公路工程-横断面设计

1、内蒙古工业大学第三节第三节 横断面设计横断面设计n 本节主要介绍公路和城市道路的横断面组成及设计方法。内蒙古工业大学第1节 道路横断面的组成 .路幅是指公路路基顶面两路肩外侧边缘之间部分。 一、公路横断面组成1.路幅的构成路幅的构成内蒙古工业大学 . 分隔带分隔（整体式断面） . 将上、下行车道放在不同的平面上加以分隔（分离式断面）。 .路幅分隔的方式：延安-黄陵高速公路昌九高速公路内蒙古工业大学2. 路幅布置类型路幅布置类型 . 单幅双车道 双幅多车道 单车道 单幅双车道双幅多车道多幅多车道单车道内蒙古工业大学 . 路拱：为了迅速排除路面和路肩上的降水，将路面和路肩作成有一定横坡的斜面。直线

2、路段的路面为中间高两边低呈双向倾斜，称作路拱。 . 超高：小半径曲线上为了抵消离心力，路面作成向弯首内侧倾斜的单一横坡，称作超高内蒙古工业大学 单幅路 俗称“一块板”断面。各种车辆在车道上混合行驶。二、城市道路横断面组成二、城市道路横断面组成 1. 布置类型布置类型 广州解放路内蒙古工业大学双幅路俗称“两块板”断面。在车道中心用分隔带或分隔墩将车道分为两半，上、下行车辆向行驶。各自再根据需要决定是否划分快、慢车道。Mexico City内蒙古工业大学三幅路俗称“三块板”断面，中间为双向行驶的机动车道，两侧为靠右行驶的非机动车道。桂林解放桥内蒙古工业大学四幅路俗称“四块板”断面，在三幅路的基础上

3、，再将中间机动车道分隔，分向行驶。Berlin内蒙古工业大学优点： 占地少，投资省，缺点： 各种车辆混合行驶，于交通安全不利适用：机动车交通量不大非机动车较少的次干路支路 用地不足拆迁困难的旧城改建的城市道路上。交通组织：划快慢车行驶分车线。快车在中间行驶，不划分车线，组织单行交通，限制载重车和非机动车2. 断面形式的选用断面形式的选用单幅路单幅路双幅路双幅路三幅路三幅路四幅路四幅路优点： 减少行车干扰，提高车速，分隔带上可以用作绿 化、布置照明和敷设管线等，缺点：机非混合行驶，不安全，适用：郊区快速路 交通组织：划快慢车行驶分车线优点： 机非分行，分隔带在分隔带上布置绿带，有利于夏天遮阳防晒

4、、减少噪音和布置照明，缺点：占地多，只有红线宽度等于或大于40m时才满足车道布置的要求。适用：机动车交通量大、非机动车多的城市道路交通组织：交通组织：机非分行，互不干扰优点： 机非分行，对向分隔，车速高，缺点：占地多。适用：机动车交通量大、非机动车多的城市主干路和快速路。交通组织：机非分行，互不干扰内蒙古工业大学第2节 路肩、分车带、路侧带与路缘带 一、一、 路肩的作用及其宽度路肩的作用及其宽度路肩路缘带土路肩路肩的构成2 .路肩的作用路肩的作用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。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。作为侧向余宽余宽的一部分，

5、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。.提供道路养护作业、埋设地下管线的场所。.精心养护的路肩，能增加公路的美观。1 .路肩的构成路肩的构成硬路肩内蒙古工业大学3. 路肩的宽度路肩的宽度 高速公路、一级公路的平原微丘区，有条件时路肩宽度宜采用2.50的硬路肩。 其它各级公路和城市道路的路肩宽度根据条件可采用2.25m、2.00、1.75m、1.50m、1.00m、0.75m，最窄不能0.50m。公路等级高速公路一二三四计算行车速度（km/h）12100806010060804060304020硬路肩宽度（m）一般值3.25或3

6、.503.002.752.503.002.50低限值3.002.751.502.751.50土路肩宽度（m）一般值0.750.750.750.500.750.501.500.750.750.750.50或1.50低限值附表各级公路路肩宽度内蒙古工业大学二. 分隔带的作用及其宽度 1. 中间带中间带 四条和四条以上车道的公路应设置中间带。组成：中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成。中间带中央分隔带中间带宽度随公路等级、地形条件变化在2.504.50m之间，特殊情况下可减至2.00m。左侧路缘带常用宽度为0.50或0.75m。 宽度内蒙古工业大学为了便于养护作业和某些车辆在必要时驶向反向车道，中

7、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，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：内蒙古工业大学 种植花草灌木或设置防眩网防眩网，可防止对向车辆灯光眩目，还可起到养化路容和环境的作用。 分隔带两侧的路缘带，由于有一定宽度且颜色醒目，既引导引导驾驶员视线，又增加行车所必须和侧向余宽，从而提高行车的安全性和舒适性。. 路肩的作用： 上、下流分开，防止因快车驶入向行车带造成车祸，减少公路中心线附近的交通阻力，从而提高通行能力。 是设置公路标志牌及其它交通管理设施的场地，也可用为行人的安全岛使用。 布置在横断面两侧的分车带叫两侧带两侧带

8、，其作用与中间带相同，只是设置的位置不同而已。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，还应考虑能否临时堆放积雪的要求。 2. 两侧带两侧带内蒙古工业大学三. 城市道路路侧带的组成及其宽度 人行道绿化带公用设施带1.人行道人行道 人行道主要是供行人步行之用，同时也是植物、立杆的场地。人行道的地下还可埋设管线等。 行人步行道宽度： 一条人行道的宽度在0.750.9米之间，通常在设计中取1米。则人行道宽度取决于行人交通量和人行道的通行能力。类别人行道(P(hm)人行横道P/(tghm)

9、人行天桥、人行地道(P/(hm)车站、码头的人行天桥、人行地道(P/(hm)可能通行能力2400270024001850 人行道的可能通行能力表 表5-5路侧带路侧带组成组成=内蒙古工业大学2.2. 种植带种植带人行道上靠行车道行车道一侧种植行道树行道树。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。3.3.设施带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。常用宽度为：护栏0.25m0.50m,栏柱1.0m1.5m. 四、路缘石四、路缘石 路缘石是设置在路面与其它构造物之间的标石。 路缘石的形状有立式、斜式和曲线等几

10、种（图5-14）内蒙古工业大学第3节 行车道宽度 一、行车道宽度的确定一、行车道宽度的确定 行车道的宽度要根据车辆宽度、设计交通量、交通组成和汽车行驶速度来确定。1. 一般公路双车道公路行车道宽度的确定一般公路双车道公路行车道宽度的确定 双车道公路有两条车道，行车道宽度包括汽车宽度和富余宽度。可用下式计算：B双=a+c+2x+2y B单= yxca2x=y=0.50+0.005V内蒙古工业大学2.有中央分隔带的行车宽度有中央分隔带的行车宽度高速公路、一级公路有四条以上的车道，一般设置中央分隔带。分隔带两侧的行车道只有同向行驶的汽车，如图56所示。S=0.0103V1+0.56 (5-3)D=0

11、.000066(V22V21)+1.49 (5-4)M=0.0203V2+0.46 (5-5)则单侧行车带道度： B=S+D+M+a1+a2 a1a2为汽车后轮外缘间距，对于普通车a=1.60m,大型车a=2.30m。内蒙古工业大学 结论：计算行车速度V=120km/h时，每条车道的宽度均采用3.75m;当V=100km/h，且交通量大和大型车混入率高时，内侧车道应为3.75m,外侧车道可采用3.75或3.50m3. 城市道路的行车道宽度城市道路的行车道宽度 （自学）公路等级高 速 公 路一二三四计算行车速度（km/h）120100806010060804060304020车道数8644444

12、422221或2行车道宽度（m）215211.2527.527.527.527.027.527.09.07.07.06.03.5或6.0表5-1 各级公路行车道宽度内蒙古工业大学1. 加宽值的计算加宽值的计算汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后内轮轨迹半经最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线以行车顺适与安全。普通汽车的加宽值可由图5-8所示的几何关系求得：b=R(R1+B)而 R1+B=故 b= 上式每二项后的数值极小，可省略不计，故一条车道的加宽：b单=.8234222RARARARR2A2RA22348RA对于有个车道的行车道： bn= RNA22二、平曲线加宽

13、及其过渡二、平曲线加宽及其过渡 （简单了解简单了解）内蒙古工业大学半挂车的加宽值由图-的几何关系求得：b1= b2=RA212122RA由于=R-b1，而b1与相比甚微，可取R=R，于是半挂车的加宽值：b=b1+b2=令 A12+A22=A2,上式仍旧纳成为 b=RAA22212RNA22内蒙古工业大学加宽类别2502002001501501001007070505030302525202015150.40.60.81.01.21.41.82.22.5280.60.70.91.21.52.0-35.2+8.80.81.01.52.02.5- 双车道公路平曲线的加宽值 表5-3圆曲线半径(m)车

14、型200R250150R200100R15060R10050R6040R5030R4020R3015R20小型汽车0.280.300.320.350.390.400.450.600.70普通汽车0.400.450.600.700.901.001.301.802.40铰接车0.450.550.750.951.251.501.902.803.50城市道路圆曲线每条车道的加宽值(m) 表5-4 四级公路和山岭重丘区的三级公路采用第1类加宽值；其余各级公路采用第3类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第2类加宽值。平曲线半径内蒙古工业大学2. 加宽的过渡加宽的过渡 比例过渡 在加宽缓和段

15、全长范围内按其长度成比例逐渐加宽，如图5-10所示。加宽、缓和段内任意点的加宽值： bx= bLLx适用: 可用二、三、四公路。内蒙古工业大学二次抛物线过渡 bx=b(T+Lx)2/4TL LxT bx=bLxL TLxLT bx=bLxLb(LxL+T)24TL L二次抛物的切线长，当m时，取10m；当50m时，取m，内蒙古工业大学.高次抛物线过渡在加宽缓和段上入一条高次抛物线，抛物线上任意点的加宽值： bx=(4k3-3k4)b 适用于各级汽车专用公路 LLxk2.2. 加宽缓和段的长度加宽缓和段的长度1) 对于设置有缓和曲线的平曲线，加宽缓和段应采用与缓和曲线相同的长度相同的长度。2)对

16、于不设缓和曲线，但设置有超高缓和段的平曲线，可采用与超高缓和段相同的长度。3)即不设缓和曲线，又不设超高的平曲线，加宽缓和段应按渐变率为1:15且长度不小于10m的要求设置。对于复曲线的大圆和小圆之间设有缓和曲线的加宽缓和段，均可以按上述方法处理。内蒙古工业大学第4节 路拱及超高 一一 路拱及大小路拱及大小：1. 路拱：路拱：为了利于路面横向排水，将路面做成中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。其倾斜的大小以百分率表示 2. 影响路拱大小的因素影响路拱大小的因素 路面类型 降雨 车速 路面宽度路面类型路拱横坡度(%)水泥混凝土路面、整齐石块.其它黑色路面、整齐石块.半整齐石块、不整齐石块.碎、砾石等

17、料料路面.低级路面.路拱坡度 表5-7内蒙古工业大学1. 超高及其作用超高及其作用超高：为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是超高。二、曲线超高二、曲线超高 作用：合理地设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性。2.超高横坡度的计算超高横坡度的计算)(1272iVR 当V0时，F0，过大的i可能使车辆向弯道内侧滑移。结合我国实际情况，高速公路，一级公路最大超高10，其他公路为8。积雪严寒地区6。 内蒙古工业大学.无中间带道路的超高过渡.有中间带公路的超高过渡 3.超高的过渡超高的过渡内蒙古工业大学绕绕中线中线

18、旋转旋转先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡时后，整个断面绕先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡时后，整个断面绕中线旋转，直到超高横坡度（图中线旋转，直到超高横坡度（图5-185-18b b）。）。 绕绕外边缘外边缘旋转旋转 先将外侧绕外边缘旋转，与此同时，内侧车道随中线的降低而相应降低，待达先将外侧绕外边缘旋转，与此同时，内侧车道随中线的降低而相应降低，待达到单向横坡后，整个端面仍绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡度（图到单向横坡后，整个端面仍绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡度（图1-181-18c c） . .无中间带道路的超高过渡无中间带道路的超高过渡

19、先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断先将外侧车道绕路中线旋转，待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面再绕未加宽前的内侧车道边缘边缘旋转，直到超高横坡值旋转，直到超高横坡值内蒙古工业大学适用： 绕边线旋转:由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建新建工程多用此法。 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，多用于旧路改建工程。 绕外侧边线旋转:是一种比较特殊的设计，仅用于某些为改善路容的地点。内蒙古工业大学 过渡形式： 绕中间带的中心线旋转 绕中央分隔带边缘旋转 绕各自行车道中线旋转 有中间带公

20、路的超高过渡 适用：绕中间带的中心线旋转：中间带宽度较窄的(S 如图：5-24)2(8.1802sin)(21)2cos1 (2sin22cos2sin22cos12121sssssssssssssLSRLhRLLSRLSRRhhhLShRRhhhh点轨迹线长度。圆曲线段内的驾驶员视LSsRSh822.设回旋曲线的横净距计算设回旋曲线的横净距计算 2212116)2sin()()22cos1 (llllRlarctgllhRhhhhss.LSLy如图5-26 -缓和曲线段上视点轨迹线长度-缓和曲线起点到视距线起点M（N）的距离-平曲线全长范围内的视点轨迹线长度。lssRRLl l)(21SLl

21、ssLssRRLL 内蒙古工业大学LS如图5-27sssRlarctgLShlhRhhhhh622sin)2sin()22cos1 (321321内蒙古工业大学第6节 横断面设计方法n（一）公路横断面设计内容（一）公路横断面设计内容一、公路横断面设计一、公路横断面设计n 1确定路幅横断面尺寸（宽度及横坡度）；确定路幅横断面尺寸（宽度及横坡度）；n 2确定路基高度：纵断面设计完成；确定路基高度：纵断面设计完成；n 3路基横断面形状设计：如梯形（直线式边坡）、折线式路基横断面形状设计：如梯形（直线式边坡）、折线式边坡、台阶形边坡；边坡、台阶形边坡；n 4边坡坡度确定；路堤及路堑边坡，土质与岩石边坡

22、边坡坡度确定；路堤及路堑边坡，土质与岩石边坡n 5横断面面积计算及土石方数量计算与调配横断面面积计算及土石方数量计算与调配内蒙古工业大学（二）路基横断面设计所需要的设计资料（二）路基横断面设计所需要的设计资料n1平曲线资料：半径、缓和曲线、偏角、曲线位置（交点桩平曲线资料：半径、缓和曲线、偏角、曲线位置（交点桩号）等；号）等；n2每个中桩的填挖高度；每个中桩的填挖高度；n3路基宽度，路面宽度（分别确定左右侧宽度）；路基宽度，路面宽度（分别确定左右侧宽度）；n4各中桩的超高值；各中桩的超高值；n5路基标准横断面图式（典型横断面路基标准横断面图式（典型横断面 ）；）；n6路基边坡坡度值；路基边坡坡

23、度值；n7边沟、截水沟的形式及尺寸；边沟、截水沟的形式及尺寸；n8弯道上视距的是否得到保证（视距台设计）。弯道上视距的是否得到保证（视距台设计）。 内蒙古工业大学（三）横断面图绘制方法（三）横断面图绘制方法n 1在计算纸上绘制横断面的地面线。在计算纸上绘制横断面的地面线。n 地面线是在现场测绘的，若是纸上定线，可从大比例尺的地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。形图上内插获得。n 横断面图的比例尺一般是横断面图的比例尺一般是1:200(或或1:100等等)。nK5+300.00n右：右：3.7,3.7, -.17, -.17, 12.712.7, -1.07,

24、-1.07, 25 25, -2.31, -2.31n左：左：6.46.4, 0.82, , 0.82, 8.78.7, 1.3, , 1.3, 13.5813.58,1.79, ,1.79, 2525, 2.87, 2.87n 2绘出设计线：绘出设计线：“戴帽子戴帽子” K5+300.00 T=2.52内蒙古工业大学二、 横断面图1、公路横断面设计方法1. 在计算纸上绘制横断面的地面线。2. 从路基设计表中抄入路基中心填挖高度等数据3. 绘出路幅宽度，边坡线。在需要支档和防护的地方绘出结构物的示意图。4. 绘出边沟，截水沟等地位置，内蒙古工业大学2城市道路横断面设计城市道路横断面设计一般要用

25、1:100或1:200 地形图。在图上应绘制出红线宽度、行车道、绿带、人行道、照明、地下管线等的位置。内蒙古工业大学第第7节节 路基土石方数量计算及调配路基土石方数量计算及调配 一. 横断面面积计算 1. 积距法iibhF niinhbbhbhbhF121.2. 座标法)(21111iiniiiyxyxF内蒙古工业大学二. 土石方数量计算 1. 相邻两段面均为挖方或填方且面积大小相近：LFFV)(2121).()11 ()(31122121FFFFmmmLFFV2. 相邻两段面均为挖方或填方但面积相差较大：内蒙古工业大学三. 路基土石方调配 1 . 调配原则调配原则 在半挖半填断面中，首先考虑本路