长安大学道路勘测设计第三章纵断面设计.ppt

;第一节 概 述;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。平面确定后，地面线自然就唯一的确定下来。反映了路线中线处的地形起伏情况。 设计线：满足一定的技术标准和要求的，由设计人员确定的一条具有规则形状的几何线形，反映了路线的起伏变化情况。;;二、纵断面设计的内容（任务）;1、关于坡度 坡度=高差/水平距离，用%表示 匀坡段是用高差和水平距离表示的，不计斜长 上坡为正，下坡为负，平坡为0 ;;三、汽车行驶力学与运动学;1.汽车行驶阻力; (3)惯性阻力RI(N)：汽车的质量分为平移质量和旋转质量（如飞轮、齿轮、传动轴和车轮等）两部分。 汽车变速行驶时，需要克服其质量变速运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻力，用RI表示。 RI =δ·(G/ g) ·a ;2.汽车行驶驱动力;驱动轮扭矩Mk用一对力偶P和F代替，F作用在轮缘上与路面水平反力Pa抗衡，P作用在轮轴上推动汽车前进，称为驱动力（或称牵引力T），与汽车行驶阻力Z抗衡。 ;（1）发动机功率P与扭矩M 汽车行驶牵引力来源：汽油与空气在发动机汽缸燃烧产生膨胀气体，输出有效功率N(kw)；通过活塞将热能转化为机械能，驱使曲轴（每分钟n转r/min）产生扭矩M(N· m)；再通过变速器、万向节头传动轴、主传动器、差速器和后半轴等，将M传递到驱动轮产生Mk。 P=Mn/9549 M=9549P/n n与P在一定油门开度下，都存在一定关系。当油门全开时， n与P通常用曲线图表示P=P（ n ），称为发动机外特性曲线（也称为功率曲线）。根据外特性曲线可确定其相应的扭矩曲线M=M（ n ）。;（2）汽车的牵引力 ①开动发动机，合上离合器 把驱动轮扭矩Mk 按理论力学化为一对力偶T与Ta ， Ta与路面摩擦力F抗衡；T称为牵引力，与车轮前进方向一致，取正值。当增大Mk时，T也增大，汽车加速，但加速后，R也增大，直至T和R平衡时，汽车又等速行驶。 ②脱开离合器 脱开离合器时，汽车滑行， Mk =0，T=0，使汽车前进的力R可以使汽车减速（R0），加速（R0），等速（R=0）。 ③制动 制动相当于在驱动轮上加一个制动扭矩M制。在制动时Mk =0， M制产生负牵引力，汽车是否前进决定于负牵引力与R的大小. ;④牵引力T与扭矩Mk之间的函数关系式;3.汽车运动方程;4.汽车行驶条件;(二). 汽车的动力特性及加、减速行程 ;1.汽车动力特性;2.汽车的行驶状态;第二节 纵 坡;二、高原纵坡折减;三、理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡;（4）理想的最大纵坡的意义 在具有不大于的坡道上载重汽车能以最高速度行驶，这样，可以指望载重汽车与小客车、重车与轻车之间的速差最小，因而相互干扰也将最小，道路通行能力将最大。 ; ;四、最小纵坡;五、坡长限制; 2.最大坡长的限制 （1）限制最大坡长的原因 ①汽车在长距离的陡坡上行驶时，行车速度会显著下降，甚至要换低速档克服坡度阻力，使车辆间相互干扰增加，通行能力下降多。易使水箱沸腾，爬坡无力。 ②下坡时，则因坡度过陡，坡段过长频繁刹车，影响行车安全。 （2）最大坡长限制计算与规定 纵坡长度限制主要是依据8t 载重车（功率/重量比是9.3W/kg） 的爬坡性能曲线，同时考虑坡底的入口速度与允许速度差确定的。 标准采用入口的运行速度是通过调查得到的，允许速度差为20km/h)。标准中所规定的坡长限制是变坡点间的直线距离。 ;; 六、缓和坡段; 七、平均纵坡; 3.规定 二级、三级、四级公路越岭路线： 相对高差为200m～500m时，平均纵坡以接近5.5%为宜； 越岭路段相对高差大于500m时，平均纵坡以接近5.0%为宜； 注意任何相连3km路段的平均纵坡不宜大于5.5%。 高速公路、一级公路的平均纵坡正在研究。 ; 八、合成坡度;; （1）下坡i（不考虑超高横坡）方向的力：重力作用在前轴上的荷载W1′; （2）重力作用在前轴上，垂直超高路面ih的力W1 ; (3)离心力F分配在前轴上的荷载W2为;(4)前轴上总荷载（垂直于超高路面）: ;第三节 竖曲线;;二.竖曲线要素计算公式;2.公式推导 （1）二次抛物线方程确定（a、