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1、第五章 道路横断面设计(6课时),本章主要内容：5.1 道路用地范围与建筑界限5.2 道路横断面组成5.3 行车道宽度5.4 路肩、分车带、路侧带与路缘石5.5 路拱及超高5.6 边沟、边坡5.7 道路横断面设计及其成果5.8 路基土石方数量计算及调配,设计任务：1.横断面尺寸，2.横断面布置，3.边坡处理设计成果：1.标准横断面图，2.施工横断面图，3.路基设计表，4.土石方数量计算表,定 义：道路横断面图：指道路中线上各点垂直于路线前进方向的竖向剖面图。其范围包括路面、路基（边坡）、路肩、中央分隔带、人行道以及用地范围内设置的标志、照明灯柱、防护栅和专门设计的取土坑、弃土堆、边沟、植树等的
2、整个断面。道路横断面设计：研究路基横断面结构组成及尺寸的过程。具体的说就是：应根据其交通性质、交通量（包括人流量）、行车速度，结合地形、气候、土壤等条件进行道路行车道、中央分隔带、人行道、路肩等的布置，以确定其横向几何尺寸，并进行必要的结构设计以保证它们的强度与稳定性。,5.1 道路用地范围与建筑界限,道路用地：修建、养护道路及其沿线设施，依照国家规定所征用的地幅。道路用地宽度包括行车道、分隔带、路肩、人行道等以及交通设施所需要的全部宽度。公路：公路两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤式护坡道坡脚），或路堑坡顶截水沟外边缘（无截水沟时为挖方坡的坡顶），加上一定的附加宽度后的土地为公路的用地。附加
3、宽度通常不小于1m，对高速公路，附加宽度宜大于等于3m。城市道路：道路红线是指划分城市道路用地和城市建筑用地、生产用地及其他备用地的分界控制线。通常由城市规划部门确定。包括车行道、人行道、绿化带等在内的规划道路的总宽度。又称规划路幅。,1、道路用地范围,道路建筑限界:为了保证道路上各种交通正常运行与安全而规定的在一定宽度和高度内不得有任何障碍物侵入的空间范围。例如：在净空范围内不得设置桥墩、照明灯杆、交通标志防护栏等。,2、建筑界限,5.2 道路横断面组成,一、公路横断面组成 公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计速度、地形条件等因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全
4、与畅通的前提下，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。,高速、一级公路横断面组成：行车道、中间带、路肩必要组成部分 紧急停车带、爬坡车道、变速车道等特殊组成部分,（一）路幅的构成,二、三、四级公路横断面组成：行车道、路肩 错车道,（一）路幅的构成,路基宽度：指行车道与路肩宽度之和。但当设有紧急停车带、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
5、度定义：,（二）路幅布置类型,1单幅双车道 单幅双车道公路指的是整体式的供双向行车的双车道公路。适用：二、三级公路和一部分四级公路 2双幅多车道 四车道、六车道和更多车道的公路，中间一般都设分隔带或作成分离式路基而构成“双幅”公路。适用：高速公路、一级公路 3单车道适用：交通量小、地形复杂、工程艰巨的山区公路或地方性道路，山区四级公路。,二、城市道路横断面组成,1单幅路（1）划出快、慢车行驶分车线，快车和机动车辆在中间行驶，慢车和非机动车靠两侧行驶。（2）不划分车线。车道的使用可以在不影响安全的条件下予以调整。如只允许机动车辆沿同一方向行驶的“单行道”；限制载重汽车和非机动车行驶，只允许小客车
6、和公共汽车通行的街道；限制各种机动车辆、只允许行人通行的“步行道”等。上述措施，可以是相对不变的，也可以按规定的周期变换。单幅路占地少，投资省，但各种车辆混合行驶，于交通安全不利，仅适用于机动车交通量不大非机动车较少的次干路、支路以及用地不足拆迁困难的旧城改建的城市道路。,2双幅路：在车道中心用分隔带或分隔墩将车行道分为两半，上、下行车辆分向行驶。各自再根据需要决定是否划分快、慢车道。双幅路断面将对向行驶的车辆分开，减少了行车干扰，提高了车速，分隔带上还可以用作绿化、布置照明和敷设管线等。它主要用于各向两条机动车道以上，非机动车较少的道路、地形地物特殊，或有平行道路可供非机动车通行的快速路和郊
7、区道路。,二、城市道路横断面组成,3三幅路：中间为双向行驶的机动车车道，两侧为靠右侧行驶的非机动车车道。三幅路将机动车与非机动车分开，对交通安全有利；在分隔带上布置绿带，有利于夏天遮阴防晒、减少噪音和布置照明等。对于机动车交通量大、非机动车多的城市道义上宜优先考虑采用。但三幅式断面占地较多，只有当红线宽度等于或大于40m时才能满足车道布置的要求。,二、城市道路横断面组成,4四幅路在三幅路的基础上，再将中间机动车车道分隔为二，分向行驶。四幅路不但将机动车和非机动车分开，还将对向行驶的机动车分开，于安全和车速较三幅路更为有利。它适用于机动车辆车速较高，各向两条机动车道以上，非机动车多的快速路与主干
8、路。,二、城市道路横断面组成,*四种横断面基本形式分析比较详见P.187,式中：DDHV设计年t的设计小时交通量；K设计小时交通量系数；D交通量方向分布系数；车道数=远景年单向设计小时交通量/每一车道的设计通行能力*2实际上的车道数尚应结合路上的车辆组成、道路的性质、投资力量及工程艰巨程度等因素综合考虑确定。,5.3 行车道宽度一、车道数的确定设计小时交通量与设计年限的年平均日交通量或平均日交通量之间的关系可通过下式表述：,二、行车道宽度的确定行车道是道路上供各种车辆行驶部分的总称，包括快车道和慢车道，在一般公路和城市道路上还有非机动车道。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
9、行驶速度来确定。行车道宽度应该满足车辆行驶的需要，双车道公路应满足错车、超车行驶所必须的余宽，四车道公路应满足车辆并列行驶所需的宽度。,5.3 行车道宽度,双车道公路有两条车道，行车道宽度包括汽车宽度和富余宽度。根据标准第条规定，设计车辆最大宽度为2.5m，加错车、超车所必须的余宽来确定行车道的宽度。富余宽度是指对向行驶时两车箱之间的安全间隙、汽车轮胎至路面边缘的安全距离。,（一）一般双车道公路行车道宽度的确定,B双=a+c+2x+2y,x=y=0.50+0.005V,高速公路、一级公路平原微微丘区采用3.75m的车道。设计速度为60km/h时，仍采用3.50m。主要考虑因素：（1）设计速度，
10、远景交通量大，特别是我国载重汽车混入率高。（2）参考了德国、法国的高速汽车公路，意大利的太阳公路、日本的高速公路、东欧各国的一级公路、英国和加拿大的高速公路，其车道均为3.75m。（3）美国各州公路的工作者协会认为，各级公路合乎理想的车道宽度为3.66（12ft），不宜大于3.97m（13ft）。近年来美国有的城市将行车道度减为3.35m（11ft）甚至3.05m（10ft）。,（二）有中央分隔带的行车道宽度,三、平曲线路面加宽及其过渡,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
11、径不同，其中以后内轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。,1.普通汽车的加宽值计算方法：,（一）加宽值的计算,式中：A汽车后轴至前保险杠的距离（m）：R圆曲线半径（m）。,若为双车道e=2b,2.平曲线加宽标准：标准规定，平曲线半径等于或小于250m时，应在平曲线内侧加宽。,双车道路面的加宽值规定见表；单车道路面加宽值按表列数值的1/2采用。,三类加宽值的采用：四级公路和山岭、重丘区的三级公路采用第一类加宽值；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。由三条以上车道构成的行车道，其加宽值应另行计算,实际
12、设计很少再加宽。,2.平曲线加宽标准：,路面应在曲线内侧进行加宽。路面加宽后，路基也应相应加宽。四级公路路基采用6.5m以上宽度时，当路面加宽后剩余的路肩宽度不小于0.5m时，则路基可不予加宽；小于0.5m时，则应加宽路基以保证路肩宽度不小于0.5m。,3.平曲线加宽要求：,加宽缓和段：路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上加宽后的宽度的渐变段。1比例过渡：在加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：,式中：Lx任意点距缓和段起点的距离（m）；L加宽缓和段长（m）；b圆曲线上的全加宽,适用于二、三、四级公路,在加宽缓和段上插入一条高次抛物线，抛物线
13、上任意点的加宽值：bx（4k3-3k4）b式中：,2高次抛物线过渡,适用于适用于高速、一级公路及对路容有要求的二级公路。,（三）加宽缓和段的长度,（1）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。（2）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。（3）即不设缓和曲线，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。Lj=15b，且Lj10m,高速公路标准横断面,5.4 路肩、分车带、路侧带与路缘石,一、路肩的作用及其宽度 1.路肩的作用：(1)支挡作用;(2)供临时停车或堆料;(3)增加有效行车道宽度;(4)
14、提供道路养护作业、埋设地下管线的场地；(5)精心养护的路肩，能增加公路的美观。,一、路肩的作用及其宽度2.路肩的构成：,硬路肩：有路面铺装的路肩。土路肩：加固路肩：粒料改善土 混凝土预制块铺装 土路肩：路基土,3.路肩的宽度：,（一）中间带 1适用场合：高速、一级公路。2中间带的构成：两条左侧路缘带 中央分隔带,二、分隔带的作用及其宽度,二、分隔带的作用及其宽度,3中间带的作用：（1）将上、下行车流分开。（2）可作设置公路标志牌及其它交通管理没施的场地，也可作为行人的安全岛使用。（3）分隔带种植花草灌木或设置防眩网，可防止对向车辆灯光眩目，还可起到美化路容和环境的作用。（4）路缘带可引导驾驶员
15、视线，,4.中间带的宽度,中间带的宽度是根据行车带以外的侧向余宽，防止驶入对向行车带的护栏、种植、防眩网。,5.中间带开口：,（二）两侧带,定义：布置在横断面两侧的分车带叫两侧带。作用：城市道路的横断面，可以分隔快车道与慢车道、机动车道与非机动车道、车行道与人行道等。最小宽度：规定为2.02.25m。在北方寒冷积雪地区，还应考虑能否满足临时堆放积雪的要求。1.种植带2.设施带,（四）路缘石,路缘石是设置在路面与其它构造物之间的标石。在分隔带与路面之间，人行道与路面之间一般都需要设置路缘石。路缘石的形状有立式、斜式和曲线式等几种：缘石宜高出路面10cm20cm，隧道内线形弯曲线段或陡峻路段等处，
16、可高出25cm40cm，并应有足够的埋置深度，以保证稳定。缘石宽度宜为10cm15cm。,硬路肩,土路肩,分隔带,行车道,5.5 路拱及超高,一、路拱及路肩的横坡度1.路拱横坡度：对于不同类型的路面由于其表面的平整度和透水性不同，再考虑当地的自然条件选用不同的路拱坡度。,2.路拱的形式：抛物线形 直线接抛物线形 折线形,3.路肩横坡度：土路肩：横坡度较路面宜增大1.02.0；硬路肩：一般情况下横坡度与行车道横坡度相同；硬路肩宽度2.25m时的曲线段的硬路肩横坡度应符合下表规定：,（一）超高及其作用定义：超高是指路面做成向内侧倾斜的单向横坡的断面形式。当汽车在弯道上行驶时，将受横向力的作用，其值
17、大小可用横向力系数表示；,二、曲线超高,减小横向力的方法：增大曲线半径：有时是困难的 降低车速：设计中不推荐 增大向内侧倾斜的横坡设置超高横坡：（成本低、效果好）设置超高后：,（二）超高横坡度的计算,1最大超高和最小超高 超高横坡度ih应按计算行车速度、半径大小、结合路面种类、自然条件和车辆组成等情况确定。,最小超高：等于路面拱度。2超高横坡度计算公式：,绕路面内边缘旋转：一般用于新建工程。绕路中线旋转：一般用于改建工程 绕路面外边缘旋转：可在特殊设计时采用。,（三）超高过渡方式：,1.无中间带道路的超高过渡,2.有中间带公路的超高过渡,绕中间带的中心线旋转：中间带宽度较窄（B4.5m）的公路
18、可采用；绕中央分隔带边缘旋转：各种宽度中间带的均可采用 绕各自行车道中线旋转：车道数大于4条的公路可采用,（四）超高缓和段,从直线段上的路拱双坡断面过渡到曲线上具有超高横坡的单坡断面，要有一个逐渐变化的区段，这一变化段称为超高缓和段。,1.绕路面内边缘线旋：,（四）超高缓和段长度,p超高渐变率,附加纵坡:,2.绕路面中线旋转：,（四）超高缓和段长度,附加纵坡:,3.规范推荐公式：,式中：Lc超高缓和段长（m）；旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m）；=B：绕路面内边缘线旋转=B/2：绕路中线旋转 i超高坡度与路拱坡度的代数差（%）；i=ih：绕路面内边缘线旋转 i=ih+i1
19、：绕路中线旋转 p超高渐变率,(1)绕路面内边缘线旋转,（五）横断面上超高形成过程,提肩,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,提肩,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,(2)绕路面中线旋转,（五）横断面上超高值的计算,5.6 边沟、边坡,1、边沟,边沟的主要作用是排除路面及边坡处汇集的地表水，以确保路基与边坡的稳定。一般在公路路堑及低填方地段设置边沟。一般情况下边沟在石质地段多做成三角形或矩形，而在排水量大的路段多采用梯形，近年来高速公路出现了浅碟形。,（1）底宽与深度不小于0.4m。（2）沟底纵坡一般不应小于0.5%，特殊困难路段亦不得小于0.3%；当陡坡路段沟底纵坡较大时，为防止边沟冲刷，应采取加
20、固措施。（3）边沟边坡。梯形边沟内侧一般为1：11：1.5，边沟外侧：路堤段边坡与内侧边坡相同，路堑段边坡与挖方边坡一致；三角形边沟内侧边坡一般为1：21：4，外侧边坡一般为1：11：2。（4）边沟长度不宜过长，一般不宜超过500m即应选择适当地点设置出水口，多雨地区不宜超过300m。三角形边沟长度一般不宜超过200m。,1、边沟,2、边坡,路基边坡坡度，应根据当地自然条件、岩土性质、填挖类型、边坡高度、使用要求和施工方法等确定。具体道路路基与路面工程,（一）公路横断面设计内容,一、公路横断面设计,1确定路幅横断面尺寸（宽度及横坡度）；2确定路基高度：纵断面设计完成；3路基横断面边坡形状设计：
21、如梯形（直线式边坡）、折线式边坡、台阶形边坡；4边坡坡度确定；路堤及路堑边坡，土质与岩石边坡 5横断面面积计算及土石方数量计算与调配,5.7 路基横断面设计及其成果,（二）路基横断面设计所需要的设计资料,1平曲线资料：半径、缓和曲线、偏角、曲线位置（交点桩号）等；2每个中桩的填挖高度；3路基宽度，路面宽度（分别确定左右侧宽度）；4各中桩的超高值；5路基标准横断面图式（典型横断面）；6路基边坡坡度值；7边沟、截水沟的形式及尺寸；8弯道上视距的是否得到保证（视距台设计）。,（三）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
22、断面图的比例尺一般是1：200。,K5+300.00右：3.7,-0.17,12.7,-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（见教材P.202）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）横断面图绘制方
23、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）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,二、城市道路横断面设计,一、横断面面积计算（一）积距法：（条分法）适用于不规则图形面积计算。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。,5.8 路基土石方数量计算及调配,5.7 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
24、的梯形或三角形，分别计算为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，则与棱台更为接近。其计算公式为：,二、土石方数量计算,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）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积去处路槽部分的土石方，（填方扣除、
25、挖方增加）；（4）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（见教材P.211）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）就近利用，以减少运量；（2）不跨沟调运；（3）高向低调运；（4）经济合理；,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，
26、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兔免费运距（km）。,（2）平均运距 运距：是指从挖方体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,（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。,
