道路勘测设计横断面.pptx
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1、 第五章 横断面设计The Design Of Transect第1页/共174页 道路的横断面,是指中线上各点的法向切面,它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。城市道路的横断面组成中,还包括机动车道、非机动车道、人行道、绿化带、分车带等。而横断面中的地面线是表征地面起伏变化的那条线,可通过现场实测、大比例尺地形图、航测照片等途径确定。横断面设计有时也称“路幅设计”。第2页/共174页第一节道路横断面组成 (The Form Of Road Transect)一、公路横断面组成(一)路幅的构成在图51中
2、,列出几种公路的典型横断面组成。(a)为高速公路、一级公路路基标准断面图;(b)为汽车专用二级公路和二、三级公路路基标准断面图;(c)为四级公路标准断面图。第3页/共174页 1整体式断面(见图51 a)对于等级高、交通量大的公路(如高速公路、一级公路),通常是将上行与下行的车辆分开。分隔的方式有两种,其中一种是用分隔带分隔,称为整体式断面。该断面形式主要包括:行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道等。第4页/共174页第5页/共174页 2分离式断面另一种分隔方式是将上行与下行车道放在不同的平面上加以分隔,称为分离式断面。该断面形式主要包括:行车道、路肩以及紧急停车带、爬坡车道等。第6
3、页/共174页 3不设分隔带的整体式断面(见图5 1 b、c)主要包括行车道、路肩、错车道等此外,对于城郊混合交通量大,实行快、漫车道分开的路段,其横断面组成可能还有人行道、自行车道等,应根据实际情况确定。第7页/共174页公路直线段与曲线段的宽度有所不同,在曲线段,路幅宽度还应包括行车道的加宽宽度。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。直线段的路面为中间高、两边低,呈双向倾斜,称为“路拱”。在曲线段为了抵消离心力,路面作成向弯道内侧倾斜的单一横坡,称为“超高”。第8页/共174页(二)路幅布置类型 1单幅双车道单幅双车道指的是整体式的供双向行车的双车道公路。这类公
4、路在我国所占比例最大,汽车专用二级公路、一般二级公路、三级公路和一部分四级公路均属此类。这类公路适应的交通量范围大,最高可达7000辆/昼夜;行车速度可从2080km/h。在这类公路上行车,只要各行其道、视距良好,车速一般都不会受到影响。但当交通量很大,非机动车混入较多时,第9页/共174页其车速和通行能力则大大降低。所以对混合行驶相互干扰较大的路段,可专设非机动车道和人行道,将汽车和其它车辆分开。第10页/共174页 2双幅多车道四车道、六车道和更多车道的公路,中间一般都设分隔带或作成分离式路基而构成“双幅”路,图52为分离式的两条独立的单向行车的道路。第11页/共174页这种类型的公路,其
5、设计车速高、通行能力大、行车顺适、事故率低。我国标准中的高速公路和汽车专用一级公路即属此种类型。这类公路占地多、造价高,只有在公路网中具有重要的政治、经济意义,且远景交通量较大时才修建。假如近期交通量不是很大,可采取分期修建的办法,先修一幅路供双向行车使用,当条件具备时,在修建另外一幅。第12页/共174页 3单车道对交通量小、地形复杂、工程艰巨的山区公路或地方性道路,可采用单车道,如我国标准中的山区四级公路就属于此类,其路基宽度为4.5m,路面宽度为3.5m。这类公路虽然交通量小,但仍然会出现错车和超车的问题。为此,应在不大于300m的距离内选择有利地点设置错车道,如图53所示。错车道处的路
6、基宽度应不小于6.5m,有效长度不小于20 m。第13页/共174页第14页/共174页二、城市道路横断面组成(TheFormOfTheCityRoadTransect)城市道路的交通性质和组成比较复杂,尤其表现在行人和各种非机动车辆较多,所以城市道路路线设计中的横断面设计是矛盾的主要方面,一般都放在平面设计和纵断面设计之前进行。第15页/共174页(一)横断面主要构成 1 行车道 城市道路上供各种车辆行驶的部分统称为行车道,分为机动车道和非机动车道。第16页/共174页(1)机动车道 专供汽车、无轨电车、摩托车等机动车行驶的部分称为机动车道。(2)非机动车道 供自行车、三轮车、板车等非机动车
7、行驶的部分称为非机动车道。第17页/共174页 2人行道 供行人步行使用的部分称为人行道。3分隔带 分隔各种车辆或行人的部分称为分隔带。4绿化带 保持环境和城市的美观。此外还包括路肩和设施带等。第18页/共174页城市道路各组成部分位置和宽度的确定,首先必须保证车辆和行人的安全畅通,同时要与道路两侧的各种建筑物及自然景观相协调,并能满足地面排水、地下排水和埋设各种管线的要求,还要考虑远景规划的要求,为城市未来道路的建设与发展留有余地。第19页/共174页(二)布置类型城市道路常见的几种断面形式有:1单幅路(见图54 a)俗称“一块板”断面,各种车辆在车道上混合行驶。根据实际情况可以划出快、慢车
8、行驶分车线,快车和静载中间行驶,慢车和非机动车辆靠两侧行驶;也可以不划分车线,自由行驶。第20页/共174页第21页/共174页 2双幅路(见图54 b)俗称“两块板”断面。在车道中心用分隔带或分隔墩将行车道分为两半,上行车辆和下行车辆分向行驶,各自再根据需要决定是否划分快车道和慢车道。第22页/共174页 3三幅路(见图54 c)俗称“三块板”断面。中间为双向行驶的机动车道,两侧为靠右侧行驶的非机动车道。第23页/共174页 4四幅路(见图54 d)俗称“四块板”断面,在三幅路的基上,再将中间机动车道分隔为二,分向行驶。图54中各符号含义如下:r红线宽度(m);c机动车车道宽度或机动车与非机
9、动车混合行驶的车道宽度(m);第24页/共174页b非机动车车道宽度(m);pc机动车道路面宽度或机动车与非机动车混合行驶的l路面宽度(m);pb非机动车道路面宽度(m);mc机动车道路缘带宽度(m);mb非机动车道路缘带宽度(m);1侧向净宽(m);dm中间分隔带宽度(m);sm中间分车带宽度(m);db两侧分隔带宽度(m);sb两侧分车带宽度(m);第25页/共174页a路侧带宽度(m);p人行道宽度(m);g绿化带宽度(m);f设施带宽度(m);s路肩宽度(m);sh硬路肩宽度(m);sc保护性路肩宽度(m)。第26页/共174页(三)断面形式的选用单幅路占地少,投资省,但各种车辆混合行
10、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、支路以及拆迁困难的旧城改建道路。第27页/共174页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。它主要用于机动车交通量较大、而非机动车较少的道路,如有平行道路可供非机动车通行的快速路或郊区道路。三幅路将机动车和非机动车分开,对交通安全有利。对于机动车交通量大、非机动车多的城市道路宜优先考虑采用。但三幅路占地较多,只有红线宽度大于或等于40m时才能满足车道布置的要求。第28页/共174页四幅路不仅将机动车和非机动车分开,而且将对向行驶的机动车分开,对行车安全更为有利,行车速度将更快。它适用与机动车辆速度高、非机动
11、车多的快速路与主干路。一条道路宜采用相同形式的横断面。当道路横断面形式或横断面各组成部分的宽度变化时,应设过渡段。过渡段的起点和终点宜选择在道路交叉口或结构物处。第29页/共174页第二节行车道宽度TheBreadth Of Driveway第30页/共174页一、行车道宽度的确定The Confirm Of DrivewayBreadth行车道是道路上供各种车辆行驶部分的总称,包括快车道和慢车道,在一般公路和城市道路上还包括非机动车道。行车道宽度主要根据车道数、车辆宽度、设计交通量、交通组成和汽车行驶速度等确定。公路一般有两条以上的车道,而高速公路或一级公路一般有四条以上的车道。对于整体式断
12、面或分离式断面的双幅多车道,每侧再划分快车道和慢车道。第31页/共174页城市道路的横断面布置与公路有较大的差别,如城市道路行车道两侧有高出路面的路缘石,而公路两侧则是与路面齐平的路肩;城市道路在路幅布置上比公路更富于变化,行车规律、交通组织与管理与公路也有所不同。下面取两者有代表性的交通状况,来分析行车道宽度的确定方法。第32页/共174页(一)一般双车道公路行车道宽度的确定 (见图55)双车道公路有两条车道,其宽度包括汽车宽度和富余宽度,可按下式计算,即:(51)第33页/共174页第34页/共174页式中:a车箱宽度,取载重汽车车厢的总宽度,为2.5m。c汽车轮距(m);2x两车厢安全间
13、隙(m);y轮胎与路面边缘之间的安全距离(m)。第35页/共174页根据大量试验观测,得出计算x、y的经验公式为 x=y=0.5+0.005V (52)式中:V行车速度(km/h)。第36页/共174页我国标准规定的各级公路行车道宽度见表63。标准还规定:当高速公路的交通量超过四个车道的通行能力时,其车道数可按双数增加,行车道宽度也相应增加,为23.75m;当车辆组成中大型车辆比例较大时,平原、微丘区的汽车专用二级公路行车道宽度可采用9.0m;当交通量较大时,平原、微丘区的四级公路行车道宽度可采用6.0m。第37页/共174页(二)有中央分隔带的行车道宽度(见图56)对于有四条以上车道的高速公
14、路、一级公路,一般都设置中央分隔带。分隔带两侧的行车道只有同向行驶的汽车,则单侧行车带宽度可按下式计算,即:S=0.0103V1+0.56(53)D=0.000066(V22V12)(54)M=0.0103V2+0.46(55)B=S+D+M+a1+a2(5-6)第38页/共174页第39页/共174页式中:S后轮边缘与车道外侧之间的安全间隙(m);V1被超车的车速(km/h);D两汽车后轮外缘之间的安全间隙(m);V2超车的车速(km/h);M后轮外缘与车道内侧之间的安全间隙(m);a1、a2汽车后轮外缘间距。第40页/共174页普通车为a1=a2=1.6m,大型车为a1=a2=2.3m。根
15、据上式计算结果得出下列结论:计算行车速度V120 km/h时,每条车道的宽度均采用3.75m;当V100 km/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3.75m或3.5m。第41页/共174页(三)城市道路的行车道宽度如图57所示,图中各符号含义如下:x为反向行驶汽车间安全间隙,d为同向行驶汽车间的安全间隙,c为车身边缘与侧石边缘间的横向安全距离,a1、a2、a3 为车厢全宽。第42页/共174页第43页/共174页 1靠路边的车道宽(1)一侧靠边、另一侧为同向行驶的车道,其车道宽度:B1=x/2+a1+c(5-7)(2)一侧靠边、另一侧为反向行驶的车道:B1
16、=d/2+a1+c (5-8)2同向行驶的中间车道宽度B2=d/2+a2+d/2(59)第44页/共174页 3靠路中心线的车道宽度B2=x/2+a2+d/2(510)第45页/共174页式中:x反向行驶汽车间的安全间隙(m);d同向行驶汽车间的安全间隙(m);c车身边缘与侧石边缘间的横向安全距离(m);第46页/共174页 二、平曲线加宽及其过渡TheWidenAndTransitionOfPlanecurve(一)加宽值的计算为保证曲线段行车的顺适与安全,曲线段路面宽度应适当增加。如图58所示,普通汽车的加宽值可按下述方法计算:第47页/共174页第48页/共174页 b=R-(R1+B)
17、而故上式第二项以后的数值很小,可省略不计,故一条车道的加宽值为:(5-14)第49页/共174页式中:A汽车后轴至前保险杠的距离(m);R园曲线半径(m)。对于有N个车道的行车道,其总加宽值为 (5-15)第50页/共174页半挂车的加宽值可由图59的关系求得:式中:b1牵引车的加宽值(m);b2拖车的加宽值(m);第51页/共174页 A1牵引车保险杠至第二轴的距离(m);A2第二轴至拖车最后轴的距离(m)。由于,则半挂车的加宽值为:(5-16)第52页/共174页我国标准和城规对加宽值有如下规定:(1)公路平曲线加宽值见表53;(2)城市道路园曲线每条车道的加宽值见表54;(3)四级公路和
18、山岭、重丘区的三级公路采用第一类加宽值;其余各级公路均采用第三类加宽值;对不经常通行集装箱运输半挂车的公路,可采用第二类加宽值。第53页/共174页(4)对于R250m的园曲线,可以不加宽;(5)三条以上车道构成的行车道,其加宽值另行计算;(6)各级公路的路面加宽以后,路基也应相应加宽。但对于四级公路路基采用6.5m以上宽度,且当路面加宽后剩余的路肩宽度不小于0.5m时,则路基可不予加宽;当小于0.5m时,则应加宽路基以保证路肩宽度不小于0.5m;第54页/共174页(7)分道行驶的公路,当园曲线半径较小时,其内侧车道的加宽值应大于外侧车道的加宽值。(二)加宽的过渡为了使路面由直线上的正常宽度
19、过渡到曲线上的加宽宽度,需设置加宽缓和段。在加宽缓和段上,路面具有逐渐变化的宽度。加宽过渡主要有下述几种方法:第55页/共174页 1比例过渡如图510所示,在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽,则加宽缓和段内任意点的加宽值为:(5-18)第56页/共174页第57页/共174页式中:LX任意点至缓和段起点的距离(m)L加宽缓和段长(m);b园曲线上的全加宽(m)。比例过渡简单,容易实现,但经加宽以后的路面内侧与行车轨迹不符,在缓和段的起点和终点出现破折,对行车稍有不利,于路容也不美观。所以,这种加宽方法只可用于一般二、三、四级公路。第58页/共174页 2高次抛物线过渡加宽缓和段的路
20、面边线作成高次抛物线,抛物线上任意点的加宽值为:(5-19)式中:k=LX/L 。用这种方法处理以后的路面内侧边缘圆滑、美观,适用于各级汽车专用公路。第59页/共174页 3回旋线过渡在缓和段上插入回旋线,这样不但在中线上有回旋线,而且路面边线也是回旋线,与行车轨迹相符,保证了行车的顺适与线形的美观。这种方法可用于汽车专用公路的下列路段:(1)位于大城市近郊的路段;(2)桥梁、高架桥、挡土墙、隧道等构造物处;(3)设置各种安全防护设施的路段。第60页/共174页 4二次抛物线过渡对于设有缓和曲线的弯道,如按比例方法处理以后,在加宽缓和段的起点和终点其曲率并不连续。为了弥补这一缺陷。可在ZH和H
21、Y点处各插入一条二次抛物线,如图511所示。插入二次抛物线以后,缓和段的长度有所增加,但路容有所改进。缓和段上任意点的加宽值可按下式分段计算,即:第61页/共174页第62页/共174页第63页/共174页式中:T二次抛物线的切线长,当L50m时,可取T10m;当L50m时,可取T5m。上述四种方法是常用的加宽过渡方法,除此之外,还有直线与圆弧相切法、修正系数法等。设计者可根据实际情况来选择对线形有利的方法。(三)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。2 对于不设缓和曲线、但设置有超高缓和段的平曲线,加宽缓和段长度应与超高缓和段长度相同。第64
22、页/共174页 3 既不设缓和曲线、又不设超高的平曲线,加宽缓和段长度应按渐变率为1:15来确定,且总长度不小于10m。第65页/共174页第三节路肩、分车带、路侧带和路缘石肩第66页/共174页一、路肩(肩)1路肩的作用(使用肩的)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。各级公路都要设置路肩,其主要作用有:(1)由于路肩紧靠在路面的两侧布置,具有保护和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;第67页/共174页(3)作为侧向余宽的一部分,能增进驾驶的安全感和舒适感,这对保证设计车速是必要的尤其在填挖方路段,填方路段有利于路
23、基的稳定,挖方路段可增加弯道视距,减少交通事故;。(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,可供行人和非机动车使用;。(5)精心养护路肩,能增加公路的美观。第68页/共174页2路肩的分类(肩区分的)从构造上可将路肩分为硬路肩和土路肩。(1)硬路肩是指进行了铺装的路肩它可以承受汽车荷载在混合交通的公路上便于非机动车和行人的通行。在填方路段,为使路肩能汇集路面积水,在路肩边缘应设置路缘石。(2)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。第69页/共174页路肩通常包括:右侧路缘带(高速公路和一级公路才设置)、硬路肩和土路肩三部分。3 路肩宽度 由
24、于我国土地利用比较紧张,因此在满足路肩使用功能要求的前提下,尽量采用较窄宽度的原则进行确定。高速公路和一级公路为分离式断面时,应设置左侧硬路肩,但不考虑停放车辆,只需保证行车所需侧向余宽其宽度一般为:高速公路平原微丘区1.25m,重丘区1.00m,山岭区0.75m;一级公路平原微丘区1.00m,山岭重丘区0.75m。第70页/共174页高速公路和一级公路,应在路肩宽度范围内设右侧路缘带右侧路缘带是路肩的一部分并与行车道相连接,其宽度一般为0.5m。高速公路和一级公路,当右侧硬路肩宽度小于2.25m时,应设紧急停车带设置间距为:平原微丘区为300m左右,山岭重丘区为500m左右。紧急停车带宽度包
25、括硬路肩在内为3m,有效长度不小于30m。第71页/共174页路肩宽度变化处,应有圆顺的过渡段,其渐变率一般为1:30。路肩的坡度应保证排水,对直线段一般比路面横坡大12,对弯道超高路段可与横向超高坡度相同。第72页/共174页二、分隔带分离地域(一)中间带中间剥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。中间带的作用(1)?将上行和下行车流分开,防止对向车辆相撞,减少交通事故;(2)减少公路中心线附近的交通阻力,保证车速,从而提高通行能力;第73页/共174页(3)可作为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;(4)种植花草灌木或设置
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