组合方式
2．平曲线和竖曲线组合时的一般要求是什么？
Ⅱ导入新课
前面讲解了纵断面图的基本组成，纵坡大小的选择，坡长以及平纵线形组合的相关内容，在这些基础上，进入纵断面设计的学习。
纵断面设计时要注意对前面只知识的综合应用。
Ⅲ讲解新课
一、纵断面设计要点
1．纵断面设计的主要内容：
根据公路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。
2．基本要求：
纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、平面与纵面组合设计协调、以及填挖经济、平衡
（一）设计标高的控制
1、平原微丘区，主要由保证路基稳定的最小填土高度控制。
为了保证路基的稳定性，最小填土高度为60-80公分，一般高速公路一级公路最少80公分，不管是填方段还是挖方段。
2、丘陵地区，设计标高主要是保证填挖平衡、降低工程造价。
3、山岭区设计标高主要由纵坡度和坡长控制。
4、沿河线设计标高主要由洪水位控制，要高出设计洪水位0.5米。
5、高、一、二公路的最小净空高度为5米，三、四级公路为4.5米，考虑将来可能变化，
净空高应预留0.2米。
天桥标志牌
6、人行通道和农用车辆通道的净空最小值分别为2.2和2.7米。
7、公路越铁路时，路线桥下净空应符合现行铁路部门净空高度要求。
8、电力线、地下设施、水运航道地段，也应满足最小净高高度要求。
（二）关于纵坡极限值的运用
1．纵坡的极限值，设计时不可轻易采用，应留有余地。
2．在受限制较严的地带，可有条件地使用纵坡极限值。
3．纵坡应力求平缓，但为了路面和边沟排水，最小纵坡不应低于0.3%～0.5%。
（三）关于最小纵坡
1．坡长不宜过短，以不小于设计速度9秒的行程为宜。
2．对连续起伏的路段，坡度应尽量小，一般可争取到竖曲线最小长度的-5倍。
（四）各种地形条件下的纵坡设计
1、各级公路的最大纵坡值及陡坡限制坡长，一般不轻易采用，而应适当留有余地。
2、平原微丘区纵坡应均匀平缓，丘陵区的纵坡应避免过分迁就地形而使路线起伏过大。
3、山岭重丘区的沿河线，应尽量采用平缓的纵坡，坡长不宜过短，纵坡不宜大于6%。
4、越岭线的纵坡应力求均匀，尽量不采用极限纵坡度，更不宜连续采用极限坡长的陡
坡夹短距离缓坡的坡型。
越岭线不得设置反坡，以免浪费高程。
越岭线是指公路走向与河谷及分水岭方向横交时所布设的路线。
两个控制点位于山岭的两侧，路线需要由一侧山麓升破至山脊，在适当的地方穿过垭口，然后从山脊的另一侧降坡而下的路线。
垭口是分水岭山脊上的凹形地带，由于高称低，常常是越岭线的重要控制点。
5、山脊线和山腰线应采用较平缓的纵坡。
6、非机动车辆较多的路段，平原微丘区纵坡不大于2~3%，山岭重丘区不大于4~5%。
7、在较长的连续上坡路段，下方采用较陡的坡为宜，顶部纵坡应适当缓一些。
（五）关于竖曲线半径的选择
竖曲线应选用较大半径为宜。
在不过分增加工程数量的情况下，应选用大于或等于一般最小半径的半径值，特殊困难方可用极限最小值。
（六）关于相邻竖曲线的衔接
相邻两个同向凹形或凸形竖曲线，特别是两同向凹形竖曲线间，如直坡段不长应合并为单曲线或复曲线(曲率相同处连接)，避免出现断背曲线，这样要求对行车是有利的
相邻两个反向竖曲线之间，最好插入一段直坡为好，特别是半径比较小时，更应这样处理，以便于增重与减重间和缓过渡，一般直坡段不应小于3S行程。
当半径比较大时也可以直接连接。
二、纵坡设计方法与步骤及注意问题
1.准备工作：
（1）按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线；
（2）绘出平面直线与平曲线资料，以及土壤地质说明资料；
（3）将桥梁、涵洞、地质土质等与纵断面设计有关的资料在纵断面图纸上标明；
（4）熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和设计要求。
2.标注控制点：
控制点是指影响纵坡设计高程的控制点。
包括：
路线起、终点；
大中桥涵设计标高；
地质不良地段的最小填土高度；
越岭垭口标高；
隧道进出口；
沿溪线的洪水位；
路线交叉点（包括平交与立交）；
重要城镇通过点的规划标高；
山区断面填、挖“经济点”
注意经济点：如果纵坡设计线刚好通过该点，则在相应横断面上将形成填挖面积大致相等的纵坡设计，此时最为经济。
根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点，称为“经济点”。
经济点是一个高程。
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，纵坡设计应尽量通过该点；
2）当地面横坡较陡，填方往往不易填稳，用多挖少填或全挖路基的方法比砌筑坡脚、修筑挡墙经济，此时多挖少填或全挖路基的标高为经济点；
3）当地面横坡很陡，无法填方时，需砌筑挡土墙，此时采用全挖路基比填方修筑挡墙经济。
经济点通常可用路基断面透明模板在绘有地面线的横断面图上确定出来。
自制“路基断面透明模板”。
3.试定纵坡：
原则：以“控制点”为依据，照顾大多数“经济点”。
通过穿插与取直，试定出若干直坡段线
在已标出“控制点”“经济点”的纵断面图上，根据技术指标、定线意图，对各种可能坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方最省的坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初定位置。
4.调整纵坡：
与选线意图对照调整
与技术标准对照进行调整
对照技术标准，检查纵坡度、坡长、纵坡折减、合成坡度及平面与纵面配合是否适宜以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理，不符合要求时则应调整纵坡线。
调整方法是对初定坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。
5.核对：
选择有控制意义的重点横断面，根据纵断面图上对应桩号填挖的高度，在横断面图上“戴帽”检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡图墙过大等情况，若有问题应及时调整纵坡线。
6.定坡：
纵坡线经调整核对后，即可确定纵坡线。
逐段把坡度线的坡度值、变坡点位置(桩号)和高程确定下来，一般变坡点的桩号为10的整倍数
公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。
纵坡设计还要注意：（1）与平面线形的合理组合，以得到较佳的空间组合线形；（2）
回头曲线路段纵坡的特殊要求；（3）大中桥上不宜设置竖曲线，即不宜设变坡点；（4）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.设置竖曲线：
拉坡时已考虑了平、纵组合问题，根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。
8.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。
路基施工高度=设计标高-原地面标高，当两者之差为“+”则是填方；为“-”则是挖方。
（二）纵坡设计应注意的问题
1、设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准先定出该地段的纵坡，然后从两端接坡，应注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。
2、大中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线的起终点应设在桥头10m以外。
3、小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现驼峰式纵坡。
4、注意平面交叉口纵坡及两端接线要求。
公路与公路交叉时一般宜设在水平坡段，其长度应不小于最短坡长规定。
两端接线纵坡应不大于3%，山区工程艰巨地段不大于5%。
5、拉坡时如受“控制点”制约，导致纵坡起伏过大，或土石方工程量太大，经调整仍难以解决时，可用纸上移线的方法修改原定纵坡线。
6、对连接段纵坡，如大、中桥引导及隧道两端接线等，纵坡应平缓，避免产生突变。
Ⅳ课堂小结
1、纵断面设计要点
2、纵断面设计方法及步骤
3、经济点
Ⅴ作业布置
纵断面设计方法与步骤。
