道路勘测设计第5章横断面设计.ppt

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1、,第五章 横断面设计,本章主要介绍公路和城市道路的横断面组成及设计方法。,第一节 横断面组成及类型,行车道、路肩、边坡、边沟、截水沟、护坡道、中间带，以及专门设计的取土坑、弃土堆等。,一、公路横断面组成,路线中横断面设计是指“路幅设计” 公路路幅：指公路路基顶面宽度，即两路肩外侧边缘之间的宽度。 包括行车道宽度和路肩宽度。 当设有中间带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带时，也应包括在内。,分隔带分隔（整体式断面） 将上、下行车道放在不同的平面上加以分隔（分离式断面）,路幅分隔的方式：,沪蓉西高速公路,昌九高速公路,路幅布置类型,. 单幅双车道 双幅多车道 单车道,单幅双车道（二、三级公路及部分四

2、级公路）,双幅多车道（高速、一级公路）,单车道 （四级公路）,公路横断面小结,单幅双车道多用于二、三级公路及部分四级公路； 双幅多车道多用于高速公路及一级公路； 单车道用于四级公路,二、城市道路横断面布置类型,1. 单幅路（“一块板”断面）,一块板特点： （1）交通两个混合 （2）用地少，投资省，车道使用灵活 （3）照明、遮阴、减少噪音方面不利 适用： （1）用地困难，红线受建筑、地形限制的情况 （2）出入口较多，等级较低的生活、商业性道路 （3）机动车交通量不大非机动车较少的次干路支路 交通组织： （1）划快慢车行驶分车线，快车在中间行驶 （2）不划分车线，组织单行交通，限制载重车和非机动车

3、,2. 双幅路（“两块板”断面）,特点： （1）交通一个分离一个混合 （2）占地较“一块板”多，机动车道使用灵活性差 （3）分隔带上可以用作绿化、布置照明和敷设管线等,上下行分离,机非混合,适用： （1）机动车较多，非机动车较少，车速要求较高，夜间交通量大的道路； （2）城市郊区道路，横向高差大或地形特殊路段。,3. 三幅路（“三块板”断面）,特点： （1）机非分行，分隔带上布置绿带，有利于夏天遮阳防晒、减少噪音和布置照明 （2）利于分期修建 （3）占地较多，只有红线宽度40m时才满足车道布置的要求。 适用：机动车和非机动车都较多的城市道路。,较多采用的横断面形式,4. 四幅路（“四块板”断面

4、）,特点：机非分行，对向分隔，车速高；占地特别宽 适用：机动车速度高，机动车和非机动车多的快速路和主干路。,城市道路横断面小结,三块板优点居多，在条件具备的城市道路上宜优先考虑。 从我国目前状况看，一块板具有很高的使用价值，为我国广大中小城市普遍采用。即使在大城市，有时为了减少拆迁，节省近期投资，也经常选用。 对于两块板，则很少采用。,路基宽度：指行车道与路肩宽度之和。但当设有中间带、紧急停车带、爬坡车道、变速车道、错车道等时，还应包含这些部分的宽度。即路基宽度指路基顶面的总宽度。 路面宽度：包括行车道、路缘带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带、硬路肩等的宽度。 路基的其它组成部分：（路基顶面以

5、外） 边坡、边沟及排水沟、护坡道、截水沟、碎落台、取土坑、弃土堆等,路基、路面宽度定义：,第二节 机动车道、路肩和中间带,昌九高速公路,一、机动车道行车道宽度的确定,行车道的宽度要根据车辆宽度、设计交通量、交通组成和汽车行驶速度来确定。,B=nb,2. 有中央分隔带的行车道宽度,单侧行车道宽度： B=S+D+M+a1+a2,二、 路肩的作用及其宽度,路缘带,土路肩,1 .路肩的构成,路肩是位于行车道外缘至路基边缘，具有一定宽度的带状结构部分。,进行了铺装的路肩，可以承受汽车荷载的作用力 又称“加固路肩”,又称“保护路肩”,铺设硬路肩,2 .路肩的作用 （1）保护行车道等主要结构的稳定； （2）

6、供发生故障的车辆临时停放； （3）提供侧向余宽，有利于安全，增加舒适感； （4）可供行人、自行车通行； （5）为设置路上设施提供位置； （6）作为养护操作的工作场地； （7）在不损坏公路的前提下，也可作为埋设地下设施的位置； （8）挖方路段，可以增加弯道视距，减小行车事故； （9）精心养护的路肩，能增加公路的美观。,3. 路肩的宽度 （1）高速公路、一级公路的平原微丘区，有条件时路肩宽度宜采用2.50的右侧硬路肩。 （2）其它各级公路和城市道路的路肩宽度根据条件可采用2.25m、2.00、1.75m、1.50m、1.00m、0.75m，最窄不能0.50m。 宽度的选用：在满足路肩功能最低需要的

7、条件下，原则上尽量采用较窄的路肩。,1. 定义：为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。 2. 坡度要求： 坡度越大排水越快，但坡度过大对行车不利，因此路拱坡度应限制在一定范围内。 土路肩横坡一般应较路面横坡大12； 人行道横坡一般采用直线型向侧右方向倾斜，横坡大小视铺砌材料和满足排水要求而定。 3. 影响路拱坡度大小的因素： 路面类型、降水、路面宽度、设计车速,三、路拱横坡,4. 路拱形式,（1）抛物线形-多用于低等级公路,特点： 中间坡度较小，越到两旁坡度越大，利于排水；线形美观； 车行道中间部分过于平缓，使行车易于集中中央，所以中央部分路面损坏较快； 横断面上各

8、部分横坡度不同，增加施工难度。,（2）直线接曲线形-多用于高等级公路,倾斜直线型路拱,圆顶直线型路拱,特点： 汽车轮胎和路面接触较为平均，路面磨耗较小； 排水效果不及抛物线流畅。,（3）折线形-多用于多车道水泥混凝土路面,特点： 施工方便； 排水比直线形好 有折点，不利行车； 适用于路面较宽的黑色路面。,四条和四条以上车道的公路应设置中间带。 (高速公路、一级公路整体式路基必须设中间带) 中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成。,四、中间带,昌九高速公路,中间带的作用： 1.分隔上下行车流，既可以避免因快速驶入对向行车道造成严重的交通事故，又能减少公路中线附近的交通阻力而增加通行能力。 2.在

9、不妨碍公路建设限界的前提下，可作为设置公路标志牌及其他交通管理设施的场地,可以埋设管线等设施。 3.设置一定宽度的中间带，夜间行车可不灭远光灯，即使宽度小一些，如果很好地利用植树或设防眩设施也可不灭远光灯。从而保证行车安全。 4. 中间带的路缘带可引导视线,第三节 非机动车道、人行道、路缘石,非机动车道:专供自行车、三轮车、平板车及兽力车等行驶的车道 人行道：主要供行人步行之用，同时也是植树、立杆的场地，其地 下空间还可埋设管线。,人行道,步行道,种植带,设施带,人行道的布置,路缘石：设置在路面与其它构造物之间的标石,路缘石的形状,立式,斜式,曲线式,道路红线：指城市道路用地分界控制线，红线之

10、间宽度即道路用地范围，亦可称道路的总宽度或称规划路幅。,城市道路红线规则,红线宽度：机动车道、非机动车道、人行道、绿带等,道路建筑限界（净空）：,道路建筑限界（净空）：是为保证道路上各种车辆、人群的正常通行与安全，在一定的高度和宽度范围内不允许有任何障碍物侵入的空间界线。 道路建筑限界由净高和净宽两部分组成。 1净高：高速公路、一级、二级公路：5.0m 三、四级公路：4.5m （中级或低级路面可预留20cm净高） 城市道路：各种汽车4.5m，无轨电车5.0m， 有轨电车5.5m 自行车和行人2.5m，其它非机动车3.5m,2净宽：,高速、一级公路：行车带、路缘带、硬路肩、 部分中央分隔带的宽度

11、,设施应设在右路肩外的土路肩上,昌九高速公路,二、三、四级公路：行车带及部分路肩 （路肩宽度-0.25m）的宽度 设人行道、自行车道时，还应包括它们的宽度。,2净宽：,高速、一级公路：行车带、路缘带、硬路肩、 部分中央分隔带的宽度,1新建公路：路堤两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）以外，或路堑坡顶截水沟外边缘（无截水沟为坡顶）以外不少于1m的土地为公路用地范围。在有条件的地段，高速公路、一级公路不少于3m，二级公路不少于2m的土地为公路用地范围。 2高填深挖路段：应根据边坡稳定计算确定用地范围。 3在风沙、雪害及特殊地质地带：应根据需要确定设置防护林，种植固沙植物，安装防沙或防雪

12、栅栏以及设置反压护道等设施所需的用地范围。 4、行道树应种植在排水沟或截水沟外侧的公路用地范围内，有时根据环保要求需要种植多行林带的路段，应根据具体情况确定用地范围 5、公路沿线立体交叉、平面交叉、服务设施、安全设施、交通管理设施、停车区、养护管理设施以及料场和苗圃等工程用地，应根据实际需要确定； 6、改建公路可参考新建公路确定。,道路用地范围：,第4节 平曲线加宽设计,平曲线加宽原因： （1）汽车在曲线上行驶时，前后轮轨迹不重合，占路面宽度大。 （2）由于横向力影响，汽车出现横向摆动。,（一）加宽值的计算 汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后内轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧

13、应增路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。,1. 几何加宽值 -几何关系 2. 摆动加宽值 -速度 3. 标准规定的加宽值(内侧全加宽),一、加宽值,4. 加宽值的运用 平曲线半径250m时，应在平曲线内侧加宽。表3.15、3.16 四级公路和设计速度为30km/h的三级公路采用第1类加宽值；通往农村交通量很小的单车道公路，受条件限制时，也可不加宽。 其余各级公路采用第3类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第2类加宽值。 路面加宽后，路基也应相应加宽。,1. 加宽缓和段位置 2.加宽缓和段形式,二、加宽的过渡,适用于三、四级公路和路容要求不高的二级公路。,1. 比例过渡 在加

14、宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽。加宽缓和段内任意点的加宽值：,二、加宽的过渡,适用于三、四级公路和路容要求不高的二级公路。,2. 高次抛物线过渡适用于高速公路、一级公路和对路容有较高要求的二级公路。 3. 回旋线过渡适用于构造物路段。 4. 插入二次抛物线过渡,对于设置有缓和曲线的平曲线，加宽缓和段应采用与缓和曲线相同的长度。 对于不设缓和曲线，但设置有超高缓和段的平曲线，可采用与超高缓和段相同的长度。 既不设缓和曲线，又不设超高的平曲线，加宽缓和段应按渐变率为1:15且长度不小于10m的要求设置，通常取5的倍数。,三、加宽过渡段的长度,第五节 平曲线超高设计,超高为了抵消车辆在曲线

15、路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。 作用合理地设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性。 超高过渡段从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上单向横坡的路段。,一、超高及其作用,最大超高坡度：结合路面类型，自然条件等，规范规定高速公路、一级公路超高横坡度不应大于10，其他各级公路不应大于8，积雪冰冻地区不宜大于6。 超高坡度的确定：根据圆曲线半径，自然条件和公路等级按规范确定。,三、超高过渡方式,超高坡度=路拱横坡,超高坡度路拱横坡,绕行车道内侧边缘旋转,绕中线旋转,绕行车道外侧边缘旋转,绕中间带中心线旋转,绕中央分隔带边缘旋转,绕各自行

16、车道中线旋转,“超高设计图”，是简化了的超高过渡的纵断面图。 旋转轴为横坐标轴 纵坐标是相对高程。,超高设计图,不设中间带的公路：基本型曲线的超高设计图,四、超高过渡段长度,应考虑以下几点： 1、一般Lc=Ls; 2、若LcLs 3、若LcLs 仍取Lc=Ls 4、若不设缓和曲线，则在直线和圆曲线上各过渡一半,修改平面线形,超高过渡点前移至直线上,超高缓和段上各断面处的路基边缘与路基设计标高之高差叫超高值。,五、横断面超高值的计算,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,第七节 行车视距及其保证,行车视距为了行车安全，驾驶人员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车，

17、能及时采取措施，避免相撞，这一必需的最短距离称为行车视距。,停车视距,会车视距,超车视距,停车视距- 高速公路、一级公路,会车视距-二三四级公路,超车视距-局部路段双车道,行车视距的保证,图解法确定视距切除范围,视距曲线法,第八节 横断面设计方法,（一）公路横断面设计内容,一、公路横断面设计,1.路幅横断面尺寸（宽度及横坡度）； 2.路基高度：纵断面设计完成； 3绘制横断面（戴帽子）：路基标准横断面图： 4横断面面积计算及土石方数量计算与调配,公路路基横断面设计图,（二）横断面图绘制方法,1在计算纸上绘制横断面的地面线。 地面线是在现场测绘的，若是纸上定线，可从大比例尺的地形图上内插获得。 横

18、断面图的比例尺一般是1：200。,K5+300.00 右：3.7, -.17, 12.7, -1.07, 25, -2.31 左：6.4, 0.82, 8.7, 1.3, 13.58,1.79, 25, 2.87,2绘出设计线：“戴帽子”,K5+300.00 T=2.52,3. 绘出防护及加固设施的断面图。 4根据综合排水设计，画出路基边沟、截水沟、排灌渠等的位置和断面形式。 （四）编制路基设计表 应在绘制横断面图之前完成。,1在计算纸上绘制横断面的地面线。 地面线是在现场测绘的，若是纸上定线，可从大比例尺的地形图上内插获得。 横断面图的比例尺一般是1：200。,2绘出设计线：“戴帽子”,（三

19、）横断面图绘制方法,二、城市道路横断面设计,（一）横断面设计图 当按照城市道路的交通性质、地形条件以及近期与远期相结合的原则确定了横断面组成和宽度以后，即可绘制横断面设计图。,二、城市道路横断面设计,（一）横断面设计图 当按照城市道路的交通性质、地形条件以及近期与远期相结合的原则确定了横断面组成和宽度以后，即可绘制横断面设计图。,（二）横断面现状图 沿道路中线每隔一定距离绘制横断面地面线。 （三）横断面施工图,一般路堤,一般路堑,标准横断面,半填半挖路基,沿河路堤,护脚路基,矮墙路基,挡土墙路基,砌石路基,护脚路基,公路路基横断面设计图,一、横断面面积计算 （一）积距法：（条分法） 适用于不规

20、则图形面积计算。 把横断面图划分成若干条等宽的小条，累加每一小条中心处的高度，再乘以条宽即为该图形的面积。,第九节 路基土石方数量计算及调配,每个小条块的近似面积为：,横断面面积：,（二）块分法：,把横断面图上地面线及设计线的转折点划分成若干块不等宽的梯形或三角形，分别计算每一块图形的面积并累加起来，即为该图形的面积。 适用于计算机计算，精度高。,已知断面图上各转折点坐标（xi，yi），则断面面积为：,（三）坐标法,二、土石方数量计算,1. 平均断面法： 若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体其体积的计算公式为：,2. 棱台体积法： 若F1和F2相差甚大，则

21、与棱台更为接近。其计算公式为：,二、土石方数量计算,1. 平均断面法： 若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体其体积的计算公式为：,3. 土石方数量计算应注意的问题：,（1）填挖方数量分别计算，（填挖方面积分别计算）； （2）土、石方应分别计算，（土石面积分别计算）； （3）大中桥位处所占的路基土石方应扣除。 4. 编制路基土石方数量计算表 5. 编制每公里路基土石方数量表,土石方调配的目的：确定填方用土的来源、挖方弃土的去向；以及计价土石方的数量和运量等。 填方土源：附近挖方利用 借土 挖方去向：调往附近填方 弃土 （一）土石方调配原则 （1）应先在本桩位

22、内移挖作填，以减少运量； （2）不跨沟调运； （3）高向低调运； （4）经济合理； （5）回头曲线部分应先作上下线调配,三、路基土石方调配,应进行远运利用与附近借土的经济比较（移挖作填与借土费用的比较）。 远运利用的费用：运输费用、装卸费等 借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、弃土占地及运费 （5）不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。 （6）土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。,（4）经济合理；,土石方计算表调配法：公路设计文件推荐方法。 土石方调配后，应按下式进行复核检查： 横向调运+纵向调运+借方=填方 横向调运+纵向调运+弃

23、方=挖方 挖方+借方=填方+弃方,（二）土石方调配方法,（三）关于调配计算的几个问题,（1）经济运距： 移挖作填与附近借方经济比较，调运填方的最大距离即所谓“经济运距”。,式中：B借土单价（元m3）； T远运运费单价（元m3km）； L免免费运距（km）。,经济运距，实际上是指机械组合的问题，如推土机的经济运输一般在200m左右，铲运机（现在很少运用）600m左右，再远距离一般就采用挖掘机+自卸汽车组合或推土机+装载机+自卸汽车组合。考虑这些主要目的是降低造价。如有的工程从图纸上看纵向利用运输距离很近，若采用自卸车运输，其组价就高，而采用推土机费用就降下来了,（2）平均运距 运距：是指从挖方体

24、积的重心到填方体积的重心之间的距离。 平均运距：挖方路段中心桩号至填方路段中心桩号的距离计算。 （3）运量 土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。单位：m3km,（三）关于调配计算的几个问题,（1）经济运距： 移挖作填与附近借方经济比较，调运填方的最大距离即所谓“经济运距”。,（4）计价土石方数量,计价土石方数量=挖方数量+借方数量 如某工程土石方数量：填方500m3 挖方200m3 借方400m3 弃方100m3 则计价土石方数量=600m3 一般工程的土石方总量，实际上是指计价土石方数量。一条公路的土石方总量，一般包括路基工程、排水工程、临时工程、小桥涵工程等项目的土石方数量。 对于独立大、中桥梁、长隧道的土石方工程数量应另外计算。,第九节 路基土石方数量计算及调配,