《横断面设计》PPT课件.ppt

,道路勘测设计,武汉大学土木建筑工程学院,第五章横断面设计,本章主要内容一、公路与城市道路横断面组成二、行车道宽度的确定三、平面线加宽及其过渡四、路肩、分车带、路侧带与路缘石,五、路拱、超高及超高渐变率的计算六、曲线段视距的保证七、道路建筑界限与道路用地八、横断面设计方法及成果九、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,一、公路与城市道路横断面组成,1、公路横断面,单幅双车道公路：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。这类公路在我国公路总里程中占的比重最大。二级路、三级路和一部分四级路均属这一类。这类公路在交通量不大时，车速一般都不会受到影响。,双幅多车道公路：四车道、六车道以及更多车道的公路，中间一般都设置分隔带或做成分离式路基而构成“双幅路”。有些分离式路基为了利用地形或处于风景区等原因甚至做成两条独立的单向行车的道路。这种类型的公路的设计车速高、通行能力大，每条车道能负担的交通量比一条双车道公路的还多，而且行车顺适、事故率低。我国标准中的高速公路和一级公路即属此种类型。高速公路和一级公路占地多、造价高，只有在公路网中具有非常重要的政治、经济意义，远景交通量很大时才修建。假如近期交通量很大，则应采取分期修建的办法，先建一幅供双向行车使用，当条件具备时再建另一幅。,2、城市道路横断面,（1）单幅路,俗称“一块板”断面。各种车辆在车道上混合行驶。在交通组织上可以有以两种方式：划出快、慢车行驶分车线，快车和机动车车辆在中间行驶，慢车和非机动车靠两侧行驶或者不划分车线，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,俗称“两块板”断面。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。各自在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区道路。,（3）三幅路,俗称“三块板”断面。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。,（4）四幅路,俗称“四块板”断面，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路。,二、行车道宽度,1、一般双车道公路行车宽度,2、有中央分隔带公路行车宽度,3、城市道路的行车道宽度,4、非机动车道宽度,(1)通行能力.有分隔带N1=10001200veh/h.m（1米，一个车道）.无分隔带N1=8001000veh/h.m,(2)宽度、间距：自行车与自行车0.5三轮与自行车0.81.0非机动车与路缘0.50.7推荐每条车道宽度：自行车1m三轮2.0兽力车2.5板车1.52.0非机动车道最小宽度一般为4.5m5.0m（考虑管线）,三、平面线加宽及其过渡,1、加宽值计算,单车道：,N车道：,普通情况,半挂车,摆动加宽,2、加宽的有关规定,R=50时，T=10(二次抛物线切线长),L50时，T=5;L-加宽缓和段长L=Ls+2T,4、加宽缓和过渡段长度,(1)有缓和曲线时，加宽缓和过渡段采用缓和曲线。,(2)没有缓和曲线但有超高缓和段，取两缓和段长者,(3)没有缓和曲线也没有超高缓和段，用直线做加宽缓和段,按1：15计算，最小不小于20米。,以上最小不小于20米，渐变率不大于1：15,四、路肩、分车带、路侧带与路缘石,1、路肩,各级公路都要设置路肩。路肩的作用是：（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、埋设地下管线的场地。对未设人行道的道路，可供行人及非机动车等使用。（5）精心养护的路肩，能增加公路的美观。根据上述路肩之功能，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，它可以承受汽车荷载的作用力，在混合交通的公路上便于非机动车、行人通行。在填方路段，为使路肩能汇集路面积水，在路肩边缘应设置缘石。土路肩是指不加铺装的土质路肩，它起保护路面和路基的作用，并提供侧向余宽。,硬路肩,土路肩,分隔带,行车道,2、分隔带,(1)中间带，四条和四条以上车道的公路应设置中间带。中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成，其作用是：将上、下行车流分开，既可防止因快车驶入对向行车带造成车祸，又能减少公路中心线附近的交通阻力，从而提高通行能力。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。设置一定宽度的中间带并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。,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。,中间带的宽度一般情况下应保持等宽，若需要变宽时，在宽度变化的地点，应设置过渡段。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。中央分隔带的表面形式有凹形和凸形两种，前者用于宽度4.5m的中间带，后者用于宽度4.5m的中间带。宽度4.5m的，一般植草皮、栽灌木，宽度4.5m的可铺面封闭。,为了便于养护作业和某些车辆在必要时驶向反向车道，中央分隔带应按一定距离设置开口部。开口部一般情况下以每2km的间距设置为宜，太密将会造成交通的紊乱。城市道路可根据横向交通（车辆和行人）的需要设置。中央分隔带的开口应设置在通视良好的路段，若在曲线上开口，其曲线半径宜大于600m。在互通式立体交叉、隧道、特大桥、服务区等设施的前后必须设置开口。开口端部的形状，常用的有两种：半圆形和弹头形。对于窄的分隔带（M3.0m）可用半圆形，宽的（M3.0m）可用弹头形。,(2)两侧带，布置在横断面两侧的分车带叫两侧带，其作用与中间带相同，只是设置的位置不同而已。两侧带常用于城市道路的横断面设计中，它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。两侧带的最小宽度规定为2.0m至2.25m。在北方寒冷积雪地区，在满足最小宽度的前提下，还应考虑能否满足临时堆放积雪的要求。降雪初期容许将路面积雪临时堆放在分隔带上，所以分隔带的宽度应大于或等于堆雪宽度。两侧分隔带的宽度可按临时堆放机动车道路面宽度之半的积雪量计算，其余允许堆放到路侧带上。,3、路侧带,位于城市道路行车道两侧的人行道、绿化带、公用设施带等统称为路侧带。路侧带的宽度应根据道路类别、功能、行人数量、绿化、沿街建筑性质及布设公用设施要求等确定。(1)人行道，人行道主要供行人步行交通，应能满足行人通行的安全和通畅，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。人行道横坡为单向坡，一般为1.52.0%，向路缘石一侧倾斜，高出车行道0.100.20米。,人行道的宽度最小宽度：大城市中小各级道路32商业中心53火车站、码头54长途汽车站44(2)种植带，人行道上靠行车道一侧种植行道树。行道树的株距一般为4m6m，树池采用1.5m的正方形或1.2m1.8m的矩形。也有种植草皮与花丛的。,(3)设施带，设施带宽度包括设置行人护栏、照明灯柱、标志牌、信号灯等的宽度。红线宽度较窄及条件困难时，设施带可与种植带合并，但应避免各种设施与树木间的干扰。常用宽度为：护栏0.25m0.50m，杆柱1.0m1.5m。按上述所求得的步行带宽，绿带宽与设施带宽之和即为人行道宽。此外，还要考虑人行道下面埋设管线所需要的宽度。为了使街道各部分宽度相互协调，符合视觉上的正常比例，再将计算的人行道宽度与整个街道宽度相比较。一般认为街道宽与单侧人行道宽之比在5：16：1的范围内是比较合理的。,4、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。高速公路和一级公路中央分隔带上的路缘石起导向、连接和便于排水的作用，高度不宜太高，因为高的路缘石（高度20cm）会使高速行驶的汽车一旦驶入将产生飞跃甚至翻车的副作用。所以高速公路的分隔带因排水必须设置路缘石时，应使用低矮光滑的斜式或曲线式的，高度宜小于12cm。,城市道路的人行道及人行横道宽度范围内缘石宜做成为低矮的，而且坡面是较为平缓的斜式，便于儿童车、轮椅及残疾人通行。在分隔带端头或交叉口的小半径处，缘石宜做成曲线式。缘石宜高出路面10cm20cm，隧道内线形弯曲线段或陡峻路段等处，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。,四、路拱、超高及超高渐变率的计算,为了迅速排除路面的雨水，路面表面做成中间高两边低的拱型，称之为路拱。不同路面的路拱横坡应用根据路面类型、当地自然条件、有利于路面排水和行车的安全平稳规定选用。在具体选用时，应注意在干旱和有积雪、浮水地区采用低值，多雨地区采用高值；当道路纵坡较大、或路面较宽、或行车速度较高、或交通量和车辆载重量较大、或常有拖挂车行驶时，应采用低值，反之则采用高值。土路肩的横向坡度较路面横坡大1.5%2.0%。,1、路拱,路拱的型式依路面宽度、路拱坡度及施工便利等决定。通常对低级公路大多采用直线形，对城市道路及等级高、路面宽的公路则大多采用抛物线形或双曲线形。城市道路的非机动车道，以及地形适合、宽度不大的车行道上，可采用单向横坡的形式。当次要道路或地形适宜、路面两侧标高不等时，也可采用不对称路拱，但测设、施工比较烦。,2、路拱形式.直线路拱：特点：中间有屋脊形、横坡一致适用：路拱横坡小的水泥路面，有中央分隔带的路面，宽度较小的低等级公路.直线加曲线（抛物线）特点：两侧较平缓、中间改善。适用：20m柔性路面,.折线形路拱：特点：坡度从中到边逐步增大利于排水，横坡变化缓、对行车稳定有利。适用：多车道水泥混凝土路面。.抛物线路拱二次抛物线方程特点：中间平，两边陡有利于行车、排水。但当路宽大时，边缘坡度过大。适用：12m黑色路面。改进的二次抛物线方程特点：中间平，两边适中。适用：一块板20m黑色路面。,3、超高,在弯道上，当汽车在双向横坡的车道外侧行驶时，车重的水平分力将增大横向侧滑力，所以，当采用的圆曲线半径小于不设超高的最小半径时，为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将曲线段的外侧路面横坡做成与内侧路面同坡度的单坡横断面，这样的设置称为超高。,.超高设置与超高值,圆曲线最小半径是以汽车在曲线部分能安全而又顺适地行驶所需要的条件，而确定的圆曲线最小半径的实质是汽车行驶在公路曲线部分时所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻力所允许的界限。,.超高率的计算,最大超高,最小超高满足路拱要求,.超高过渡,（1）绕内边缘旋转先将外侧车道绕中线旋转，当达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车道边缘旋转，直至达到超高横坡值为止。一般新建工程多采用此种方式。,（一）无中分带,（2）绕中线旋转先将外侧车道绕中线旋转，当达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面一同绕路中线旋转，直至达到超高横坡值为止。一般多用于旧路改建工程。,（3）绕外边缘旋转先将外侧车道绕外侧车道外边缘旋转，内侧车道随中心降低，待构成单向横坡后，整个断面一同绕外侧车道边缘，直至达到超高横坡值为止。一般多用于特殊设计，不大使用。优缺点：绕边线旋转内侧不降低有利于纵向排水（新建）；绕中线旋转可保持中线标高不变，且在超高坡度一定的情况下，外侧边缘的抬高值较小（改建）；绕外侧边线旋转比较特殊，仅用于某些为改善路容的地点。,（二）有中分带,（1）绕中间带中心线旋转，先将外侧行车道绕中间带的中心线旋转，待达到与内侧行车道构成单向横坡后，整个断面一同绕中心线旋转，直至达到超高横坡值为止。此时中央分隔带呈倾斜状。采用窄中间带的公路可选用此种方式。中间带宽度较窄（不大于4.5m）。,（2）绕中分带边缘旋转，将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面。此时中央分隔带维持原水平状态。各种宽度中间带的公路均可选用此方式。,（3）绕各行车道中线旋转，将两侧行车道分别绕各自的中线旋转，使之各自成为独立的单向超高断面。此时中央分隔带两边缘分别升高与降低而成为倾斜断面。车道数大于4的公路可采用此种方式。对于城市道路、单幅路及三幅路机动车道宜绕路中线旋转；双幅路及四幅路机动车宜绕中央分隔带边缘旋转，使两侧行车道各自成为独立的超高横断面。,.超高缓和段和超高渐变率,超高缓和段长(m)旋转轴至行车道外侧（设路缘带时为路缘带）边缘的宽度(m)。超高与路拱的代数差（%）超高渐变率,旋转轴线与行车道外侧边缘线之间的相对坡度,双车道绕内边缘,（5）.横断面上超高的计算,绕内边缘旋转,绕中间带中心线旋转,超高设计图,(a)直线回旋线圆；(b)圆反向回旋线圆；(c)大圆回旋线小圆。,1、边沟（排水沟）(1)作用：排除路面及边坡上的地表水。(2)形式：三角：石质、低等级公路。梯形：土质矩形：砌石(3)尺寸：底宽及深度0.4m边坡3300500设出水口(4)街沟城市道路,4、边沟、边坡,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。一般在公路路堑及高度小于边沟深度的低填方地段设置边沟。边沟的断面形状主要取决于排水流量的大小、公路的性质、土壤情况及施工方法等。一般情况下边沟在石质地段多做成三角形，而在排水量大的路段多采用梯形。,边沟的设置宜遵循如下规定：（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0.2%；当陡坡路段沟底纵坡较大时，为防止边沟冲刷，应采取加固措施（3）边沟边坡。梯形边沟内侧一般为1：11：1.5，边坡外侧：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。,2、边坡填方（路堤）(1)决定因素填料的物理力学性质边坡高度气候水文地质(2)采用值见规范或路基设计手册。(3)护坡道,挖方（路堑）(1)决定因素：挖方处土、石种类、岩性及密实风化程度，边坡高度水文情况，(2)采用值(3)碎石台,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。边坡过陡，稳定性就差，雨水冲刷力也大，易出现崩坍等病害；边坡过缓，土石方数量增加，雨水渗入坡体内的可能性也变大。