纵断面设计课件.pptxVIP

第三章 纵断面设计内容提要 纵断面的概念和线形组成要素； 最大纵坡和最小纵坡；坡长限制和缓和坡段；平均纵坡和合成坡度；竖曲线；平、纵线形组合设计要点；纵断面设计方法、步骤及设计成果。第一节 概 述一、一般概况 1、路线纵断面定义：沿中线竖直剖切再行展开的断面。它是一条有起伏的空间线，包括两条线。 2、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，反映了沿着中线地面地形的起伏变化情况。 3、设计线：经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后设计人员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。它由直线和曲线组成。 二、设计线 路直线的坡度和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制，是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的。上坡为正下坡为负平坡为0坡度＝两变坡高差/平距直坡段坡长：水平距离纵断面设计线 凸型竖曲线凹型竖曲线半径R长度L（水平距离）竖距h竖曲线段设计标高设计标高 路线纵断面线形布置包括路基设计标高、纵坡、变坡点。 其中路基设计标高，《规范》规定如下： 1.新建公路的路基设计标高： 高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高； 二、三、四级公路采用路基边缘标高,在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。 2.改建公路的路基设计标高： 一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用行车道中线处的标高。3.城市道路：一般指车行道中心标高。 道路纵断面设计的主要任务是：根据汽车的动力特性、道路等级、地形、地物、水文地质、综合考虑路基稳定、排水及工程经济等，研究纵坡的大小、长短、竖曲线半径等。 第二节 汽车的动力特性与纵坡一、汽车的动力因数和最大纵坡(一).汽车驱动力 汽车行驶的驱动力来自内燃发动机。 在发动机里热能转化成机械能经过传动系变速和传动，将曲轴的扭矩M传给驱动轮，产生Mk的扭矩驱动汽车驱动轮旋转，轮胎对路面产生向后的水平推力，则路面对车辆产生向前的推力，驱使汽车行驶。（二）、汽车的行驶阻力 1．空气阻力 汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力，车后的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进，总称为空气阻力。 式中：K——空气阻力系数，它与汽车的流线型有关； ρ——空气密度，一般ρ=1.2258（N·s2／m4）； A——汽车迎风面积（或称正投影面积）（m2）； v——汽车与空气的相对速度（m／s），可近似地取汽车的行驶速度。 2．道路阻力 道路阻力是由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型及纵坡度而产生的阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻力。（1）滚动阻力 弹性轮胎反复变形时，其材料内部发生摩擦要消耗一部分功率。在柔性路面上汽车行驶时汽车的不仅轮胎变形，而且路面也会变形，其接触面之间产生摩擦要消耗部分功率（路面支反力前移，与车轮重力形成反向力矩）。另外，由于路面的不平整而造成轮胎震动和撞击引起部分功率的消耗。 （1）滚动阻力 滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡道倾角为α时，其值可用下式计算。 Rf＝Gfcosα 由于坡道倾角α一般较小，认为cosα≈1，则 Rf=Gf （N）式中：Rf——滚动阻力（N）； G——车辆总重力（N）； f——滚动阻力系数，它与路面类型、轮胎结构和行驶速度等有关，一般应由试验确定，在一定类型的轮胎和一定车速范围内，可视为只和路面状况有关的常数，见表3-4。（2）坡度阻力汽车在坡道倾角为α的道路上行驶时，车重G在平行于路面方向的分力为Gsinα，上坡时它与汽车前进方向相反，阻碍汽车行驶；而下坡时与前进方向相同，助推汽车行驶。坡度阻力可用下式计算 Ri=Gsinα 因坡道倾角一般较小，认为sinα≈tgα＝i，则 Ri=Gi （N）式中：Ri——坡度阻力 （N）； G——车辆总重力（N）； i ——道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。道路阻力滚动阻力和坡度阻力均与道路状况有关，且都与汽车的总重力成正比，将它们统称为道路阻力，以RR表示 RR=G（f+i） 式中：f+i——统称道路阻力系数。3．惯性阻力汽车变速行驶时，需要克服其质量变通运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力，用RI表示。 汽车的质量：平移质量 旋转质量平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力矩 (三). 汽车的动力特性及加、减速行程 汽车的动力因数汽车的行驶状态汽车的爬坡能力 2.汽车的行驶状态汽车的行驶状态有以下三种情况：加速行驶等速行驶减速行驶在动力特性图上，等速行驶的速度称为平衡速度。每一排档都存在各自的最大动力因数，与之对应的速度称作临界速度。2.5%(四) 纵 坡纵坡度表示方法： 纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（％）路线前进水平距离520米，克服高差13米，则纵坡为？%（五）理想的最大纵坡和不限长度的最大纵