市政工程基础知识说明

市政工程基础知识第一节城市道路基础知识一、城市道路的组成和特点（一）城市道路的组成1、车行道：供各种车辆行驶的路面部分。可分为机动车道和非机动车道。供带有动力装置的车辆（大小汽车、电车、摩托车等）行驶为机动车道，供无动力装置的车辆（自行车、三轮车等）行驶的为非机动车道。2、人行道：人群步行的道路。包括地下人行通道和人行天桥。3、分隔带（隔离带）：是安全防护的隔离设施。防止车辆越道逆行的分隔带设置在道路中线位置，将左右或上下行车道分开，成为中央分隔带。4、排水设施：包括用于收集路面雨水的平式或立式雨水口（进水口）、支管、窨井等。5、交通辅助性设施：为组织指挥交通和保障维护交通安全而设置的辅助性设施。如：信号灯、标志牌、安全岛、道路花坛、护拦、人行横道线（斑马线）分车道线及临时停车场和公共交通车辆停靠站等。6、街面设施：为城市公用事业服务的照明灯柱、架空电线杆、消防栓、邮政信箱、清洁箱等。7、地下设施：为城市公用事业服务的给水管、污水管、煤气管、通讯电缆、电力电缆等。（二）城市道路的特点城市道路与与公路相比，有以下特点：1、功能多样、组成复杂、艺术要求高；2、车辆多、类型复杂、车速差异大；3、道路交叉口多，易发生交通阻塞和交通事故；4、城市道路需要大量附属设施和交通管理设施；5、城市道路规划、设计、施工的影响因素多；6、行人交通量大，交通吸引点多，使得车辆和行人交通错综复杂，机非相互干涉严重；7、城市道路规划、设计政策性强，必须贯彻有关的方针和政策。二、道路的人类与技术标准（二）道路的分类道路的功能主要是为各种车辆和行人服务。道路因其所处位置、交通性质及功能特点不同，主要可分为公路和城市道路两大类。1、公路公路是联系城、镇和公矿基地、港口及集散地等，主要供汽车行驶，具备一定技术和设施的道路。我国公路根据其使用任务、性质和适应的交通量，按2003年交通部颁发的《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）（以下简称《标准》）中规定，把公路分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路五个等级。高速公路为具有特别重要的政治、经济意义，专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的干线公路。公路等级的选用，应根据公路网的规划。从全局出发，按照公路的使用任务、功能和远景交通量综合确定。2、城市道路城市道路是指城市内部，供车辆和行人通行的具备一定技术条件和设施的道路。它是城市组织生产、安排生活、搞活经济、物质流通所必须具备的条件，是连接城市各个功能分区和对外交通的纽带。城市道路也为城市通风、采光以及保持城市生活环境提供所需要的空间，并为城市防火、绿化提供通道和场地。我国城市道路根据其在道路系统中的地位、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能及车辆车辆、行人进出频度，国家建设部在1991年颁发的行业标准《城市道路设计规范》（CJJ37-90），把城市道路分为四十类十级。（1）快速路：在特大或大城市中设置，主要为城市中大量、长距离的快速交通服务；是联系城市各个主要功能分区及为过境交通服务。快速路由于车速高、流量大，故采用分向、分车道，全立交、快速路两侧不应设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的出入口，两侧一般建筑物的进出口应加以控制。（2）主干路是联系城市中各功能分区（如工业区、生活区、文化区等）的干路，以交通功能为主，负担城市的主要客、货运交通，是城市内部交通的大动脉。（3）次干路是城市中数量较多的一般交通道路。它与主干路组合成道路网，起集散交通的作用，兼有服务功能。（4）支路是城市中数量较多的一般交通道路。支路应为次干路与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主。（二）城市道路分级上述分类，除快速路外，每类道路按照所在城市的规模、设计交通量、地形等分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。大城市应采用各类道路中的Ⅰ级标准；中等城市应采用Ⅱ级标准；小城市应采用Ⅲ级标准。城市道路按照道路的横向布置可分为四类。如下表：道路类别车辆行驶情况适用范围单幅路机动车与非机动车车混合行驶用于交通量不大的的次干路、支支路双幅路分流向，机、非混混合行驶机动车交通量较大大，非机动车车交通量较小小的主干路、次次干路三幅路机动车与非机动车车分道行驶机动车与非机动车车交通量均较较大的主干路路、次干路四幅路机动车与非机动车车分流向分道道行驶机动车交通量大，车车速高；非机机动车多的快快速路，主干干路城市道路的主要技术指标总汇快速路主干路次干路支路ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ设计车速（km//h）8060605050404030504040303020403030202020最小半径(m)25015015010010070401004020403020推荐半径(m)400300300200150200858540不设超高半径(mm)10006006004003004001507015070平曲线最小长度((m)14010010085708550405040圆曲线最小长度((m)70505040354025202520缓和曲线最小长度度(m)70505045354525202520最大超高横坡(%%)644422停车视距(m)1107070604060302030最大纵坡(%)6778979999合成纵坡(%)76.56.56.576.5787纵坡限制长度(mm)400300300200300纵坡最小长度(mm)29017017014011014085608560凸型竖曲线最小半半径(m)300012001200900400900250100250100凹型竖曲线最小半半径(m)180010001000700450700250100250100竖曲线最小长度((m)70505040354025202520（三）道路的分类与分级道路面是供车辆直接行驶的部分，是整条道路的一个很重要的组成内容，它直接影响车辆的行驶速度、运输成本、行车安全和舒适程度。路面工程在整个道路造价中占有相当的比重，因此，合理安排好路面建设，讲究科学，对延长道路的使用年限、降低运输成本、发挥投资效益具有十分重要的意义。1、路面分类（1）路面按力学特征可分为下列两种类型1）柔性路面。主要包括用各种基层（水泥混凝土除外）和各类沥青面层、碎（砾）石面层、块料面层所组成的路面结构。柔性路面在荷载作用下所产生的弯沉变形较大，路面结构本身抗弯拉强度低，车轮荷载通过各结构层向下传递到土基，使土基受到较大的单位压力，因而土基的强度、刚度和稳定性对路面结构整体强度有较大影响。2）刚性路面。主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。水泥混凝土的强度，比其他各种路面要高的多，它的弹性模量也较其他各种路面材料大，故呈现较大的刚性。水泥混凝土路面板在车轮荷载作用下的垂直变形极小，荷载通过混凝土板体的扩散分布作用，传递到地基上的单位压力要较柔性路面小的多。（2）路面按材料和施工方法可分为五大类1）碎（砾）石类。用碎（砾）石按嵌齐原理或最佳级配原理配料铺压而成的路面。一般做面层、基层。2）结合材料稳定类。搀加各种结合料，使各种土、碎（砾）石混合料或工业废渣的性质改善，成为具有较高强度和稳定性的材料，经铺压而成的路面。可用作基层、垫层。3）沥青类。在矿质材料中，以各种方式掺入沥青材料修筑而成的路面。可用作面层或基层。4）水泥混凝土类。以水泥湖水合成水泥浆为结合料、碎（砾）石为骨料、砂为填充料，经拌合、摊铺、振捣和养护而成的路面，通常用作面层，也可作基层。5）块料类。用整齐、半整齐块石或预制水泥混凝土块铺砌，并用砂嵌缝后辗压而成的路面，用作面层。2、路面分级。路面的技术等级主要是按面层的使用品质来划分的，并与道路的等级、交通量相适应，目前我国的道路分为四个等级：（1）高级路面。它包括由沥青混凝土、水泥混凝土、厂拌沥青碎石、整齐石或条石等材料所组成的路面。这类路面的结构强度高，使用寿命长，适应的交通量大，平整无尘，能保证行车的平稳和较高的车速；路面建成后，养护费用较省，运输成本低。目前，我国城市道路和高等级道路一般都采用高级路面形式。（2）次高级路面。它包括由沥青灌入式、路拌沥青碎（砾）石、沥青表面处理治和半整齐块石等材料所组成的路面，与高级路面相比，其使用品质稍差，使用寿命较短，造价较低。（3）中级路面。它包括泥结或级配碎（砾）石、不整齐块石和其他粒料等材料所组成的路面，它的强度低，使用期限短，平整度差，易扬尘，行车速度不高，适应的交通量较小，且维修工作量大，运输成本也较高。（4）低级路面。它包括由各种粒料或当地材料将土稍加改善后所形成的路面，如煤渣土、砾石土、沙砾土等。它的强度低，水稳定性和平整度均较差，易扬尘，交通量小，车速低，行车条件差，养护工作量大，运输成本很高。三、城市道路网的基本知识城市道路网在平面上的表现形式为平面几何图形，是城市总平面的骨架，各条道路彼此相互配合，把城市的各部分有机地联系起来。我过现有城市道路网的形式是在一定的历史条件下，结合当地的自然环境，适应当时的政治、经济、文化发展与交通运输需要逐步演变过来的。目前现有的道路系统结构形式主要有四种类型：方格网式、环行放射式、自由式和混合式。（一）方格网式道路网又称棋盘式道路系统。是道路网中最常见的一种。其干道相互平行，间距约为800-1000m，平行于干道之间布置次要道路，将用地分为大小合适的街坊。多适用于地势平坦的中小城市或大城市的局部地区。我国一些古城的道路系统，多采用这种轴线对称的方格形。如北京旧城、西安、洛阳、太原、开封、福州、苏州等均属于方格网式道路。方格网式道路系统的优点是布置整齐，有利于建筑布置和方向识别；道路定线方便；交通组织方便、灵活，不易造成市中心交通压力过重。其缺点是对角线交通不方便，非直线系数（即度系数）较大（1.27-1.4），使市内两点间的行程增加，交通工具的使用效能降低。（二）环行放射式道路网环行放射式是由市中心向外辐射路线，四周以环路沟通。多为旧城市向外发展而成，有利于市中心对外交通联系。多适用于大城市和特大城市。环形放射式道路系统的优点是中心区与各区以及市区与郊区都有短捷的交通联系，非直线系数小（1.1～1.2）。缺点是交通组织不如方格网灵活，街道划分不灵活规则，很容易造成市中心交通压力过重、交通集中。为消除这些缺点，分散市中心交通，可以布置两个或两个以上的市中心，也可以根据交通情况，将某些放射干道置于二环路或三环路，以减轻对市中心的负担。（三）自由式道路网自由式道路系统多以结合地形为主，路线布置依据城市地形起伏而无一定的几何图形。我国很多山丘城市地形起伏大，道路选线时为减小坡度，常沿山麓或河岸布设。自由式道路系统的布设优点是能充任结合自然地形，适当节约工程造价，先行流畅，自然活泼；缺点是城市中不规则街坊多，建筑用地分散、非直线系数大。适用于自然地形条件复杂的区域和小城市。（四）混合式道路系统混合式道路系统也称为综合式道路系统，是以上三种形式的组合。所以，要合理规划，充分吸引其各式的优点，组合成一种较合理的形式。目前我国大多数大城市采用方格网式和环行放射式的混合式。如北京、上海、南京、合肥等城市在保留原有旧城方格网式的基础上，为减少市中心的交通压力而设置了环路或辐射路。四、行车对道路的影响行车对路面的作用可分为：车辆荷载作用于路面的垂直力；由于车辆的制动、加速、转向等形成的水平力f；由于路面高低不平、汽车的振动而形成的冲击力和振动力。车辆通过车轮传递给路面的垂直力是根据车辆的总重和车轮轮轴所分担的重量而确定的，汽车前轴为被动轮，后轴为驱动轮。在荷载分布上，前轮一般为车重的1/4～1/3，后轴为2/3～3/4。车轮传递给路面的单位垂直压力大致与汽车轮胎内压相等，一般为0.4～0.7MPa。垂直力的大小由汽车类型和荷载决定，它的主要作用是使路面产生垂直变形使路面结构层产生弯曲变形。在路面强度不足时，则会使底部拉裂而破坏。汽车对路面的作用力可分为静力和动力两种，停驶状态作用力可视为静力，其余状态皆可视为动力。动力作用具有瞬时性，即在瞬时内，作用力还来不及传递到更深的位置就消失了，与静力作用相比其值很小，而路面由于不平整而导致汽车颠簸所产生的冲击力与动力作用产生的影响力正好抵消，故在沥青路面设计中，冲击力与瞬时动力两个因素均不考虑。第二节城市道路线形组合城市道路的线形设计是指路线立体形状及其相关诸因素的综合设计。它通过道路的横断面设计、道路的平面设计、道路的纵断面设计三个方面把设计成果反映出来，即通常成为道路平、纵、横设计，三者既相互制约又相辅相成。在道路的线形设计中，横断面是矛盾的主要方面。所以，一般都是先做横断面设计，然后再做平面和纵断面设计。一、道路横端面基本知识道路横断面，在直线段上是垂直于道路中心线方向的断面，而在平曲线段上则是通过切点并垂直于其切线方向的断面。城市道路的横断面设计必须在城市总体规划中确定的规划红线范围内进行。红线之间的宽度即道路用地范围，也称为道路的总宽度或称规划路幅。道路红线是一个法定边界线，它是道路工程的设计依据，和是城市公用设施各项管线工程的用地依据。城市道路的横断面由人行道、车行道、绿化带、分割带等部分组成。公路的横断面由车行道、路肩、边沟、边坡、分割带等部分组成。根据道路功能和红线宽度的不同，它们之间可有各种不同形式的组合。横断面设计应根据道路等级、道路性质和红线宽度以及有关交通资料，确定道路各组成部分的宽度，并给予合理布置。首先要保证车辆和行人的交通安全和畅通；其次必须满足路面排水和绿化、地面杆线、地线管线等公用设施布置的工程技术要求；第三，横断面的布置应与道路功能、沿街建筑物性质、沿线地形相协调；第四，应做到节约用地、降低造价，多方案比较，并考虑近远期规划与建设的结合、过渡。横断面设计要根据路线在平面、里面上的特点，从实际出发，综合考虑。在设计中，规划红线宽度、道路功能、交通组织