第四章 横断面设计.ppt

道路勘测设计 第四章横断面设计 20014年2月 一 公路横断面相关概念道路横断面 设计线 地面线 第一节横断面组成及类型 典型横断面组成 典型横断面组成 5 2公路路基横断面组成及宽度1 路基横断面组成 硬路肩 土路肩 分隔带 行车道 2 特殊组成l 应急停车带 emergencyparkingstrip 当硬路肩的宽度 2 25米时设置 间距不宜大于500m 宽度3 50m 长度不小于30m 2 爬坡车道 climbinglane 在高速公路和一级公路上 当纵坡较大时 设置的供慢速上坡车辆行驶用的车道 其宽度一般为3 5m 3 变速车道 speed changelane 在高速公路互通式立体交叉 服务区等处设置的 供车辆驶入或驶离高速车流的加速或减速车道 其宽度一般为3 5m 4 错车道 passingbay 四级公路 当采用4 5m的单车车道路基时 在适当的可通视的距离内设置的供车辆交错避让用的一段加宽车道 5 护坡道 berm 当路堤较高时 为保证路基边坡稳定 在取土坑与坡脚之间 沿原地面纵向保留的有一定宽度的平台 6 碎落台 stageforheapingsoilandbrockenrock 在路堑边坡坡脚与边沟外侧边缘之间或边坡上 为防止碎落物落入边沟而设置的具有一定宽度的纵向平台 7 截水沟 interceptingditch 在地面线较陡的挖方路段 为拦截山坡上流向路基的水 在路堑坡顶以外设置的水沟 8 避险车道 公路横断面设计线组成城市道路的横断面组成包括机动车道 非机动车道 人行道 绿带 分车带等 路幅 是指公路路基顶面两路肩外侧边缘之间的部分 二 公路横断面组成及类型 一 公路横断面组成 1 高速公路 一级公路由于公路等级高 交通量大 双向 上 下行 行车之间必须分开 形成双幅多车道公路 分隔方式 采用中间带 整体式断面 等宽同高的分隔带 分离式断面 不等宽不同高的宽分隔带 整体式断面的路幅构成 包括行车道 中间带 路肩以及紧急停车带 爬坡车道 避险车道等 2 其它等级公路 二 三 四级公路 采用单幅公路 不设分隔带 整体式断面 路幅构成 行车道 路肩 错车道等 3 城郊公路当混合交通量大时 采用快 慢车分道行驶的公路 横断面形式参照城市道路布置 4 横坡为了排水需要 横断面各组成部分应做成具有一定横坡的斜面 路拱横坡 直线段采用中间高两边低的呈双向倾斜的断面 超高横坡 小半径曲线上为了抵消离心力 路面作成向弯道内侧倾斜的单一横坡 二 公路横断面的类型 1 单幅双车道定义 指的是整体式的供双向行车的双车道公路 适用 二 三 四级公路 2 双幅多车道定义 一般指双向分隔四车道 六车道和八车道公路 可以是整体式或分离式路基断面 适用 高速公路和一级公路 定义 窄路基加错车道的公路 适用 交通量小 地形复杂 工程艰巨的山区公路或地方道路 路基宽度为4 50m 3 单幅单车道 二 城市道路横断面组成及类型 一 城市道路横断面组成 城市道路设计中首先是进行横断面设计 然后是平 纵面设计 城市道路上供各种车辆行驶的部分统称为行车道 机动车道 在行车道断面上 供汽车 无电轨车 摩托车等机动车行驶的部分 非机动车道 供自行车 三轮车 板车等非机动车行驶的部分 人行道 供行人步行使用的人行道 四种基本形式 三块板 一块板 二块板 四块板 一 机动车道行车道宽度与横坡 一 机动车道行车道宽度的确定机动车道包括快车道和慢车道 第二节机动车道 路肩与中间带 影响因素 一是设计车型二是富余宽度 x 1 路拱定义把路面做成由中央向两侧倾斜的拱形 2 作用 设置路拱的目的 主要是为了迅速排除路面上的雨水 尽快排走路面上的水 对路面结构层 路基的强度及行车安全有利 3 路拱的坡度大小从排水的角度考虑 路拱应大一些为好 但从行车安全和平稳考虑 路拱不能过大 二 路拱及横坡 4 路拱的形式低等级公路和道路可采用抛物线形路拱 高等级公路和道路一般采用直线接抛物线形路拱 多车道的水泥混凝土路面可采用折线形路拱 沥青路面为施工方便 多采用直线形 二 路肩的作用 宽度及横坡1 定义路肩 行车道外缘至路基边缘之间的带状部分 2 作用1 由于路肩紧靠在路面的两侧设置 具有保护及支撑路面结构的作用 2 供发生故障的车辆临时停放之用 有利于防止交通事故和避免交通紊乱 3 作为侧向余宽的一部分 能自己增进驾驶的安全和舒适感 这对保证设计车速是必要的 尤其在挖方路段 还可以增加弯道视距 减小行车事故 4 提供道路养护作业 埋设地下管线的场所 5 精心养护的路肩 能增加公路的美观 3 路肩的构造路肩从构造上又可分为硬路肩 土路肩 硬路肩是指进行了铺装的路肩 土路肩是指不加铺装的土质路肩 4 路肩的宽度高速公路 一级公路 宜采用 2 50m的右侧硬路肩当右侧硬路肩的宽度小于2 50m时 应设紧急停车带高速公路 一级公路当采用分离式断面时 行车道左侧应设硬路肩其它各级公路路肩宽度根据条件可采用2 25m 2 0m 1 75m 1 50m 1 00m 0 75m 最窄不能 0 250m 5 路肩的横坡 1 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设施的场地 也可作为行人的安全岛使用 3 设置一定宽度的中间带并种植花草灌木或设置防眩网 4 设于分隔带两侧的路缘带 由于有一定宽度且颜色醒目 既引导驾驶员视线 又增加行车所必须的侧向余宽 从而提高行车的安全性和舒适性 三 中间带 2 宽度中间带的宽度包括中央分隔带宽度和两条左侧路缘带宽度 中央分隔带宽度 是根据设置护栏 种植绿化 防眩光以及设置跨线桥桥墩等需要宽度确定 标准 规定 依不同的计算行车速度选用 中央分隔带宽度一般在1 0 3 0米 路缘带宽度 主要与行车速度有关 根据侧向余宽确定 一般取0 5 0 75米 中间带宽度 一般值 2 0 4 5米 3 中间带变宽的过渡处理过渡段以设在回旋线范围内为宜 其长度应与回旋线长度相等 宽度 4 50m的中间带过渡段以设在半径较大的平曲线路段为宜 4 中央分隔带的开口 1 开口目的 2 开口部间距 3 开口部位置 4 开口部形状 1 非机动车道1 自行车道的通行能力是以单车安全行驶所需宽度划分车道线 以高峰时间各车道线平均的通行量作为一条自行车道的设计通行能力 2 按照我国使用经验 非机动车道的基本宽度可采用5 0m 6 5m 8 0m三种 4 3非机动车道 人行道与路缘石 2 人行道 sidewalk footway 1 人行道作用 主要供行人步行交通 应能满足行人通行的安全和畅通 保证高峰小时的行人流量 并用来设置绿化 照明 地下管线等 2 人行道的组成 人行道总宽度 人行道宽度 设施带宽度 行道树等占地宽度 协调的宽度 街道总宽与单侧人行道宽度在5 1 7 1之间是适宜的 3 路缘石高度一般为10 20cm 对桥上 隧道内 线形弯曲陡坡段可采用25 40cm 缘石宽度为10 15cm 缘石形状有 4 4弯道的加宽加宽 curvewidening 1 定义 汽车在曲线路段上行驶时 靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小 靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大 为适应汽车在平曲线上行驶时 后轮轨迹偏向曲线内侧的需要 在平曲线内侧相应增加的路面 路基宽度称为曲线加宽 又称弯道加宽 4 4弯道的超高与加宽2 加宽 curvewidening 加宽缓和段 transitionzoneofcurvewidening 当平曲线R 250m时 一般在弯道内侧圆曲线范围内设置全加宽 为了使路面和路基均匀变化 设置一段从加宽值为零逐渐加宽到全加宽的过渡段 称为 加宽缓和段 4 加宽缓和段的长度LJ 加宽所需的最小长度 在不设缓和曲线或超高缓和段时 应按渐变率1 15且 10m的要求设置 设置超高缓和段lC时 lJ lC 设置缓和曲线lS时 lJ lS 5 LJ内加宽值的过渡方式1 直线比例法 处理简单粗造 不圆滑美观 适用于一般二 三 四级公路 2 切线法 适用于四级公路人工构造物路段 为消除加宽缓和段内侧边线与圆曲线起 终点的明显折点 采用路面加宽边缘线与圆曲线上路面加宽后边缘线圆弧相切的方法 3 插入高次抛物线的方法 路面边缘线圆滑 顺适 适用于高速公路 一级公路以及对路容有较高要求的二级公路 加宽值的过渡还可插入二次抛物线 回旋线过渡等 LJ BJ 4 5弯道的超高 1 定义为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力 在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡 称为超高 目的 提高行车的安全性和舒适性 范围 ZY YZ或HY YH 2 超高坡度1 最大超高坡度 极限最小半径时 4 5弯道的超高1 超高 superelevation 安徽省定远县汽车试验场图片集 2 最小超高坡度各级公路圆曲线部分最小超高坡度值应与该公路直线部分的正常路拱横坡度一致 3 超高坡度的确定 任意半径时 各圆曲线半径所设置的超高坡度值应根据设计速度 圆曲线半径 公路条件 自然条件等经计算确定 3 超高方式1 公路 无中间带的公路a 绕内边缘旋转 简称边轴旋转b 绕中线旋转 简称中轴旋转 c 绕外边缘旋转 有中间带的公路a 绕中间带的中心线旋转 b 绕中央分隔带边缘旋转 c 绕各自行车道中线旋转 分离式公路超高过渡方式可视为两条无中间带的公路分别予以处理 绕内边缘旋转抬肩 外绕中至ig 全绕内至ic适用于新建公路 绕内边缘旋转抬肩 外绕中至ig 全绕内至ic 抬肩 双坡阶段 全超高阶段 旋转阶段 绕中线旋转抬肩 外绕中至ig 全绕中至ic适用于改建公路 绕中线旋转抬肩 外绕中至ig 全绕中至ih 提肩 双坡阶段 全超高阶段 旋转阶段 绕外边缘旋转抬肩 外绕外至水平 全绕外至ic适用于特殊公路 内边轴 中轴 外边轴 设计标高 1 无中间带公路 绕内侧车道边缘旋转 新建工程宜采用此种方式 绕路中线旋转 改建工程可采用此种方式 绕外侧车道边缘旋转 路基外缘标高受限制或路容美观有特殊要求时可采用此种方式 超高过渡方式 绕中间带的中心线旋转 中间带宽度小于或等于4 5m的公路可采用 绕中央分隔带边缘旋转 各种宽度中间带的公路均可采用 分别绕行车道中线旋转 车道数大于4条的公路可采用 3 分离式路基公路分离式路基公路的超高过渡方式 宜按无中间带公路分别予以过渡 2 有中间带公路 2 超高过渡方式 规范 推荐公式 3 超高缓和段长度 注意 超高缓和段长度应采用5的倍数 并不小于10m 当线形设计须采用较长的回旋曲线时 横坡度由2 或1 5 过渡到0 路段的超高渐变率不得小于1 330 超高的过渡应在回旋线全长范围内进行 但当超高渐变率过小时 为保证排水 超高渐变率不得小于1 330 而只设在该回旋线的某一区段范围之内 1 超高形成过程 三个阶段 绕路面内边缘线旋转 横断面上超高值的计算 双坡阶段 全超高阶段 旋转阶段 双坡阶段旋转阶段全超高阶段 图2 17平曲线缓和段 2 路线设计高程新建公路 高速公路和一级公路 整体式路基 采用中央分隔带的外侧边缘高程 二 三 四级公路采用路基外边缘高程 设置超高 加宽地段为超高 加宽前的路基设计高程 改建公路 一般按新建公路规定办理 也可视具体情况而采用行车道中线标高 正常断面 3 超高值计算方法 定义 超高值就是指设置超高后路中线 路面边缘及路肩边缘等计算点与路基设计高程的高差 绕路面内边缘线旋转 起始断面 ZH HZ 全超高断面 双坡断面 x x0 双坡阶段长度x0计算 超高过渡原则 路面外边缘高程按正比例升高 直到超高横坡断面 路面横坡度按正比例增加 直到超高横坡度 规范 7 5 6条规定 当线形设计须采用较长的回旋线时 横坡度由2 或1 5 过渡到0 路段的超高渐变率不得小于1 330 0 3 若p1 0 3 不利于路面横向排水 应限制x0的长度 可按p1 0 3 计算x0 双坡阶段长度x0计算 超高过渡可设在回旋线的某一区段范围内 Lc Ls 超高过渡在回旋线全长范围内进行 Lc Ls 可按p1 0 3 计算x0 全超高断面宜设在HY点或YH点处 双坡断面 x x0 双坡阶段长度x0计算 iG 双坡断面超高值计算 x x0 式中 x 计算里程桩号离开超高缓和段起点的距离 回旋线全长 x Lcz ZH x HZ Lcz部分回旋线长度 x Lcz ZH Ls Lc x HZ Lcz Ls Lc 加宽值计算 正比例过渡 高次抛物线过渡 bx 4k3 3k4 b 双坡断面超高值计算 x x0 ih 旋转阶段横坡度ix 旋转断面 x x0 绕分隔带边缘旋转超高值的计算 2 S型曲线的的超高设计图 3 卵型曲线的超高设计图 4 6汽车制动性 行车视距及其保证 汽车制动性 汽车制动性 行车视距及其保证1 视距 sightdistance 的意义及其种类 1 视距 sightdistance 的意义及其种类 行车视距 为了行车安全 驾驶员应能随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 能及时采取措施 避免相撞 这一必须的最短距离称为行车视距 1 定义视距 指从车道中心线上1 2m的高度 能看到该车道中心线上高为0 1m的物体顶点的距离 是该车道中心线量得的长度 是确保行车安全 快速 增加行车安全感 提高行车舒适性的重要措施 1 视距 sightdistance 的意义及其种类 1 停车视距 汽车行驶时 当视高为1 2m 物高为0 1m时 驾驶人员自看到前方障碍物时起 至障碍物前能安全停车所需的最短行车距离 即为停车视距 停车视距由反应距离 制动距离构成 2 超车视距 在双车道公路上 当视高为1 2m 物高为1 2m 后车超越前车过程中 从开始驶离原车道之处起 至可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离 即为超车视距 分四阶段 3 会车视距两辆对向行驶的汽车在同一车道上相遇 及时制动并停车所必须的安全视距称为 会车视距 其长度不应小于停车视距的两倍 4 视距标准的采用1 高 一级公路应满足S停 2 二 三 四级公路 一般应满足S会 3 对向行驶的双车道公路 应根据需要并结合地形在适当的距离内设置具有超车视距的路段 5 公路视距的保证1 横断面上视距保证若Sz Szo行车轨迹至障碍物的距离视距 行车轨迹一般取弯道内侧车道路面内缘 不包括加宽 加1 5m 驾驶员视点离地面1 20m 横净距Sz 即公路曲线范围最内侧的车道中心线行车轨迹由安全视距两端点连线所构成的曲线内侧空间的界限线 即包络线 的距离 2 视距标准及运用 4 6行车视距 小偏角 事故率明显偏高 其原因是小偏角曲线容易导致驾驶员产生急弯错觉 不利于行车安全这一传统观点 转角值在15 25 之间时 事故率最低 交通安全状况最好 较大转角 部分曲线已落于矩形范围之外 导致驾驶员看到的路线不连续 图 为此必须移动视线或转动头部才能看清全部曲线上的道路及交通情况 这无疑增加了行车难度和危险性 偏角影响 1 横断面设计步骤 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 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 00T 2 52 4 7路基横断面设计及计算 1 路基标准横断面图 2 路基设计表 3 路基横断面设计图 4 路基土石方计算表 5 其他成果 2横断面设计成果 2横断面设计成果 2横断面设计成果 1 路基横断面设计图 cross sectionalprofile 横断面面积计算1 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 4 8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 4 8路基土石方数量计算及调配 横断面面积计算1 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 已知断面图上各转折点坐标 xi yi 则断面面积为 2 坐标法 1横断面面积计算 2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A1和A2相差甚大 则与棱台更为接近 其计算公式为 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