1、第五章 横断面设计,定义：中线上各点的法向切面。由设计线和地面线组成。 道路横断面设计：研究路基横断面结构组成及尺寸的过程。 路线横断面设计：与行车直接有关的部分的宽度、坡度问题，又称为路幅设计。,第五章 横断面设计,第一节 横断面的组成 第二节 行车道宽度 第三节 路肩、分车带、路侧带与路缘石 第四节 路拱及超高 第五节 视距保证，道路建筑界限与道路用地 第六节 横断面设计方法 第七节 路基土石方数量计算与调配,第一节 道路横断面组成,道路：公路、城市道路 一、公路横断面组成 公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素确定。 在保证必要的通行能力和交通
2、安全与畅通的前提下，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。,高速、一级公路横断面组成：行车道、中间带、路肩必要组成部分紧急停车带、爬坡车道、变速车道等特殊组成部分,（一）公路路幅的构成,二、三、四级公路横断面组成：行车道、路肩必要组成部分错车道特殊组成部分,高速、一级公路横断面组成：行车道、中间带、路肩必要组成部分紧急停车带、爬坡车道、变速车道等特殊组成部分,（一）公路路幅的构成,路基宽度：指行车道与路肩宽度之和。但当设有紧急停车带、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
3、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,补充：路基、路面宽度定义：,（二）路幅布置类型,1单幅双车道单幅双车道公路指的是整体式的供双向行车的双车道公路。 适用：二、三级公路和一部分四级公路 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”公路。 适用：高速公路、一级公路 3单车道 适用：交通量小、地形复杂、工程艰巨的山区公路或地方性道路，山区四级公路。,1单幅双车道,2双幅多车道,3单车道,二、城市道路横断面组成 1、行车道机动车道、非机动车道 2、分隔带 3、路侧带
4、（人行道、绿化带、设施带等） 4、其他如路肩等,横断面布置类型及选用单幅路，一块板断面 双幅路，两块板断面 三幅路，三块板断面 四幅路，四块板断面,单幅路 一块板,双幅路 两块板,三幅路 三块板,四幅路 四块板,小结： 道路的横断面组成： 1、行车道（机动车道、非机动车道） 2、路肩 3、分车带（中间带、两侧带） 4、路侧带（人行道、绿化带、设施带等）,高速、一级公路宽度：1、2、3宽度之和 二、三、四级公路：1、2宽度之和 一块板城市道路宽度：1、2、4宽度之和 两块板、三块板、四块板城市道路：1、2、3、4块宽度之和,一、行车道宽度的确定 行车道是道路上供各种车辆行驶部分的总称 包括快车道
5、和慢车道，在一般公路和城市道路上还有非机动车道。 行车道的宽度=车道数*一条车道宽度 一条行车道的宽度包括： 车辆宽度 富余宽度（根据汽车的行驶速度和两侧的物体不同而不同）,第二节 行车道宽度,根据标准第2.0.1条规定，设计车辆最大宽度为2.5m，加错车、超车所必须的余宽来确定行车道的宽度。 富余宽度是指对向行驶时两车箱之间的安全间隙、汽车轮胎至路面边缘的安全距离。,（一）一般双车道公路行车道宽度的确定,B双=a+c+2x+2y,x=y=0.50+0.OO5V,（二）有中央分隔带的行车道宽度,（三）城市道路的行车道宽度,二、平曲线加宽及其过渡,平曲线加宽原因： （1）汽车在曲线上行驶时，前后
6、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。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，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。,1. 普通汽车的加宽值计算方法：b = R-（R1+ B）,（一）加宽值的计算,式中：A汽车后轴至前保险杠的距离（m）：R圆曲线半径（m）。对于有N个车道的行车道：,2. 鞍式列车的加宽值计算方法：,式中：b1牵引车的加宽值；b2拖车的加宽值；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R=R-b1，而b1与R相比甚微，可取R=R。,令A12+A22=A2
7、，上式仍旧归纳成为：,2. 鞍式列车的加宽值计算方法：,3. 平曲线加宽标准： 标准规定，平曲线半径等于或小于250m时，应在平曲线内侧加宽。,为何确定250m？,双车道路面加宽按上表取用；单车道路面加宽按1/2取用。,三类加宽值的采用： 四级公路和山岭、重丘区的三级公路采用第一类加宽值； 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。 由三条以上车道构成的行车道，其加宽值应另行计算。,3. 平曲线加宽标准： 标准规定，平曲线半径等于或小于250m时，应在平曲线内侧加宽。,路面应在曲线内侧进行加宽。 路面加宽后，路基也应相应加宽。 四级公路路基采用6.
8、5m以上宽度时，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；小于0.5m时，则应加宽路基以保证路肩宽度不小于0.5m。 分道行驶公路，当圆曲线半径较小时，其内侧车道的加宽值应大于外侧车道的加宽值，设计时应通过计算确定其差值。,4. 平曲线加宽要求：,（二）加宽的过渡,加宽缓和段：路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上加宽后的宽度的渐变段。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。,有缓和曲线的弯道,（二）加宽的过渡：,加宽缓和段：路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上加宽后的宽度的渐变段。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。,无缓和曲线的弯道
9、,加宽缓和段：路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上加宽后的宽度的渐变段。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：,式中：Lx任意点距缓和段起点的距离（m）；L加宽缓和段长（m）；b圆曲线上的全加宽,适用于二、三、四级公路,在加宽缓和段上插入一条高次抛物线，抛物线上任意点的加宽值：bx（4k3-3k4）b 式中：,2高次抛物线过渡,适用于适用于高速、一级公路及对路容有要求的二级公路。,3回旋线过渡在缓和段上插入回旋线，这样不但中线上有回旋线，而且加宽以后的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。,适用于高
10、速、一级公路及对路容有要求的二级公路的下列路段：（1）位于大城市近郊的路段；（2）桥梁、高架桥、挡上墙、隧道等构造物处；（3）设置各种安全防护设施的地段。,4插入二次抛物线过渡比例过渡的修正,（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，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。Lj=15b， 且Lj10m,第三节 路肩、分车带、路侧带与路缘石,一、路肩的作用及其宽度1. 路肩的作用：(1)支挡作用;
11、(2)供临时停车或堆料;(3)增加有效行车道宽度;(4)提供道路养护作业、埋设地下管线的场地；(5)精心养护的路肩，能增加公路的美观。2.路肩的构成：,第三节 路肩、分车带、路侧带与路缘石,一、路肩的作用及其宽度1. 路肩的作用：(1)支挡作用;(2)供临时停车或堆料;(3)增加有效行车道宽度;(4)提供道路养护作业、埋设地下管线的场地；(5)精心养护的路肩，能增加公路的美观。2.路肩的构成：,硬路肩：有路面铺装的路肩。土路肩：加固路肩：粒料改善土混凝土预制块铺装土路肩：路基土,第三节 路肩、分车带、路侧带与路缘石,3. 路肩的宽度：,（一）中间带1适用场合：高速、一级公路。四条和四条以上车道
12、的公路应设置中间带。2中间带的构成：两条左侧路缘带中央分隔带,二、分隔带的作用及其宽度,硬路肩,土路肩,分隔带,行车道,（一）中间带1适用场合：高速、一级公路。四条和四条以上车道的公路应设置中间带。2中间带的构成：两条左侧路缘带中央分隔带,二、分隔带的作用及其宽度,3中间带的作用：（1）将上、下行车流分开。（2）可作设置公路标志牌及其它交通管理没施的场地，也可作为行人的安全岛使用。（3）分隔带种植花草灌木或设置防眩网，可防止对向车辆灯光眩目，还可起到美化路容和环境的作用。（4）路缘带可引导驾驶员视线，,4. 中间带的宽度,中间带的宽度是根据行车带以外的侧向余宽，防止驶入对向行车带的护栏、种植、
13、防眩网等所需的宽度而定的。,5. 中间带开口：一般2km设一处,（二）两侧带,定义：布置在横断面两侧的分车带叫两侧带。 作用：城市道路的横断面，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。 最小宽度：规定为2.02.25m。在北方寒冷积雪地区，还应考虑能否满足临时堆放积雪的要求。,（三）路侧带,位于城市道路行车道两侧的人行道、绿化带、公用设施带等统称为路侧带。路侧带的宽度应根据道路类别、功能、行人数量、绿化、沿街建筑性质及布设公用设施要求等确定。,（三）路侧带,1、人行道 人行道主要供行人步行交通，应能满足行人通行的安全和通畅，保证高峰小时的行人流量，并用来设置绿化、照明、
14、地下管线等。 人行道横坡为单向坡，一般为1.52.0%，向路缘石一侧倾斜，高出车行道0.100.20米。人行道的宽度（最小宽度）大城市 中小 各级道路 3 2 商业中心 5 3 火车站、码头 5 4 长途汽车站 4 4,（四）路缘石,概念：路缘石是设置在路面与其它构造物之间的标石。在分隔带与路面之间，人行道与路面之间一般都需要设置路缘石。形状：路缘石的形状有立式、斜式和曲线式等几种。作用：路缘石起导向、连接和便于排水的作用,（四）路缘石,高度 1、公路：不宜太高，因为高的路缘石（高度20cm）会使高速行驶的汽车一旦驶入将产生飞跃甚至翻车的副作用。所以高速公路的分隔带因排水必须设置路缘石时，应使
15、用低矮光滑的斜式或曲线式的，高度宜小于12cm。 2、城市道路：人行道及人行横道宽度范围内缘石宜做成为低矮的，而且坡面是较为平缓的斜式，便于儿童车、轮椅及残疾人通行。在分隔带端头或交叉口的小半径处，缘石宜做成曲线式。缘石宜高出路面10cm20cm，一般为C30混凝土制作。宽度 缘石宽度宜为10cm15cm。,思考题：,已知如下条件，请设计道路的横断面型式和路基宽度 某公路： 近期交通量（年平均日交通量）如下： 小客车1830辆 中型载重车1600辆 大客（货）车1250辆 交通增长率为6% 预测年限为20年,第四节 路拱及超高,一、路拱及路肩的横坡度 1.路拱概念 为了利于路面横向排水，将路面
16、做成中央高两边低的拱形，称为路拱。 2.路拱坡度：跟路面类型、路面宽度、降雨量等有关，可根据表格选用。,3. 路拱的形式： 抛物线形、直线接抛物线形、折线形,第四节 路拱及超高,4. 路肩横坡度：土路肩：横坡度较路面宜增大1.02.0；硬路肩：一般情况下直线段横坡度与行车道横坡度相同；当曲线超高小于等于5%时，其横坡值和方向应与相邻车道相同；当曲线超高大于5%时，其横坡值应不大于5%，且方向相同（2006版）。,当硬路肩宽度225m时（97版）,（一）超高及其作用 定义：超高是指曲线路段将路面做成外侧高内侧低的单向横坡的形式。当汽车在弯道上行驶时，将受横向力的作用，其值大小可用横向力系数表示；
17、,二、曲线超高,减小横向力的方法：增大曲线半径：有时是困难的降低车速：设计中不推荐增大向内侧倾斜的横坡设置超高横坡：（成本低、效果好）设置超高后 ：,为何为“”,（二）超高横坡度的计算,1最大超高和最小超高超高横坡度ih应按计算行车速度、半径大小、结合路面种类、自然条件和车辆组成等情况确定。,最小超高：等于路面拱度。 2超高横坡度计算公式：,超高横坡度计算图式,绕路面内边缘旋转：一般用于新建工程。绕路中线旋转：一般用于改建工程绕路面外边缘旋转：可在特殊设计时采用。,（三）超高过渡方式,1 . 无中间带道路的超高过渡,2. 有中间带公路的超高过渡,绕中间带的中心线旋转：中间带宽度较窄（4.5m）
18、的公路可采用；绕中央分隔带边缘旋转：各种宽度中间带的均可采用绕各自行车道中线旋转：车道数大于4条的公路可采用,1. 规范推荐公式：,式中：Lc超高缓和段长 （m）；旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m）；=B：绕路面内边缘线旋转=B/2：绕路中线旋转i超高坡度与路拱坡度的代数差（%）； p超高渐变率，即旋转轴线与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间的相对坡度，即“附加纵坡”。,（四）超高缓和段长度,双车道公路,2. 绕路面内边缘线旋转：,（四）超高缓和段长度,p超高渐变率,附加纵坡 :,2. 绕路面中线旋转：,（四）超高缓和段长度,附加纵坡 :,i1,多车道公路的超高缓
19、和段长度，视车道数按上式计算之值乘以下列系数：从旋转轴到行车带边缘的距离 系数2车道 1.53车道 2.0一般情况下，超高缓和段和缓和曲线长度相等。如回旋线较长，超高的过渡可在回旋线的某一区段内进行。,1. 超高形成过程： (1)绕路面内边缘线旋转,（五）横断面上超高值的计算,提肩,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,提肩,双坡阶段,全超高阶段,旋转阶段,超高形成过程： (1)绕路面内边缘线旋转 (2)绕路面中线旋转,（五）横断面上超高值的计算,第五节 视距的保证和道路用地一、视距的保证,第五节 视距的保证和道路用地一、视距的保证,曲线路段由于曲线半径、超高、加宽会引起曲线内侧暗弯，要进行视距检查
20、，清除障碍物，方法如下：1、横净距法2、绘制包络线（视距曲线）,（1）不设缓和曲线,A、曲线长L视距S,（一）横净距计算,B、曲线长L视距S,（2）设缓和曲线,A、圆曲线长L视距S 和不设缓和曲线时相同,B、平曲线长L视距S圆曲线长L,C、平曲线长L视距S,（二）视距包络图,二、道路建筑界限与道路用地,（一）道路建筑限界,道路建筑限界分为净高和净宽两部分。 绝对不允许有任何障碍物侵入。 道路净宽包含行车道宽度和路肩宽度。,（二）道路用地,1、新建公路外侧路堤排水沟（坡脚）或路堑坡顶截水沟（坡顶）外再向外不少于1米的范围，有条件地段，高速公路、一级公路不少于3米，二级公路一般不少于2米周围为公路
21、用地范围。2、高填深挖路段，可能会因取土、弃土以及在路基的开挖填筑和养护过程中占用更多的土地，加之路基可能产生的沉陷、变形等原因，所以在这种地段应根据计算确定用地范围。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。,（二）道路用地,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。有条件或根据环保要求种植多行林带的路段，应根据具体情况确定公路用地范围。5、公路沿线设施及路用房屋、料场、苗圃等，应在节约用地的原则下，尽量利用荒山或荒坡地，并根据实际需要确定用地范围。6、改建公路可参考新建公路用地范围规定执行。7、城
22、市道路的用地范围是指建筑红线以内的范围。,第六节 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确定路幅横断面尺寸（宽度及横坡度）；2确定路基高度：纵断面设计完成；3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；4边坡坡度确定；路堤及路堑边坡，土质与岩石边坡5横断面面积计算及土石方数量计算与调配,（二）路基横断面设计所需要的设计资料,1平曲线资料：半径、缓和曲线、偏角、曲线位置（交点桩号）等； 2每个中桩的填挖高度； 3路基宽度，路面宽度（分别确定左右侧宽度）； 4各中桩的超高值； 5路基标准横断面图式（典型横断面 ）； 6路基边坡坡度值； 7边沟、截水沟
23、的形式及尺寸； 8弯道上视距是否得到保证（视距台设计）。,（三）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。,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
24、断面图绘制方法,绘出84页平面图上K2+200，K2+400处的横断面图。,练习,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。,第七节 路基土石方数量计算及调配,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。,第七节 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
25、，分别计算为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,B,B,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
26、）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）首先考虑就近利用，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。远运利用的费用：运输费用、装卸费等附近借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、运费
27、（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。,（二）土石方调配方法,（三）关于调配计算的几个问题,（1）经济运距：纵向调运与附近借方经济比较，调运填方的最大距离即所谓“经济运距”。,式中：B借土单价（元m3）；T远运运费单价（元m3km）；L免免费运距（km）。,（2）平均运距运距：是指从挖方体积的重心到填方体积的重心之间的距离。 平均运距：挖方路段中心桩号至填方路段中心桩号的距离计算。（3）运量土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。单位：m3km,（三）关于调配计算的几个问题,（1）经济运距：纵向调运与附近借方经济比较，调运填方的最大距离即所谓“经济运距”。,
