《土木概论》第四章道路工程

1、第四章 道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第一节：概述第一节：概述第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计第三节：路线交叉口设计第三节：路线交叉口设计第四节：路基工程第四节：路基工程第五节：路面工程第五节：路面工程第六节：高速工路建设第六节：高速工路建设第七节：公路的发展趋势第七节：公路的发展趋势授课内容：授课内容：第四章：道路工程第四章：道路工程第一节：概述第一节：概述 概念：概念：道路工程是通行各种车辆和行人的工程设道路工程是通行各种车辆和行人的工程设施施功能：功能：具有交通运输、城乡骨架、公共空间、抵御具有交通运输、城乡骨架、公共空间、抵御灾害、发展经济灾害、发展经济优点：优点：机

2、动灵活、运输快捷、投资少见效快等机动灵活、运输快捷、投资少见效快等缺点：缺点：运费高、污染大等运费高、污染大等第四章：道路工程第四章：道路工程第一节：概述第一节：概述 一、道路发展概况一、道路发展概况第一阶段：第一阶段：公路的普及阶段(19世纪末到20世纪30年代） 1.公路发展阶段公路发展阶段第二阶段：第二阶段：公路的改善阶段(20世纪30-50年代） 第三阶段：第三阶段：高速公路和干线公路高速发展阶段(20世纪50-80年代） 第四阶段：第四阶段：公路提高通行能力和服务水平的综合发展阶段(20世纪80年代末90年代初-今） 第四章：道路工程第四章：道路工程第一节：概述第一节：概述 一、道路

3、发展概况一、道路发展概况(1)适应性强适应性强 2道路运输的特点道路运输的特点(2)机动性好机动性好 (3)速度快捷速度快捷 (4)投资较少投资较少 (5)运输费用较高运输费用较高 (6)会造成一定环境污染会造成一定环境污染第四章：道路工程第四章：道路工程第一节：概述第一节：概述 二、道路组成与分类二、道路组成与分类道路按其所在位置、交通性质和使用特点不同，主要分为公路和城市道路公路和城市道路两类 第四章：道路工程第四章：道路工程（一）公路它包括线形和结构两个组成部分1线形线形:公路线形是指公路中线的空间几何形状和尺寸,向平、纵、横三方向投影就形成了平面图、纵和横断面图 第四章：道路工程第四章

4、：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程2结构组成结构组成主要由以下部分组成：路基、路面、桥涵、隧主要由以下部分组成：路基、路面、桥涵、隧道、排水系统、防护工程、特殊构造物和交通道、排水系统、防护工程、特殊构造物和交通服务设施服务设施 （一）公路第四章：道路工程第四章：道路工程1)路基：路基：是道路的基础，承受路面传递下来的行车荷载，由土、石材料按照路线位置和一定技术要求填筑压实而成的土工带状体 2结构组成结构组成（一）公路第四章：道路工程第四章：道路工程 2)路面：路面：用各种材料或混合料分层修筑存路基顶面供车辆行驶的层状结构物，它直接承受行车荷载和自然因素的作用，供车辆在上面以一定的速度

5、可以安全的行驶 2结构组成结构组成（一）公路第四章：道路工程第四章：道路工程 3)桥涵：桥涵：桥梁是为公路、城市道路等跨越河流、山谷等天然或人工障碍物而建造的建筑物。涵洞是为排泄地面水流而设置的横穿路堤的小型排水构造物。2结构组成结构组成（一）公路第四章：道路工程第四章：道路工程 4)隧道：隧道：为道路从地层内部或水底通过而修筑的构筑物。隧道可以缩短道路里程并使行车平顺迅速 2结构组成结构组成（一）公路第四章：道路工程第四章：道路工程 5)排水系统：排水系统：分为路基排水构造物和路面排水构造物，形式：桥涵、边沟、截水沟、排水沟、急流槽、盲沟、渗井、渡槽等2结构组成结构组成（一）公路第四章：道路

6、工程第四章：道路工程 6)防护工程：防护工程：填石边坡、砌石边坡、挡土墙、护脚和护面墙、防雪栅、防雪棚、防护林、格状沙障、沿河路基设置的导流结构物(如顺水坝、丁坝、拦水坝等) 2结构组成结构组成（一）公路第四章：道路工程第四章：道路工程 7)特殊构造物特殊构造物 在山区地形、地质复杂路段，可修建悬出路台、半山桥及防石廊等以保证道路连续和路基稳定的构造物。2结构组成结构组成（一）公路第四章：道路工程第四章：道路工程8)交通服务设施交通服务设施 交通标志、标线、护栏、护墙、护柱、中央分隔带、隔音墙、隔离墙、照明设备、加油站、停车场、养护管理房屋和绿化美化设施等。 2结构组成结构组成（一）公路第四章

7、：道路工程第四章：道路工程1）公路按其所在公路网中的地位与作用可分为）公路按其所在公路网中的地位与作用可分为:3.公路分级公路分级（一）公路国家干线公路国家干线公路省干线公路省干线公路县公路县公路乡公路乡公路专用公路专用公路第四章：道路工程第四章：道路工程2）根据交通量及其使用任务、性质分五级：）根据交通量及其使用任务、性质分五级：3.公路分级公路分级（一）公路高速公路高速公路一级公路一级公路二级公路二级公路三级公路三级公路四级公路四级公路第四章：道路工程第四章：道路工程1组成组成（二）城市道路（二）城市道路1)机动车道、非机动车遭和人行道； 2)人行地道(包括地下人行道和人行天桥)；3)交叉

8、口、步行广场、停车场、公共汽车站 ;4)交通安全设施5)排水系统6)沿街设施7)地下各种管线 8)绿化带 第四章：道路工程第四章：道路工程2分类分类（二）城市道路（二）城市道路 按城市道路系统的地位、交通功能和对沿线建筑物的服务功能分为四类。 即：快速路、主干路、次干道、支道第四章：道路工程第四章：道路工程2分类分类（二）城市道路（二）城市道路(1)快速路快速路 1)至少要有四个车道，中间设中央分车带。有自行车通过时应在两侧加没自行车道 2)进出口采用全控制或部分控制 3)大部分交叉口采用立体交叉第四章：道路工程第四章：道路工程2分类分类（二）城市道路（二）城市道路(2)主干路主干路 1)保证

9、一定的车速，故应根据交通量的大小设置相应的车道数，以供车辆通畅行驶 2)线形应顺捷，交叉口宜尽量少，以减少干扰，平面交叉应有交通控制措施 第四章：道路工程第四章：道路工程2分类分类（二）城市道路（二）城市道路 (3)次干道次干道 次干道一般为一个区域内的主要道路，是一般交通道路，并兼有服务功能，配合主干道共同组成城市的干道网，起到广泛联系城市各部分联系城市各部分与集散交通的作用与集散交通的作用，一般情况下快慢车混合使用 第四章：道路工程第四章：道路工程2分类分类（二）城市道路（二）城市道路 (4)支道支道 支道是次干道与居民区的连接路，为地区交通服务，道路两侧有时还建有商业性建筑等 第四章：道

10、路工程第四章：道路工程（二）城市道路（二）城市道路3.城市道路的分类和分级及主要技术指标城市道路的分类和分级及主要技术指标 类别类别级别级别计算车速计算车速(kmh)双向机动车车双向机动车车道数道数(条条)机动车道宽机动车道宽度度(m)分隔带设分隔带设置置横断而采用型式横断而采用型式快速路快速路60、804375必须设必须设双、四双、四 幅幅 路路主干路主干路I50、604375应设应设单、双、三、四单、双、三、四40、5034375虚设虚设单、双、三单、双、三30、402435375可设可设单、双、三单、双、三次干路次干路I40、5024375可设可设单、双、三单、双、三30、4024353

11、75不设不设单单2030235不设不设单单支路支路I30、40235不设不设 单单20、30232535不设不设单单2023035小设小设单单第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计一、线形设计的基本要求及选线一、线形设计的基本要求及选线1基本要求：稳定性、安全件、迅速性、舒适性基本要求：稳定性、安全件、迅速性、舒适性2选线：选线：1）首先必须确定路线的大概方位2）其次是明确自然条件上的控制点3）最后还需注意其它方面的内容，如：平原区尽量避免采用长直线或小偏角 等第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断

12、面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系线形：线形：道路中线在空间的几何形状和尺寸 路线的平面：路线的平面：一般道路中线在水平面上的投影纵断面图：纵断面图：沿道路中线竖直剖切展开成平面的图形，反映路线所经地区中线地面起伏与设汁路线的坡度 。横断面图横断面图 ：沿道路中线任一点(即中桩)作的法向剖切面第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系（一）平面线形（一）平面线形1基本线形基本线形平面线形三要素:直线、圆曲线、缓和曲线第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程1基

13、本线形基本线形直线直线：优点：距离短、视距良好、行车快速、驾驶操作简单、容易测设等特点，且能提供较好的超车条件；缺点：直线过长，行车单调，司机易产生疲劳，夜间对向行驶易产生眩光等； 第四章：道路工程第四章：道路工程1基本线形基本线形直线直线：公路路线没汁规范当行车速度60 k m/h时，同向曲线间直线段长度(以m计)以不小于行车速度(以kmh计)的6倍为宜，反向曲线间以不小于行车速度的2倍为宜。特别困难的山岭区三、四级公路设置超高时，长度不得小于15 m。 第四章：道路工程第四章：道路工程1基本线形基本线形圆曲线圆曲线 ：基本特点：比较容易适应地形的变化，又能引起驾驶员的注意，且从正面看到路侧

14、的景观，起到诱导视线的作用 第四章：道路工程第四章：道路工程公路圆曲线最小半径表公路等级高速公路一二三四计算行车速度(kmh)120100806010060804060304020极限最小半径（m）65040025012540012525060125306015一般最小半径(m)10007004002001002004001002006510030不设超高最小半径(m)550040002500l5004000l50025006001500350600150第四章：道路工程第四章：道路工程城市道路圆曲线最上半径表 计算行车速度(kmh)806050403020不设超高最小半径(m)1000600

15、40030015070设超高推荐半径(m)4003002001508540设超高最小半径(rn)250150100704020第四章：道路工程第四章：道路工程1基本线形基本线形缓和曲线缓和曲线 ：是在直线与圆曲线或半径相差较大的两个转向相同圆曲线间设置的一种曲率连续变化的曲线.必须有足够的长度第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系（一）平面线形（一）平面线形2平面线形的组合平面线形的组合回头曲线：回头曲线：延长路线来降低路线的纵坡度，保证行车顺畅 回头曲线可能会是上下路线重叠和产生急弯陡坡

16、，降低公路使用质量，只有在不得已时方可采用 第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系（一）平面线形（一）平面线形2平面线形的组合平面线形的组合超高缓和段超高缓和段 ：为了使公路较平顺地从直线段的双向横坡断面逐渐变到曲线段具有超高的单坡横断面，就需有一个逐渐变化的过渡段，称为超高缓和段 第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系（

17、一）平面线形（一）平面线形2平面线形的组合平面线形的组合平曲线加宽平曲线加宽(弯道加宽弯道加宽)：为适应行车的需要，在弯道内侧相应增加路面、路基宽度叫作平曲线加宽(弯道加宽)。圆曲线上的加宽值由几何需要的加宽和汽车转弯时的摆动加宽两部分构成。第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系（一）平面线形（一）平面线形2平面线形的组合平面线形的组合行车视距：行车视距：为保证行车安全，驾驶员应能随时看到路面前方一定距离的障碍物或迎面来车，以便及时刹车或绕过所行驶的必要安全

18、距离，称为行车视距。行车视距分为停车视距、会车视距和超车视停车视距、会车视距和超车视距距 第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系（一）平面线形（一）平面线形3线路平面图的绘制线路平面图的绘制路线平面图应绘出：路线平面图应绘出：沿线的地形、地物，示出里程桩号、平曲线的要素及主要桩位、水准点、大中桥、路线交叉、隧道、主要沿线设施(高等级道路绘在平面图内)的位置及县以上境界等，比例尺用1：2 000，平原微丘区也可用1：5 000。第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程

19、第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系（二）纵面线形（二）纵面线形1纵坡设计纵坡设计 坡度坡度的大小及长度会影响汽车的行驶速度、工程造价及营运经济和行车安全，因此，坡度临界值(最大纵坡、坡长)必须加以限制 坡长坡长限制根据汽车的动力性能来决定的。第四章：道路工程第四章：道路工程各级公路最大纵坡、坡长和最小坡长、合成坡度各级公路最大纵坡、坡长和最小坡长、合成坡度公路等级高速公路一二三四计算行车速度(krnh)200100806010060804060304020最大纵坡()456646576869最小坡长(m)300250

20、209150250150200120150100lOO60最大坡长(珊)700600500600800600700500600300700200合成坡度值()10.010.010.510.510.010.59.010.09.510.09.510.0第四章：道路工程第四章：道路工程城市道路最大纵坡、最小坡长和最大坡长城市道路最大纵坡、最小坡长和最大坡长 汁算行车速度(kmh)80605040纵坡度()5556665765576578最大坡长(m)600500400400350300350300250300250200最小坡长工(m)290170l40110第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：

21、道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系（二）纵面线形（二）纵面线形2竖曲线形式竖曲线形式 竖曲线(纵向曲线)是纵断面上为保证行车安全、舒适以及视距的需要而在变坡处设置的曲线，分为凹形竖曲线和凸形竖曲线。 第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系（二）纵面线形（二）纵面线形3. 纵断面设计中的平纵配合纵断面设计中的平纵配合1)满足平曲线与竖曲线顶点一一对应2)平曲线与竖曲线半径大小保持均衡3)不要

22、在凸形竖曲线顶部、凹形底部插入小半 径的平曲线 4)避免纵面曲线形反复凹凸在一个平曲线范围内 第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系（二）纵面线形（二）纵面线形4.纵断面图绘制纵断面图绘制以直角坐标系绘制横坐标表示里程桩号,比例尺通常采用1:2000(城市道路1:500-1000)纵坐标表示高程,比例尺通常采用1:200(城市道路1:50-100)第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计二、道路的平面、纵断面及横断面间关系二、道路的平面、纵断面及横断面间关系

23、（二）纵面线形（二）纵面线形4.纵断面图绘制纵断面图绘制纵断面图是由上、下两部分内容组成。上部上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线下部下部主要用来填写有关内容，自上而下分别填写：直线及平曲线，里程桩号，地面标高，设计标高，土壤地质说明等 第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第二节：道路线形设计第二节：道路线形设计（三）路线横断面（三）路线横断面1横断面的构成横断面的构成道路横断面由地面线和横断面设计线构成地面线：表征地面在横断面方向的起伏变化 设计线：包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道等 第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程

24、第三节：路线交叉口设计第三节：路线交叉口设计一、平面交叉口设计一、平面交叉口设计1、一般要求、一般要求1)路线交叉部分的计算行车速度，应符合标准规定的要求； 2)交叉口的形式应根据相交道路的交通量、交通性质及地形条件综合考虑后再确定；3)交叉口应地形平坦、视线开阔4)交叉口的竖向布置要符合行车舒适、排水畅通的要求 第四章：道路工程第四章：道路工程第三节：路线交叉口设计第三节：路线交叉口设计一、平面交叉口设计一、平面交叉口设计2.平面交叉口的形式平面交叉口的形式按管理方式分：按管理方式分：设置信号的平面交叉和不设置信号的平面交叉两种 按相交道路的条数分：按相交道路的条数分：三路交叉、四路交叉、五

25、路交叉等； 按交叉的布置形式分：按交叉的布置形式分：加辅转角式、分道转弯式、加宽路口式、环式交叉等 第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第三节：路线交叉口设计第三节：路线交叉口设计二、立体交叉口设计二、立体交叉口设计1.立体交叉的主要组成立体交叉的主要组成1跨路桥：它是立体交叉的主要结构物。2匝道：匝道是连接互通式立体交叉上、下道路，供左右转弯车辆行驶的道路 3变速车道：减速车道、加速车道统称为变速车道第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程 菱形立体交叉第四章：道路工程第四章：道路工程环形立体交叉第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路

26、工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四节：路基工程第四节：路基工程路基除断面尺寸应符合设计标准外，还应满足下列基本要求 1)具有足够的整体稳定性2)具有足够的强度3)具有足够的水温稳定性 第四章：道路工程第四章：道路工程第四节：路基工程第四节：路基工程一、路基断面形式一、路基断面形式路堤:路基顶面高于原地面路堑:路丛顶面低于原地面半填半挖:路堤与路堑的综合形式第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四节：路基工程第四节：路基工程二、路基基本构造二、路基基本构造1.路基宽度路基宽度2.路基

27、高度路基高度3.路基边坡坡度路基边坡坡度 第四章：道路工程第四章：道路工程第四节：路基工程第四节：路基工程三、路基排水措施三、路基排水措施地面排水设施包括：边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽地下排水设施包括：盲沟、渗沟和渗井等 第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第四章：道路工程第五节：路面工程第五节：路面工程一、路面结构层次一、路面结构层次路面结构：面层、基层、垫层路面使用性能要求：(1)表面平整 (2)结构完好(3)耐久的承载能力(4)抗滑性能好第四章：道路工程第四章：道路工程1.面层;2.基层(有时包括底基层);3.垫层;4.路缘石;5.加固路肩;6.土路肩路面结构层次划分示

28、意图第四章：道路工程第四章：道路工程第五节：路面工程第五节：路面工程二、路面类型与等级二、路面类型与等级1.路面类型路面类型1)按使用材料分：沥青类、水泥混凝土、粒料、块料 2)按强度构成原理分：嵌锁法路面、级配路面、稳定法路面、铺砌法路面等 3)按荷载作用下的力学性质分：柔性路面、刚性路面、半刚性基层及半刚性路面第四章：道路工程第四章：道路工程第五节：路面工程第五节：路面工程二、路面类型与等级二、路面类型与等级2.路面等级路面等级公路等级公路等级采用的路面采用的路面等级等级面层类型面层类型高速、一、二高速、一、二级公路级公路高级路面高级路面沥青混凝土、水泥混凝土、厂沥青混凝土、水泥混凝土、厂拌沥青碎石、整齐石块或条石拌沥青碎石、整齐石块或条石二、三级公路二、三级公路 次高级路面次高级路面沥青贯入式、路拌沥青碎石、沥青贯入式、路拌沥青碎石、沥青表而处治、半整齐石块沥青表而处治、半整齐石块四级公路四级公路中级路面中级路面碎、砾石、半整齐石块、其他碎、砾石、半整齐石块、其他粒料粒料四级公路四级公路低级路面低级路面粒料加固十、其他当地材料加粒料加固十、其他当地材料加问或改善土问或改善土第四章：道路工程第四章：道路工程第五节：路面工程第五节：路面工程二、路面类型与等级二、路面类型与等级3.两类常用的高级路面性能两类常用的高级路面性能 沥青路面沥青路面 优点：增