道路工程技术网上辅导材料4 第4章 道路横断面设计.doc

道路工程技术网上辅导材料4第4章 道路横断面设计【教学基本要求】通过本章内容的学习了解道路横断面的基本形式及特点和适用范围，理解视距曲线及横径距的确定及土石方计算方法，掌握道路横断面的组成、车行道、人行道、路侧带的宽度及布置、车行道路拱曲线的几种形式及计算。【学习重点】1道路横断面的组成、车行道、人行道、路侧带的宽度及布置 2车行道路拱曲线的几种形式及修正三次抛物线形路拱的计算。3视距曲线及横径距的确定4道路横断面图的绘制5土石方计算常用的方法【内容提要和学习指导】41 道路横断面组成道路是具有一定宽度的带状构筑物。在垂直道路中心线的方向上所作的竖向剖面称为道路横断面。城市道路横断面由车行道、路侧带、分隔带、路缘带等部分组成。近期横断面宽度，通常称为路幅宽度；远期规划道路用地总宽度则称为红线宽度。红线是指城市中的道路用地和其他用地的分界线。道路两侧建筑房屋的台阶、门厅、风雨棚、阳台等均属红线之外范围。公路路基横断面与城市道路有所不同，二、三、四级公路路基横断面由车道、路肩、边沟、边坡、错车道、护坡道等组成。高速公路和一级公路的横断面设置有中间带，根据需要有时还设置有紧急停车带、加（减速）车道、爬坡车道和其他安全设施。两端路肩边缘之间的距离称为路基宽度。横断面规划与设计的主要任务是在满足交通、环境、公用设施管线敷设以及排水要求的前提下，经济合理地确定各组成部分的宽度及相互之间的位置与高差。1 机动车车行道 在城市道路上供各种车辆行驶的路面部分，统称为车行道。供汽车、无轨电车、摩托车等机动车行驶的部分称为机动车道；供自行车、三轮车、板车等非机动车行驶的部分称为非机动车道。车行道宽度的确定是机动车车行道设计的关键，宽度在理论上是需要的车道数和一条车道标准宽度的乘积，而所需要的车道数则等于道路的设计交通量和一条车道的设计通行能力之比。因此，道路的设计交通量、一条车道的设计通行能力，一条车道的宽度为机动车道设计的前提，它们的确定方法分述如下： （1）道路交通量的估算 城市道路车行道宽度确定通常采用的是设计小时交通量。1）设计小时交通量的确定方法设计小时交通量可以根据以下几种方法确定：a）取“高峰小时交通量”作为设计小时交通量b）取“交通量频率曲线第30位小时交通量”作为设计小时交通量 以全年8760个小时为横坐标，以一年中各小时交通量Qh和年平均日交通量QA的比值(以计)的大小顺序及其在全年中对应出现的小时数，由大到小排列各点到坐标图上，连接各点，即得交通量频率曲线。c）参照其他类似城市规模的道路交通资料作为设计小时交通量 d）根据或参照城市规划资料确定设计小时交通量目前，一般都认为采用“第30位小时交通量”作为设计小时交通量较为合理。2）设计小时交通量Nh的计算设计小时交通量是道路设计中确定机动车道宽度的重要依据。交通量在各条道路上具有不同的时间变化规律与不同方向的分布特性等，因而设计时必须考虑这些因素来确定设计小时交通量。其计算公式如下： N h= N dak 式中Nh设计小时交通量(pcu/h)；Nda设计年限的年平均日交通量(pcu/d)； K设计高峰小时交通量与年平均日交通量的比值。当不能取得年平均日交通量时，可用有代表性的平均日交通量代替。 主要方向交通量与断面交通量的比值。 年平均日交通量或平均日交通量与k、值均应由各城市观测取得。未进行观测的城市可参照性质相近的邻近城市的数值选用。新辟道路可参照性质相近的同类型道路的数值选用。不能取得时，k值可采用11%，值可采用0.6。(2)道路通行能力计算城市道路设计规范(CJJ 37-90)规定把通行能力分为可能通行能力和设计通行能力。1）可能通行能力可能通行能力的计算可根据表格查取。2）设计通行能力机动车车道设计通行能力受平面交叉口、人行过街、多车道等因素影响，应根据不同的计算行车速度、绿信比、交叉口间距等在可能通行能力的基础之上进行折减。(3)一条车道宽度在车行道上供单一纵列车辆安全行驶的地带，称为一条车道。一条机动车车道的宽度，决定于设计车辆外廓宽度、横向安全距离、以及不同车速行驶时的车辆摆动宽度等。不同车种和不同行驶车速要求不同车道宽度与之适应。 (4)机动车车行道路面宽度计算确定机动车车行道路面宽度时，可先估算车道条数，经验算后，再确定宽度，计算公式如下： wc =n2b+2wmc 式中 wc 机动车车行道路面宽(m)；n 单向车道条数，由下式计算并应取整数； b 一条车道的宽度(m)， wmc 机动车道路缘带宽度(m)，一般取0.250.5m；必须注意，用上式计算所得的机动车车行道路面总宽仅供估算或验算参考，还应根据道路等级、红线宽度、服务水平以及所设计道路的交通组成、类型、比例考虑合理的交通组织方案，经综合分析后才能确定。2 非机动车道非机动车道是专供自行车、三轮车、平板车及兽力车等行驶的车道。各种车辆具有不同的横向宽度和相应的平均车速。非机动车道如以自行车为主(三轮车不超过5%)，其双车道宽度为2.5m；三车道为3.5m；四车道为4.5m；依次类推。若非机动车某一车种的数量达到一条车道的设计通行能力的50 %以上，即需要设一条车道；若小于50%，则宜组织混合车道。其组合排列时，要考虑到不同车辆之间所要求的横向安全距离：自行车与三轮车为0.8m；自行车与兽力车为0.5m。自行车道数通常根据预估自行车交通量除以一条车道的设计通行能力算得。缺少数据资料时，可根据定性分析确定非机动车道的总宽度：如机非分流的公路或立交孔中，非机动车道宜采用3.54.5m；大中城市的机非分流的非机动车道采用4.56.5m；当机、非混行的道路断面上借划线分流时，非机动车道宽度不得少于2.5m；若机动车交通量很小，自行车与机动车高峰小时有所错开得以借道时，对非主干道可在机动车道宽度基础上每侧另加1.5m。3路侧带 路侧带的主要功能是满足步行交通的需要，同时也应满足绿化布置、地上杆柱、地下管线、交通标志、信号设施、护栏等公用附属设施安置的需要。路侧带的宽度，应包括人行道、设施带、绿化带等的宽度。 （1）人行道宽度 我国由于人口众多，用地紧张，居住密度较大，客运交通尚不发达等原因，步行交通所占比重较大。因此，在规划或设计人行道时，应充分考虑人行道的足够宽度，如宽度不足，势必导致行人侵占车行道而影响汽车与行人的交通安全和顺畅。根据我国部分城市调查资料可知：大城市现有人行道宽度为310m，中等城市人行道宽2.58m，小城市26m。（2）人行道的布置人行道通常对称布置在道路两侧，受地形、地物限制时，可不等宽或不在一个平面上。此外，路侧带宽度还需考虑设施带和绿化带的宽度。设施带指道路两侧的行人护栏、照明杆柱等。护栏一般采用钢管，不设基座的宽度为0.25m，设基座的宽度为0.5m。杆柱含基座宽度为11.5m。人行道用地困难处的绿带可与设施带合并，但应避免各种设施与树木间纵向的干扰。绿化带净宽度灌木丛为0.81.5m，单行乔木为1.52.0m。方形树池每边净宽为1.5m；矩形树池的净宽与净长为1.2m1.8m。 4分车带 多幅路横断面范围内，沿道路纵向设置的带状非行车部分称为分车带。分车带的作用是分隔车流，安设交通标志、公用设施与绿化等。此外还可供设置公交车停靠站、在交叉口为增设进口道提供场地以及保留远期车行道拓宽的可能。分车带由分隔带及两侧路缘带组成。分车带分为中间分车带和两侧分车带两类。中间分车带通常在高速公路、一级公路与城市快速路上，用来分隔对向车流、防止车辆互撞，以保障交通安全。两侧分车带，用作分隔机动车和非机动车。当分隔带较宽时，分隔带上的绿化可采用高大直立乔木，但树冠底部至地面应高于3.5m，以保证机动车通行净空；若分隔带较狭窄时，可用灌木、草皮，或围以绿篱，或金属、预制混凝土图案护栏，切忌种植高度大于0.7m的灌木丛，以免妨碍行车视线。 固定式分隔带一般用缘石围砌，高出路面1020cm，在人行横道及公共汽车停靠站处分隔带应予铺装。 此外，在旧城或市中心用地紧张的道路上，常用活动式分隔带作为组织车辆分向、分流的交通设施。活动式分隔带系用混凝土柱、铁柱或石柱做成，柱与柱之间缀以铁链或钢管。这种隔离墩的高度为0.7m，占路面宽度为0.30.5m。在繁忙的商业大街上，限于路幅宽度不足，为分隔车流还有用占用路面宽度仅0.10.15m的高护栏(1.21.3m高)。活动式分隔带的优点在于，根据交通组织的变动，可作灵活调整，但不及固定式分隔带美观。新建道路分隔带宜采用由侧石围砌的绵长绿化带，其宽度应适应绿化布置、树木生长的基本要求以及地上杆线、交通标志布设的需要。分隔带的连绵长度，以分隔机动车和非机动车。保证交通安全、提高通行能力为目的，取80150m长为宜，特殊情况下，也不得小于停车视距。此外在道路上重要的公共建筑、街坊出入口处与交叉路口以及过长路段需增设人行横道处应中断分隔带。近交叉口的分隔带端部，当交叉口转弯半径较小时，应自人行横道线外缘起缩进不小于15m，以利渠化分流。 5路缘石 路缘石是设在路面边缘与横断面其他组成部分分界处的标石，如人行道边部的缘石，分隔带、交通岛、安全岛等四周的缘石，以及路面与路肩分界处的缘石。 缘石的形式有立式、斜式与平式。立式（侧石），用于城市道路车行道路面的两侧。顶面高出路面边缘1020cm。通常为15cm，为保证隧道、桥梁，线型弯曲或陡峻路段的行车安全，可加高至2540cm，主要起到保障行人、车辆交通安全的作用。斜式或平式适用于出入口、人行道两端及人行横道两端，便于推行儿童车、轮椅及残疾人车通行。平式（平石）铺砌在路面与侧石之间。顶面与路面平齐，有标定路面范围、整齐路容的作用，特别是沥青类路面有方便路面碾压施工及保护路面边缘的作用。当道路纵坡小于0.3%时，利用平石纵向做成锯齿形街沟，以利路面排水。路幅的宽度除满足交通功能外，还应结合地形、沿街建筑物高度等综合分析确定，创造亲切的横断面空间环境，使横断面尺寸与两侧的建筑体量、高度相协调。42城市道路横断面的基本形式1城市道路横断面的四种基本形式城市道路横断面根据交通组织特点的不同，可分为下列四种形式： （1）一块板(单幅路) 所有的车辆在同一个车行道上混合行驶，车行道完全不设分隔，以路面划线标志组织或 不作划线标志，车行道布置在道路中央通行。 （2）两块板(双幅路) 由中间一条分隔带(或分隔墩)将一块板型式的车行道分为单向行驶的两个车行道，在交通组织上起分流渠化作用，分向行驶。但机动车和非机动车仍然混合行驶。在两行驶的车行道上，可划分快、慢车分道线分流行驶，也可不划分道线，快、慢车混合行驶。（3）三块板(三幅路) 由两条分隔带(或分隔墩)把车行道分成三部分，中间为双向行驶的机动车道，两侧均为单向行驶(行驶方向相反)的非机动车道。 （4）四块板(四幅路) 由三条分隔带(或分隔墩)把车行道分成四部分，中间两条为单向行驶的机动车道，机动车道两侧为单向行驶的非机动车道。2城市道路横断面的使用效果用适用条件根据我国各地的具体情况，对于四种基本形式的使用效果各有其词；现把横断面的四种基本形式从以下几个方面进行分析比较： （1）在交通安全上：三块板和四块板有利于解决机动车与非机动车相互干扰(易产生交通事故)的主要矛盾，同时分隔带还起行人过街的安全岛作用。但三块板和四块板在公共交通停靠站处，乘客上、下车须穿越非机动车道，带来不便。（2）在行车速度上：由于一块板和两块板是机、非混合行驶，互相干扰，车速不易提高，但对于机动车和非机动车分道行驶的三块板和四块板的型式，由于互不干扰，各行其道，车速一般较高。（3）在照明上：板块越多，照明越易布置。三块板和四块板型式均能较好处理绿化种植与照明杆线之间的矛盾，能使照度均匀，提供良好的夜间行车环境，因而能减少因照明不良引起的交通事故，提高夜间行车速度。（4）在绿化遮荫上：三块板、四块板可布置多排绿化，遮荫面大，绿化系数高，尤其是在夏季，为行人和各种车辆行驶创造较舒适的环境，同时也利于保护路面，防止黑色路面软化或泛油以及水泥混凝土路面的胀缩开裂和翘曲等。（5）在环境保护上：三块板的机动车道在道路中间，由于绿带的隔离作用，对行人和沿街居民的噪音影响较小，同时，也为道路的空间构成创造条件。（6）在造价上：在交通量相同的情况下，一块板占地少、投资省；三块板特别是四块板用地最大、工程费用也较高，但有利于地下管线的敷设，并且机动车道和非机动车道可以采用不同厚度的路面，这是它的有利一面。通过以上分析可知，四种横断面形式都各有它的优缺点，因而，必须结合具体情况，对主要技术经济指标进行比较，因地制宜的选用。43 车行道路拱的形式及选择为了迅速排除落在路面上的雨水，防止雨水渗入路基降低路基强度以及减少轮胎与路面之间的摩阻力，路面通常做成中间高并向两侧倾斜的拱形，称为路拱。道路横坡指路面、分车带、人行道、绿化带等的横向倾斜度，以百分率表示。1路拱坡度与道路横坡的取值路拱坡度指车行道横坡，其值的确定应有利于保障行车安全和路面排水。坡度的大小主要视路面类型、表面平整度、当地气候(降雨量)与道路纵坡大小等而定，在确定横坡时应考虑以下因素。 （1）横向排水 它与路面结构类型和气候条件有关。车行道面层越粗糙，雨(雪)水在路面流动越缓慢，路拱横坡就要做得大一些。路拱坡度可根据路面种类和当地自然条件，按表4-3-1中的数值采用。在一般情况下，干旱地区可取低值；多雨地区宜取高值。 （2）道路纵坡当确定路拱横坡时，要考虑道路纵坡的大小，以控制合成坡度。如果道路纵坡较大，则路拱坡度宜用小值；反之，路拱坡度可大些。 （3）车行道宽度车行道宽则路拱横坡度应选择得平缓一些，否则路拱各点间的高度太大，会影响行车和道路横断面的视觉效果。所以，在设计中，应算出路拱各点间的高度和横坡，从而检查是否都满足排水、行车和美观的要求。 （4）车速在交通量大，车速高的道路上，设计横坡度宜采用较大值，以利于排水，防止因车速高使雨水形成雾状、影响驾驶员视线，并避免路面雨水形成薄膜使汽车滑移。非机动车车行道路拱设计一般采用单面坡。人行道横坡度考虑行人安全、排水以及两侧建筑标高配合，城市道路中人行道横坡宜采用1%2%的单面坡。2车行道路拱形式及选择车行道路拱曲线所采用基本型式有抛物线形、直线接抛物线形和折线形三种。现分述如下： （1）抛物线形路拱抛物线形路拱曲线在车行道中间部分坡度较小，靠缘石部分横坡度较大，利于雨水排除，从线形上看，比较圆顺，也较美观。所以，是一般城市道路和公路常采用的形式，缺点是：车行道中间部分横坡度过于平缓，使行车易于集中在道路中央，导致中心部分的路面损坏较快。为改进这些缺点，设计出各种不同方次的抛物线形。1）二次抛物线路拱 计算公式： 式中x离车行道中心线的横向距离(m)； y相应于x各点的竖向距离(m)； B车行道总宽度(m)； h车行道路拱高度(m) i车行道的平均横坡度。上式是常见的抛物线形路拱的计算图式，其余各点见下表。抛物线型路拱各点高度及各点间的横坡比较 抛物线型路拱类型计算公式路拱各点高度及各点间的横坡备 注点位OB/102B/1O3B/1O4B/1O5B/10二次抛物线高度10.96 h1O.84 h1O.64 h10.36 h1Oi平均=2；B=7m或14m坡度()0.41.22.O2.83.6半立方式抛物线高度h1O.91 h10.75h10.54 h1O.29 h1O坡度()0.91.62.12.52.9修正三次抛物线高度h1O.90h1O.77h1O.59 h1O.34 h10坡度()1.O1.31.82.53.4这种形式的路拱，适用在路面宽度小于12.0m而横坡度又较大的中级或低级路面上。采用这种路拱的缺点：在车行道中心线附近的横坡度i1过于平缓不利排水，在路旁的横坡度i5又偏大不利行车。 2）改进的二次抛物线路拱 此种形式的路拱，其横坡的变化较均匀，路中与路边的横坡也较适中，有利于排水和行车。常用于城市道路机动车和非机动车混合行驶“单幅路”横断面形式。 3）半立方次(一次半)抛物线路拱 此路拱的图形与改建的二次抛物线路拱相似，仅在路中的横坡稍缓些。这种路拱形式，适用于路面宽度在20m以下的沥青混凝土、沥青碎石路面。 4）改进的三次抛物线路拱 此种形式的路拱，符合排水迅速的要求，改善了路中心部分横坡度过于平缓的缺点。在横坡i3的条件下，能够保证行车的安全，因而适用于多种道路。 （2）直线接抛物线形路拱 这种形式的路拱两旁是直线，在路拱中心线附近加设抛物线。它的优点是汽车轮胎与路面的接触较平均，路面磨耗较小；其缺点是排水效果不及抛物线流畅。 为更好地改善车行道中部的行车条件，便于施工，通常在两直线路拱中插入缓和曲线或圆曲线。常用在路面宽度超过20m的柔性路面。 （3）折线形路拱 折线形路拱是车行道横坡由若干段短折线组成的路拱，每一折线段的横坡度由路中心向侧石逐渐增大。优点是直线段较短，施工时容易摊压得平顺，也可按车行道宽度来选择转折点，较符合设计、施工和养护的要求；缺点是在转折点处有尖锋凸出，不利于行车。适用于城市道路中的水泥混凝土路面。路拱的形式多样，各有特点。在设计城市道路横断面时，应根据车行道宽度、横坡度、路面结构类形、排水和交通等要求来选择。 44路基土石方计算1标准横断面 在道路设计中，表示各路段的代表性设计横断面称为标准横断面，一般采用1：100或1：200的比例尺。在图上应绘出各个组成部分的宽度和位置以及排水方向、路拱横坡等。2施工横断面图 施工横断面图是在现状横断面图的基础上，根据道路纵断面设计里程桩号、设计标高，以相同的比例尺，把设计横断面图(即标准横断面图)套上去，用来计算土石方工程量和施工放样的工程图。一般常采用1：100或1：200的比例尺，绘制在厘米方格纸上，如下图。3土石方计算 路基土石方工程的工程数量在整个工程项目中所占的比例较大，它影响道路的造价、工期、用地等许多方面，是主要技术经济指标之一。土石方计算的主要任务是计算每公里路段的土石数量和全线总土石方工程数量，为编制工程预(概)算、确定合理的施工方案以及计量支付提供依据。由于自然地面起伏多变，填、挖方体积不可能是一个简单的几何体，若依实际地面起伏变化情况来进行土石方数量地计算，不仅繁杂，而且实用意义不大。因此，在道路的测设过程中，土石方的计算通常采用近似