中南大学道路工程(四)课件

横断面设计

本章主要介绍公路和城市道路的横断面组成及设计方法。第一节横断面组成及类型行车道、路肩、边坡、边沟、截水沟、护坡道、中间带，以及专门设计的取土坑、弃土堆等。一、公路横断面组成路线中横断面设计是指“路幅设计”公路路幅：指公路路基顶面宽度，即两路肩外侧边缘之间的宽度。包括行车道宽度和路肩宽度。当设有中间带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带时，也应包括在内。路幅布置类型

⑴.单幅双车道⑵．双幅多车道⑶．单车道

单幅双车道（二、三级公路及部分四级公路）双幅多车道（高速、一级公路）单车道（四级公路）公路横断面小结单幅双车道多用于二、三级公路及部分四级公路；双幅多车道多用于高速公路及一级公路；单车道用于四级公路二、城市道路横断面布置类型1.单幅路（“一块板”断面）2.双幅路（“两块板”断面）特点：（1）交通一个分离一个混合（2）占地较“一块板”多，机动车道使用灵活性差（3）分隔带上可以用作绿化、布置照明和敷设管线等上下行分离机非混合适用：（1）机动车较多，非机动车较少，车速要求较高，夜间交通量大的道路；（2）城市郊区道路，横向高差大或地形特殊路段。3.三幅路（“三块板”断面）特点：（1）机非分行，分隔带上布置绿带，有利于夏天遮阳防晒、减少噪音和布置照明（2）利于分期修建（3）占地较多，只有红线宽度≥40m时才满足车道布置的要求。适用：机动车和非机动车都较多的城市道路。较多采用的横断面形式城市道路横断面小结三块板优点居多，在条件具备的城市道路上宜优先考虑。从我国目前状况看，一块板具有很高的使用价值，为我国广大中小城市普遍采用。即使在大城市，有时为了减少拆迁，节省近期投资，也经常选用。对于两块板，则很少采用。

路基宽度：指行车道与路肩宽度之和。但当设有中间带、紧急停车带、爬坡车道、变速车道、错车道等时，还应包含这些部分的宽度。即路基宽度指路基顶面的总宽度。

路面宽度：包括行车道、路缘带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带、硬路肩等的宽度。路基的其它组成部分：（路基顶面以外）边坡、边沟及排水沟、护坡道、截水沟、碎落台、取土坑、弃土堆等路基、路面宽度定义：第二节机动车道、路肩和中间带路面昌九高速公路右路肩行车道路基宽度右路缘带左路缘带中央分隔带中间带路面宽度1.一般双车道公路行车道宽度的确定行车道宽度包括汽车宽度和富余宽度一、机动车道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。二、路肩的作用及其宽度路肩路缘带土路肩路肩的构成1.路肩的构成硬路肩路肩是位于行车道外缘至路基边缘，具有一定宽度的带状结构部分。进行了铺装的路肩，可以承受汽车荷载的作用力又称“加固路肩”又称“保护路肩”铺设硬路肩2.路肩的作用（1）保护行车道等主要结构的稳定；（2）供发生故障的车辆临时停放；（3）提供侧向余宽，有利于安全，增加舒适感；（4）可供行人、自行车通行；（5）为设置路上设施提供位置；（6）作为养护操作的工作场地；（7）在不损坏公路的前提下，也可作为埋设地下设施的位置；（8）挖方路段，可以增加弯道视距，减小行车事故；（9）精心养护的路肩，能增加公路的美观。3.路肩的宽度（1）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的右侧硬路肩。（2）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。宽度的选用：在满足路肩功能最低需要的条件下，原则上尽量采用较窄的路肩。4.路拱形式抛物线形直线接曲线形折线形（1）抛物线形---多用于低等级公路特点：中间坡度较小，越到两旁坡度越大，利于排水；线形美观；车行道中间部分过于平缓，使行车易于集中中央，所以中央部分路面损坏较快；横断面上各部分横坡度不同，增加施工难度。（2）直线接曲线形---多用于高等级公路倾斜直线型路拱（3）折线形---多用于多车道水泥混凝土路面特点：施工方便；排水比直线形好有折点，不利行车；适用于路面较宽的黑色路面。四条和四条以上车道的公路应设置中间带。(高速公路、一级公路整体式路基必须设中间带)中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成。四、中间带中间带中央分隔带路缘带路缘带昌九高速公路道路红线：指城市道路用地分界控制线，红线之间宽度即道路用地范围，亦可称道路的总宽度或称规划路幅。城市道路红线规则城市道路红线红线宽度：机动车道、非机动车道、人行道、绿带等道路建筑限界（净空）：道路建筑限界（净空）：是为保证道路上各种车辆、人群的正常通行与安全，在一定的高度和宽度范围内不允许有任何障碍物侵入的空间界线。道路建筑限界由净高和净宽两部分组成。1．净高：高速公路、一级、二级公路：5.0m

三、四级公路：4.5m

（中级或低级路面可预留20cm净高）城市道路：各种汽车4.5m，无轨电车5.0m，有轨电车5.5m

自行车和行人2.5m，其它非机动车3.5m2．净宽：高速、一级公路：行车带、路缘带、硬路肩、绿带

部分中央分隔带的宽度设施应设在右路肩外的土路肩上昌九高速公路二、三、四级公路：行车带及部分路肩

（路肩宽度-0.25m）的宽度设人行道、自行车道时，还应包括它们的宽度。2．净宽：高速、一级公路：行车带、路缘带、硬路肩、部分中央分隔带的宽度1．新建公路：路堤两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）以外，或路堑坡顶截水沟外边缘（无截水沟为坡顶）以外不少于1m的土地为公路用地范围。在有条件的地段，高速公路、一级公路不少于3m，二级公路不少于2m的土地为公路用地范围。2．高填深挖路段：应根据边坡稳定计算确定用地范围。3．在风沙、雪害及特殊地质地带：应根据需要确定设置防护林，种植固沙植物，安装防沙或防雪栅栏以及设置反压护道等设施所需的用地范围。4、行道树应种植在排水沟或截水沟外侧的公路用地范围内，有时根据环保要求需要种植多行林带的路段，应根据具体情况确定用地范围5、公路沿线立体交叉、平面交叉、服务设施、安全设施、交通管理设施、停车区、养护管理设施以及料场和苗圃等工程用地，应根据实际需要确定；6、改建公路可参考新建公路确定。道路用地范围：第4节平曲线加宽设计平曲线加宽原因：（1）汽车在曲线上行驶时，前后轮轨迹不重合，占路面宽度大。（2）由于横向力影响，汽车出现横向摆动。（一）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径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。1.几何加宽值

-几何关系2.摆动加宽值-速度3.标准规定的加宽值一、加宽值4.加宽值的运用平曲线半径≤250m时，应在平曲线内侧加宽。表5-7、5-8四级公路和设计速度为30km/h的三级公路采用第1类加宽值；通往农村交通量很小的单车道公路，受条件限制时，也可不加宽。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。路面加宽后，路基也应相应加宽。1.比例过渡在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽。加宽缓和段内任意点的加宽值：二、加宽的过渡适用于三、四级公路和路容要求不高的二级公路。2.高次抛物线过渡——适用于高速公路、一级公路和对路容有较高要求的二级公路。3.回旋线过渡——适用于构造物路段。4.插入二次抛物线过渡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。对于不设缓和曲线，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。既不设缓和曲线，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，通常取5的倍数。三、加宽过渡段的长度第五节平曲线超高设计超高——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。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。超高过渡段——从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上单向横坡的路段。一、超高及其作用超高值：结合路面类型，自然条件等，《规范》规定高速公路、一级公路超高横坡度不应大于10％，其他各级公路不应大于8％，积雪冰冻地区不宜大于6％。超高坡度的确定：根据圆曲线半径，自然条件和公路等级按《规范》确定。三、超高过渡方式无中间带公路有中间带公路超高坡度=路拱横坡超高坡度>路拱横坡绕行车道内侧边缘旋转绕中线旋转绕行车道外侧边缘旋转绕中间带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四、超高过渡段长度应考虑以下几点：1、一般Lc=Ls;2、若Lc>Ls3、若Lc<Ls仍取Lc=Ls4、过渡段内不同的过渡方式；5、若不设缓和曲线，则在直线和圆曲线上各过渡一半修改平面线形超高过渡点前移至直线上超高缓和段上各断面处的路基边缘与路基设计标高之高差叫超高值。五、横断面超高值的计算双坡阶段全超高阶段旋转阶段第七节行车视距及其保证行车视距——为了行车安全，驾驶人员应能随时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，这一必需的最短距离称为行车视距。停车视距会车视距超车视距错车视距停车视距会车视距错车视距超车视距行车视距的保证图解法确定视距切除范围第八节横断面设计方法（一）公路横断面设计内容一、公路横断面设计1.路幅横断面尺寸（宽度及横坡度）；2.路基高度：纵断面设计完成；3．绘制横断面（戴帽子）：路基标准横断面图：4．横断面面积计算及土石方数量计算与调配公路路基横断面设计图（二）横断面图绘制方法

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,-.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

3.绘出防护及加固设施的断面图。

4．根据综合排水设计，画出路基边沟、截水沟、排灌渠等的位置和断面形式。（四）编制路基设计表应在绘制横断面图之前完成。

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。

2．绘出设计线：“戴帽子”

（三）横断面图绘制方法二、城市道路横断面设计（一）横断面设计图

当按照城市道路的交通性质、地形条件以及近期与远期相结合的原则确定了横断面组成和宽度以后，即可绘制横断面设计图。

二、城市道路横断面设计（一）横断面设计图

当按照城市道路的交通性质、地形条件以及近期与远期相结合的原则确定了横断面组成和宽度以后，即可绘制横断面设计图。

（二）横断面现状图沿道路中线每隔一定距离绘制横断面地面线。（三）横断面施工图一般路堤一般路堑标准横断面半填半挖路基沿河路堤护脚路基矮墙路基挡土墙路基砌石路基护脚路基公路路基横断面设计图一、横断面面积计算

（一）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。第九节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：（二）块分法：把横断面图上地面线及设计线的转折点划分成若干块不等宽的梯形或三角形，分别计算每一块图形的面积并累加起来，即为该图形的面积。适用于计算机计算，精度高。已知断面图上各转折点坐标（xi，yi），则断面面积为：

（三）坐标法二、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F1和F2相差甚大，则与棱台更为接近。其计算公式为：

二、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：

3.土石方数量计算应注意的问题：（1）填挖方数量分别计算，（填挖方面积分别计算）；（2）土、石方应分别计算，（土石面积分别计算）；（3）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积，（填方扣除、挖方增加）；（4）大中桥位处所占的路基土石方应扣除。4.编制路基土石方数量计算表5.编制每公里路基土石方数量表土石方调配的目的：确定填方用土的来源、挖方弃土的去向；以及计价土石方的数量和运量等。填方土源：附近挖方利用借土挖方去向：调往附近填方弃土（一）土石方调配原则（1）就近利用，以减少运量；（2）不跨沟调运；（3）高向低调运；（4）经济合理；三、路基土石方调配

应进行远运利用与附近借土的经济比较（移挖作填与借土费用的比较）。远运利用的费用：运输费用、装卸费等借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、弃土占地及运费（5）不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。（6）土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。（4）经济合理；土石方计算表调配法：公路设计文件推荐方法。土石方调配后，应按下式进行复核检查：横向调运+纵向