公路纵断面纵坡的计算涉及基本公式和设计原则,具体如下:
一、纵坡计算公式
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基本公式
纵坡(i)通常以百分比表示,计算公式为: $$i = \frac{h}{l} \times 100%$$
其中,$h$为两点高程差,$l$为两点水平距离。
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坡度与坡角的关系
坡度$i$与坡角$\theta$的关系为:
$$i = \tan(\theta)$$通过反三角函数可计算坡角,例如: $$\theta = \arcsin\left(\frac{h}{2l}\right)$$
(当坡比为1:100,水平距离260米时,坡角约为0.1212度)。
二、设计原则与控制指标
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最大纵坡
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根据设计速度确定:高速公路(120km/h)最大纵坡≤8%,普通公路≤6%。
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受地形限制时可增加1%,平原/微丘区≤2%-3%,山岭/重丘区≤4%-5%。
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特殊路段(如大中桥、城镇附近)需进一步降低。
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最小纵坡
- 为排水要求,各级公路不小于0.3%,城市道路≥0.5%。
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竖曲线设计
- 与最大纵坡配合,通过竖曲线实现平纵组合优化,确保行车安全与舒适性。
三、实际应用示例
某高速公路某地段设计:
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横向距离2km,高程差50m,则纵坡:
$$i = \frac{50}{2000} \times 100% = 2.5%$$ -
对应坡角: $$\theta = \arcsin(0.025) \approx 1.43°$$
(符合高速公路2%≤i≤8%的设计要求)。
四、注意事项
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计算时需采用设计速度对应的汽车爬坡性能标准;
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实际设计需结合地形、排水需求及经济性综合判断;
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竖曲线长度需根据坡度、半径及设计速度确定,确保行车平稳性。