《道路橫斷面設計》PPT課件.ppt

1、第五章 道路橫斷面設計 (6課時),本章主要內容： 5.1 道路用地范圍與建筑界限 5.2 道路橫斷面組成 5.3 行車道寬度 5.4 路肩、分車帶、路側帶與路緣石 5.5 路拱及超高 5.6 邊溝、邊坡 5.7 道路橫斷面設計及其成果 5.8 路基土石方數(shù)量計算及調配,設計任務：1.橫斷面尺寸，2.橫斷面布置，3.邊坡處理 設計成果：1.標準橫斷面圖 ，2.施工橫斷面圖，3.路基設計表，4.土石方數(shù)量計算表,定 義： 道路橫斷面圖：指道路中線上各點垂直于路線前進方向的豎向剖面圖。其范圍包括路面、路基（邊坡）、路肩、中央分隔帶、人行道以及用地范圍內設置的標志、照明燈柱、防護柵和專門設計的取土坑

2、、棄土堆、邊溝、植樹等的整個斷面。 道路橫斷面設計：研究路基橫斷面結構組成及尺寸的過程。具體的說就是：應根據(jù)其交通性質、交通量（包括人流量）、行車速度，結合地形、氣候、土壤等條件進行道路行車道、中央分隔帶、人行道、路肩等的布置，以確定其橫向幾何尺寸，并進行必要的結構設計以保證它們的強度與穩(wěn)定性。,5.1 道路用地范圍與建筑界限,道路用地：修建、養(yǎng)護道路及其沿線設施，依照國家規(guī)定所征用的地幅。道路用地寬度包括行車道、分隔帶、路肩、人行道等以及交通設施所需要的全部寬度。 公路：公路兩側排水溝外邊緣（無排水溝時為路堤式護坡道坡腳），或路塹坡頂截水溝外邊緣（無截水溝時為挖方坡的坡頂），加上一定的附加寬

3、度后的土地為公路的用地。附加寬度通常不小于1m，對高速公路，附加寬度宜大于等于3m。 城市道路：道路紅線是指劃分城市道路用地和城市建筑用地、生產(chǎn)用地及其他備用地的分界控制線。通常由城市規(guī)劃部門確定。 包括車行道、人行道、綠化帶等在內的規(guī)劃道路的總寬度。又稱規(guī)劃路幅。,1、 道路用地范圍,道路建筑限界:為了保證道路上各種交通正常運行與安全而規(guī)定的在一定寬度和高度內不得有任何障礙物侵入的空間范圍。 例如：在凈空范圍內不得設置橋墩、照明燈桿、交通標志防護欄等。,2、 建筑界限,5.2 道路橫斷面組成,一、公路橫斷面組成 公路橫斷面的組成和各部分的尺寸要根據(jù)設計交通量、交通組成、設計速度、地形條件等因

4、素確定。在保證必要的通行能力和交通安全與暢通的前提下，盡量做到用地省、投資少，使道路發(fā)揮其最大的經(jīng)濟效益與社會效益。,高速、一級公路橫斷面組成： 行車道、中間帶、路肩必要組成部分 緊急停車帶、爬坡車道、變速車道等特殊組成部分,（一）路幅的構成,二、三、四級公路橫斷面組成： 行車道、路肩 錯車道,（一）路幅的構成,路基寬度：指行車道與路肩寬度之和。但當設有緊急停車帶、爬坡車道、變速車道、錯車道等時，還應包含這些部分的寬度。即路基寬度指路基頂面的總寬度。 路面寬度：包括行車道、路緣帶、變速車道、爬坡車道、緊急停車帶、硬路肩等的寬度。 路基的其它組成部分：（路基頂面以外） 邊坡、邊溝及排水溝、護坡道

5、、截水溝、碎落臺、取土坑、棄土堆等,路基、路面寬度定義：,（二）路幅布置類型,1單幅雙車道 單幅雙車道公路指的是整體式的供雙向行車的雙車道公路。 適用：二、三級公路和一部分四級公路 2雙幅多車道 四車道、六車道和更多車道的公路，中間一般都設分隔帶或作成分離式路基而構成“雙幅”公路。 適用：高速公路、一級公路 3單車道 適用：交通量小、地形復雜、工程艱巨的山區(qū)公路或地方性道路，山區(qū)四級公路。,二、城市道路橫斷面組成,1單幅路 （1）劃出快、慢車行駛分車線，快車和機動車輛在中間行駛，慢車和非機動車靠兩側行駛。 （2）不劃分車線。車道的使用可以在不影響安全的條件下予以調整。如只允許機動車輛沿同一方向

6、行駛的“單行道”；限制載重汽車和非機動車行駛，只允許小客車和公共汽車通行的街道；限制各種機動車輛、只允許行人通行的“步行道”等。上述措施，可以是相對不變的，也可以按規(guī)定的周期變換。單幅路占地少，投資省，但各種車輛混合行駛，于交通安全不利，僅適用于機動車交通量不大非機動車較少的次干路、支路以及用地不足拆遷困難的舊城改建的城市道路。,2雙幅路： 在車道中心用分隔帶或分隔墩將車行道分為兩半，上、下行車輛分向行駛。各自再根據(jù)需要決定是否劃分快、慢車道。雙幅路斷面將對向行駛的車輛分開，減少了行車干擾，提高了車速，分隔帶上還可以用作綠化、布置照明和敷設管線等。它主要用于各向兩條機動車道以上，非機動車較少的

7、道路、地形地物特殊，或有平行道路可供非機動車通行的快速路和郊區(qū)道路。,二、城市道路橫斷面組成,3三幅路： 中間為雙向行駛的機動車車道，兩側為靠右側行駛的非機動車車道。三幅路將機動車與非機動車分開，對交通安全有利；在分隔帶上布置綠帶，有利于夏天遮陰防曬、減少噪音和布置照明等。對于機動車交通量大、非機動車多的城市道義上宜優(yōu)先考慮采用。但三幅式斷面占地較多，只有當紅線寬度等于或大于40m時才能滿足車道布置的要求。,二、城市道路橫斷面組成,4四幅路 在三幅路的基礎上，再將中間機動車車道分隔為二，分向行駛。四幅路不但將機動車和非機動車分開，還將對向行駛的機動車分開，于安全和車速較三幅路更為有利。它適用于

8、機動車輛車速較高，各向兩條機動車道以上，非機動車多的快速路與主干路。,二、城市道路橫斷面組成,*四種橫斷面基本形式分析比較詳見P.187,式中：DDHV設計年t的設計小時交通量； K設計小時交通量系數(shù)； D交通量方向分布系數(shù)； 車道數(shù)=遠景年單向設計小時交通量/每一車道的設計通行能力*2 實際上的車道數(shù)尚應結合路上的車輛組成、道路的性質、投資力量及工程艱巨程度等因素綜合考慮確定。,5.3 行車道寬度 一、車道數(shù)的確定 設計小時交通量與設計年限的年平均日交通量或平均日交通量之間的關系可通過下式表述：,二、行車道寬度的確定 行車道是道路上供各種車輛行駛部分的總稱，包括快車道和慢車道，在一般公路和城

9、市道路上還有非機動車道。 行車道的寬度要根據(jù)車輛寬度、設計交通量、交通組成和汽車行駛速度來確定。 行車道寬度應該滿足車輛行駛的需要，雙車道公路應滿足錯車、超車行駛所必須的余寬，四車道公路應滿足車輛并列行駛所需的寬度。,5.3 行車道寬度,雙車道公路有兩條車道，行車道寬度包括汽車寬度和富余寬度。根據(jù)標準第2.0.1條規(guī)定，設計車輛最大寬度為2.5m，加錯車、超車所必須的余寬來確定行車道的寬度。 富余寬度是指對向行駛時兩車箱之間的安全間隙、汽車輪胎至路面邊緣的安全距離。,（一）一般雙車道公路行車道寬度的確定,B雙=a+c+2x+2y,x=y=0.50+0.005V,高速公路、一級公路平原微微丘區(qū)采

10、用3.75m的車道。設計速度為60km/h時，仍采用3.50m。 主要考慮因素： （1）設計速度，遠景交通量大，特別是我國載重汽車混入率高。 （2）參考了德國、法國的高速汽車公路，意大利的太陽公路、日本的高速公路、東歐各國的一級公路、英國和加拿大的高速公路，其車道均為3.75m。 （3）美國各州公路的工作者協(xié)會認為，各級公路合乎理想的車道寬度為3.66（12ft），不宜大于3.97m（13ft）。近年來美國有的城市將行車道度減為3.35m（11ft）甚至3.05m（10ft）。,（二）有中央分隔帶的行車道寬度,三、平曲線路面加寬及其過渡,平曲線加寬原因： （1）汽車在曲線上行駛時，前后輪軌跡不

11、重合，占路面寬度大。 （2）由于橫向力影響，汽車出現(xiàn)橫向擺動。 （一）加寬值的計算 汽車行駛在曲線上，各輪跡半徑不同，其中以后內輪軌跡半徑最小，且偏向曲線內側，故曲線內側應增路面寬度，以確保曲線上行車的順適與安全。,1. 普通汽車的加寬值計算方法：,（一）加寬值的計算,式中：A汽車后軸至前保險杠的距離（m）： R圓曲線半徑（m）。,若為雙車道e=2b,2. 平曲線加寬標準： 標準規(guī)定，平曲線半徑等于或小于250m時，應在平曲線內側加寬。,雙車道路面的加寬值規(guī)定見表；單車道路面加寬值按表列數(shù)值的1/2采用。,三類加寬值的采用： 四級公路和山嶺、重丘區(qū)的三級公路采用第一類加寬值； 其余各級公路采用

12、第3類加寬值。 對不經(jīng)常通行集裝箱運輸半掛車的公路，可采用第2類加寬值。 由三條以上車道構成的行車道，其加寬值應另行計算,實際設計很少再加寬。,2. 平曲線加寬標準：,路面應在曲線內側進行加寬。 路面加寬后，路基也應相應加寬。 四級公路路基采用6.5m以上寬度時，當路面加寬后剩余的路肩寬度不小于0.5m時，則路基可不予加寬；小于0.5m時，則應加寬路基以保證路肩寬度不小于0.5m。,3. 平曲線加寬要求：,加寬緩和段：路面由直線上的正常寬度過渡到曲線上加寬后的寬度的漸變段。 1比例過渡： 在加寬緩和段全長范圍內按其長度成比例逐漸加寬。加寬緩和段內任意點的加寬值：,（二）加寬的過渡：,式中：Lx

13、任意點距緩和段起點的距離（m）； L加寬緩和段長（m）； b圓曲線上的全加寬,適用于二、三、四級公路,在加寬緩和段上插入一條高次拋物線，拋物線上任意點的加寬值： bx（4k3-3k4）b 式中：,2高次拋物線過渡,適用于適用于高速、一級公路及對路容有要求的二級公路。,（三）加寬緩和段的長度,（1）對于設置有緩和曲線的平曲線，加寬緩和段應采用與緩和曲線相同的長度。 （2）對于不設緩和曲線，但設置有超高緩和段的平曲線，可采用與超高緩和段相同的長度。 （3）即不設緩和曲線，又不設超高的平曲線，加寬緩和段應按漸變率為1：15且長度不小于10m的要求設置。 Lj=15b， 且Lj10m,高速公路標準橫斷

14、面,5.4 路肩、分車帶、路側帶與路緣石,一、路肩的作用及其寬度 1. 路肩的作用： (1)支擋作用; (2)供臨時停車或堆料; (3)增加有效行車道寬度; (4)提供道路養(yǎng)護作業(yè)、埋設地下管線的場地； (5)精心養(yǎng)護的路肩，能增加公路的美觀。,一、路肩的作用及其寬度 2.路肩的構成：,硬路肩：有路面鋪裝的路肩。 土路肩：加固路肩：粒料改善土 混凝土預制塊鋪裝 土路肩：路基土,3. 路肩的寬度：,（一）中間帶 1適用場合：高速、一級公路。 2中間帶的構成：兩條左側路緣帶 中央分隔帶,二、分隔帶的作用及其寬度,二、分隔帶的作用及其寬度,3中間帶的作用： （1）將上、下行車流分開。 （2）可作設置

15、公路標志牌及其它交通管理沒施的場地，也可作為行人的安全島使用。 （3）分隔帶種植花草灌木或設置防眩網(wǎng)，可防止對向車輛燈光眩目，還可起到美化路容和環(huán)境的作用。 （4）路緣帶可引導駕駛員視線，,4. 中間帶的寬度,中間帶的寬度是根據(jù)行車帶以外的側向余寬，防止駛入對向行車帶的護欄、種植、防眩網(wǎng)。,5. 中間帶開口：,（二）兩側帶,定義：布置在橫斷面兩側的分車帶叫兩側帶。 作用：城市道路的橫斷面，可以分隔快車道與慢車道、機動車道與非機動車道、車行道與人行道等。 最小寬度：規(guī)定為2.02.25m。在北方寒冷積雪地區(qū)，還應考慮能否滿足臨時堆放積雪的要求。 1. 種植帶 2. 設施帶,（四）路緣石,路緣石是

16、設置在路面與其它構造物之間的標石。在分隔帶與路面之間，人行道與路面之間一般都需要設置路緣石。 路緣石的形狀有立式、斜式和曲線式等幾種 ： 緣石宜高出路面10cm20cm，隧道內線形彎曲線段或陡峻路段等處，可高出25cm40cm，并應有足夠的埋置深度，以保證穩(wěn)定。緣石寬度宜為10cm15cm。,硬路肩,土路肩,分隔帶,行車道,5.5 路拱及超高,一、路拱及路肩的橫坡度 1.路拱橫坡度：對于不同類型的路面由于其表面的平整度和透水性不同，再考慮當?shù)氐淖匀粭l件選用不同的路拱坡度。,2. 路拱的形式：拋物線形 直線接拋物線形 折線形,3. 路肩橫坡度： 土路肩：橫坡度較路面宜增大1.02.0； 硬路肩：

17、一般情況下橫坡度與行車道橫坡度相同； 硬路肩寬度2.25m時的曲線段的硬路肩橫坡度應符合下表規(guī)定：,（一）超高及其作用 定義：超高是指路面做成向內側傾斜的單向橫坡的斷面形式。 當汽車在彎道上行駛時，將受橫向力的作用，其值大小可用橫向力系數(shù)表示；,二、曲線超高,減小橫向力的方法： 增大曲線半徑：有時是困難的 降低車速：設計中不推薦 增大向內側傾斜的橫坡設置超高橫坡： （成本低、效果好） 設置超高后 ：,（二）超高橫坡度的計算,1最大超高和最小超高 超高橫坡度ih應按計算行車速度、半徑大小、結合路面種類、自然條件和車輛組成等情況確定。,最小超高：等于路面拱度。 2超高橫坡度計算公式：,繞路面內邊緣

18、旋轉：一般用于新建工程。 繞路中線旋轉：一般用于改建工程 繞路面外邊緣旋轉：可在特殊設計時采用。,（三）超高過渡方式：,1 . 無中間帶道路的超高過渡,2. 有中間帶公路的超高過渡,繞中間帶的中心線旋轉：中間帶寬度較窄（B4.5m）的公路可采用； 繞中央分隔帶邊緣旋轉：各種寬度中間帶的均可采用 繞各自行車道中線旋轉：車道數(shù)大于4條的公路可采用,（四） 超高緩和段,從直線段上的路拱雙坡斷面過渡到曲線上具有超高橫坡的單坡斷面，要有一個逐漸變化的區(qū)段，這一變化段稱為超高緩和段。,1. 繞路面內邊緣線旋：,（四）超高緩和段長度,p超高漸變率,附加縱坡 :,2. 繞路面中線旋轉：,（四）超高緩和段長度,

19、附加縱坡 :,3. 規(guī)范推薦公式：,式中：Lc超高緩和段長 （m）； 旋轉軸至行車道（設路緣帶時為路緣帶）外側邊緣的寬度（m）； =B：繞路面內邊緣線旋轉 =B/2：繞路中線旋轉 i超高坡度與路拱坡度的代數(shù)差（%）； i = ih： 繞路面內邊緣線旋轉 i = ih+i1： 繞路中線旋轉 p超高漸變率,(1)繞路面內邊緣線旋轉,（五）橫斷面上超高形成過程,提肩,雙坡階段,全超高階段,旋轉階段,提肩,雙坡階段,全超高階段,旋轉階段,(2)繞路面中線旋轉,（五）橫斷面上超高值的計算,5.6 邊溝、邊坡,1、 邊溝,邊溝的主要作用是排除路面及邊坡處匯集的地表水，以確保路基與邊坡的穩(wěn)定。一般在公路路塹

20、及低填方地段設置邊溝。 一般情況下邊溝在石質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，近年來高速公路出現(xiàn)了淺碟形。,（1）底寬與深度不小于0.4m。 （2）溝底縱坡一般不應小于0.5%，特殊困難路段亦不得小于0.3%；當陡坡路段溝底縱坡較大時，為防止邊溝沖刷，應采取加固措施。 （3）邊溝邊坡。梯形邊溝內側一般為1：11：1.5，邊溝外側：路堤段邊坡與內側邊坡相同，路塹段邊坡與挖方邊坡一致；三角形邊溝內側邊坡一般為1：21：4，外側邊坡一般為1：11：2。 （4）邊溝長度不宜過長，一般不宜超過500m即應選擇適當?shù)攸c設置出水口，多雨地區(qū)不宜超過300m。三角形邊溝長度一般不宜超過20

21、0m。,1、 邊溝,2、 邊坡,路基邊坡坡度，應根據(jù)當?shù)刈匀粭l件、巖土性質、填挖類型、邊坡高度、使用要求和施工方法等確定。 具體道路路基與路面工程,（一）公路橫斷面設計內容,一、公路橫斷面設計,1確定路幅橫斷面尺寸（寬度及橫坡度）； 2確定路基高度：縱斷面設計完成； 3路基橫斷面邊坡形狀設計：如梯形（直線式邊坡）、折線式邊坡、臺階形邊坡； 4邊坡坡度確定；路堤及路塹邊坡，土質與巖石邊坡 5橫斷面面積計算及土石方數(shù)量計算與調配,5.7 路基橫斷面設計及其成果,（二）路基橫斷面設計所需要的設計資料,1平曲線資料：半徑、緩和曲線、偏角、曲線位置（交點樁號）等； 2每個中樁的填挖高度； 3路基寬度，路

22、面寬度（分別確定左右側寬度）； 4各中樁的超高值； 5路基標準橫斷面圖式（典型橫斷面 ）； 6路基邊坡坡度值； 7邊溝、截水溝的形式及尺寸； 8彎道上視距的是否得到保證（視距臺設計）。,（三）橫斷面圖繪制方法,1在計算紙上繪制橫斷面的地面線。 地面線是在現(xiàn)場測繪的，若是紙上定線，可從大比例尺的地形圖上內插獲得。 橫斷面圖的比例尺一般是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繪出設計線：“戴帽子”,K5+300.00 T=2.52,3. 繪

23、出防護及加固設施的斷面圖。 4根據(jù)綜合排水設計，畫出路基邊溝、截水溝、排灌渠等的位置和斷面形式。 （四）編制路基設計表 （見教材P.202） 應在繪制橫斷面圖之前完成。,1在計算紙上繪制橫斷面的地面線。 地面線是在現(xiàn)場測繪的，若是紙上定線，可從大比例尺的地形圖上內插獲得。 橫斷面圖的比例尺一般是1：200。,2繪出設計線：“戴帽子”,（三）橫斷面圖繪制方法,二、城市道路橫斷面設計,（一）橫斷面設計圖 當按照城市道路的交通性質、地形條件以及近期與遠期相結合的原則確定了橫斷面組成和寬度以后，即可繪制橫斷面設計圖。,（二）橫斷面現(xiàn)狀圖 沿道路中線每隔一定距離繪制橫斷面地面線。,（三）橫斷面施工圖,二

24、、城市道路橫斷面設計,一、橫斷面面積計算 （一）積距法：（條分法） 適用于不規(guī)則圖形面積計算。 把橫斷面圖劃分成若干條等寬的小條，累加每一小條中心處的高度，再乘以條寬即為該圖形的面積。,5.8 路基土石方數(shù)量計算及調配,5.7 路基土石方數(shù)量計算及調配,每個小條塊的近似面積為：,橫斷面面積：,（二）塊分法：,把橫斷面圖上地面線及設計線的轉折點劃分成若干塊不等寬的梯形或三角形，分別計算為一塊圖形的面積并累加起來，即為該圖形的面積。 適用于計算機計算，精度高。,已知斷面圖上各轉折點坐標（xi，yi），則斷面面積為：,（三）坐標法,二、土石方數(shù)量計算,1. 平均斷面法： 若相鄰兩斷面均為填方或均為挖方且面積大小相近，則可假定兩斷面之間為一棱柱體其體積的計算公式為：,2. 棱臺體積法： 若F1和F2相差甚大，則與棱臺更為接近。其計算公式為：,二、土石方數(shù)量計算,3. 土石方數(shù)量計算應注意的問題：,（1）填挖方數(shù)量分別計算，（填挖方面積分別計算）； （2）土石方應分別計算，（土石面積分別計算）； （3）路基填、挖方數(shù)量中應考慮路面所占的體積去處路槽部分的土石方，（填方扣除、挖方增加）； （4）大中橋位處所占的路基土石方應扣除。 4. 編制路基土石方數(shù)量計算表