道路勘测与设计第五章 横断面设计

第五章横断面设计道路横断面是指中线上各点的法向切面，由横断面设计线和地面线构成。设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡带、及取土堆、弃土堆、环境保护设施。符合《标准》兼顾农田建设（排水沟），节约用地拦截、排出地面水和地下水。沿河线的弃方要求第一节道路横断面组成一、公路横断面组成路幅：路基顶面两路肩外侧边缘之间的部分。高等级道路：整体式断面分隔式断面插入高一级公路的横断面路幅布置：单幅双车道：整体式的供双向行车的双车道公路－－交通量较大,非机动车混入率高双幅多车道：高、一级公路，立交，全封闭，服务设施－－设计车速高、通行能力大单车道：车道宽度3.50m，设置错车道－－交通量小、地形复杂工程艰巨二、城市道路横断面组成机动车道行车道：非机动车道人行道、分隔带、绿带单幅路(一块板)：混合行驶，占地少，投资省，不利于安全，机动车交通量大而非机动车少－－？=40m、中小城市双幅路：分隔带，可设置绿化照明管线，机动车较多，非机动车少－－不宜采用，次要、郊区布置：三幅路：中间机动车道，两侧为非机动车道，利于交通、布置－－占地多，优先考虑，适用机动车、非机动车多（优先考虑）=40m四幅路：分隔带，最有利，占地多，适用机动车速度高－－交通量大，非机动车多，高速公路第二节行车道宽度一、双车道公路行车道宽度的确定•B单=(a+c)/2+x+y(图)•B双=a+c+2x+2y对高、一级公路采用3.75m车道行车图二、中央分隔带的行车道宽度(见p102)•一般：3.75m，3.50m•取消：高速公路交通量超过四车道容量时，其车道数可按双数增加，三车道公路，当交通量超过7000辆/日，其事故发生率比双车道公路大得多，且正面装车的恶性交通事故所占比例很大，而小于7000时，事故率要低。因此取消或未列入，只在极不平衡或上坡方向卡车数量多。三、城市道路的行车道宽度•V=40km/h•3.75m3.50m第三节路肩、分车带、路侧带与路缘石路基各组成部分：保护路面1.路肩：停放车辆、埋设管道增加视距、增加安全感增加美观人行道、非机动车道、警察的临时专用道。硬路肩：铺设的路肩，能承受汽车荷载的作用。土路肩：提供侧向余宽。对高速公路，现采用3.25或3.50m（四？），若采用2.5m会发生车辆碰撞事故。2、中间带：高、一级公路应设置中间带，一级至少应设分隔设施分隔车流：避免快速驶入，认错对向车道，减少中线交通阻力，避免调头。附属设施：设置标志牌，交通管理设施，可防眩，埋设管线，引导司机视线。分隔带：路缘石分界。路缘带：诱导视线，提供侧向余宽。宽度一般在2.50m～4.50m之间，极限采用3.00m及2.00m分隔带断面4.5，过渡段在回旋线全长若4.5m，应设在半径较大平曲线上3.路缘石：立式、斜式、曲线式4.路基宽度：一个横断面上两侧路肩边缘点间的宽度称路基宽度。一般值、变化值与原规范不同。5.路基边坡：路堤边坡:=20m时，稳定验算路堑边坡：抛物线美化边坡。6.边沟与截水沟边沟：为汇集并排除路面、路肩和边坡的水流，在路基两侧设置的水沟梯形：矩形：三角形：bh1:Dhb1:mh截水沟：为拦截并排除流向路基的地面水流，以避免对路基边坡冲刷等而设置的排水沟。7.取土坑和弃土堆取土坑：沿线取土坑集中取土坑弃土堆：不造成水土流失梯形取土堆8.公路用地：？路堤两侧排水沟外缘，排水沟、截水沟（路堤坡顶）外不小于1m（无排水沟则为路堤坡脚），此外，路堑坡顶截水沟外边缘(路堑坡顶）以外1m的范围。？9.路拱为利于路面排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，用百分率表示。但不利于行车、平衡；需要考虑路面平整度、透水性、当地自然条件等等。形式：直线型、抛物线型、折线型、混合型土路肩时要求比横披度增大1.0％－2.0％硬路基可稍大第四节平曲线加宽及过渡汽车行驶在曲线上，前后轮迹不同，且驾驶员保持在车道中心线上比较困难，因此，须要加宽（2.5m+余宽）。加宽设置图1、静态加宽：A^2＋(R-b)^2=R^2A^2-2Rb+b^2=0(b^2省略）b=A^2/2Rbn=NA^2/2Rb=(A1^2+A2^2)/2R静态加宽图2.动态加宽：(横向摆动值）b’＝0.05v/R^1/2内侧加宽内侧加宽：内侧美观，工程量小，也可两侧加宽。R250m时，可不加宽，单车道减办四级公路和山岭重丘区的三级公路采用1类，其他等级较高又有大型车辆行驶的公路2类，大型集装箱运输的鞍式列车行驶的公路3类，四级道路路基采用6.5m以上宽度时，加宽时路肩宽度=0.5m。3.加宽的过渡方式(1)直线过渡：bx＝Lx×b/L(图）简单，但内侧与行车轨迹不符，缓和段起终点有折曲，不够美观，用于二、三、四级公路。(2)高次抛物线过渡：bx＝(4R^3-3R^4)b或bx＝4R^3*b0=x=L/2bx=[1-4(1-R)^3]bL/2=x=L光滑美观，适用于高、一级公路。R(3)回旋线过渡：最理想的加宽过渡方式，符合行车轨迹，顺适、美观。(4)改进直线过渡(二次抛物线）(5)四级道路的加宽4.加宽长度：与缓和曲线、超高缓和段相适应，若均无，则渐变率为1：15且长度不小于10m。第五节超高超高：为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形式。超高缓和段和超高过渡段1、超高率的确定：最大：10％8％6％最小：路拱横坡度2、i值分配:I+u=V^2/127R右边V^2/127R为离心加速度，需用超高和横向力系数u为平衡，那么，需要明确I和u如何进行分配。分配图－画1的(1)与1/R成比例进行分配，在Rmin处到达imax实际由于小半径平曲线上实际车速教设计车速低，而在打半径曲线上接近设计车速，导致小半径曲线I过大，而打半径曲线I偏小，横向力过大。(2)超高增加，u＝0，超高达到imax后，u再增加到最大85％～90％车辆低于设计车速，15%~10%车辆超出设计车速，设计车速越低，超出越多，所以考虑设计车速，采用改进方法(3)进一步改进得方法(4),能一定程度上避免几种方法得缺点。分配图－画3.4的Rb＝VA^2/127imax对大半径曲线，横向力主要由超高来承担，随着R得减少，设置逐渐接近最大超高得曲线超高，此种情况对于大半径曲线更为有利。3、超高的过渡(若超高等于路拱横披，则直至与内侧横坡相等为止）(1)无中间带：绕中线内侧车道边缘ih新建工程绕中线旋转旧路改建工程绕外边缘旋转特殊设计(路容）(2)有中间带：绕中间带的中心线旋转=4.5m的公路绕中央分隔带边缘旋转通用绕各自行车道中线旋转车道数=4条4.超高缓和长度为了行车舒适，排水畅通，路容美观，须设置超高缓和段：Lc＝β△i/p超高过渡在回旋线全长范围内进行，若P过小，可布置在回旋线某一区段内，在2％0％，P=1/330。四级公路应设置超高缓和段，对线形设计有要求二次抛物线。(P115)5.超高形成过程：准备阶段、双坡阶段、旋转阶段。(1)准备阶段：提肩，Lo＝1～2m，将路肩横坡提高至与路面同坡。(2)双坡阶段：路面内侧不动，外侧绕中线旋转至与内侧同坡，所需的路线长度为Xo。P=B*ih/Lc=B/2*2iG/X0X0=Lc*ih/iG(3)旋转阶段：单向横坡后，整个路面绕内边缘线旋转，直至缓和终点，同时，路面达到ih。HYZHRL0x0全超高断面临界断面起始断面正常断面6.超高值的计算：为了便于施工，常采用路中线、路基、路面边缘相对于路基设计高程的相对高差来控制。h中＝B/2*iG+bJiJ绕路面边缘的超高值计算(1)圆曲线上外缘hc=bJiJ+(bj+B)*ih中线hc’=bJiJ+B/2*ih内缘hc’’=bJiJ-(bJ+b)ihiGijijiGbjbjBiniGbJBbJb(2)超高缓和段上的超高值计算A、x=x0时P=EG/x0=FG/x(图）x/x0=FG/EG=CA/AB=CA/[(B/2+Bj)-2iG)]CA=x/x0(B+2bJ)*iG外缘hex=x/x0*(B+2bJ)*iG+bJ(iJ-iG)中线hcx’=bJiJ+B/2*iG内缘hcx’’=bJiJ-(bJ+bx)iGbx=x/Lc*bbxbJBbJGEFBCAixB、xx0P=B*iG/Lc=B*ix/xix=x/Lc*ihhcx=(B+bJ)*x/Lc*ih+bJ*iGhcx’=B/2*x/Lc*ih+bJ*iJhcx’’=bJ*iJ-(bJ+bx)*x/Lc*ih7.横断面上超高值的计算(P115)8.超高设计图：旋转轴为横坐标，纵坐标为相对高程(p117)第六节路基土石方数量计算及调配是主要工程量，是评价公路测设质量的重要技术经济指标，编制公路概预算的基础，计算近似。1.横断面面积计算积距法：F=（公式）坐标法：F=（公式）2.土石方数量计算平均断面法：V＝1/2*(F1+F2)^2简易、常用棱台法：V＝1/3*(F1+F2)*Lc1+(1+(公式）精度高，计算机中采用若路面厚度较大，不能忽略。3.路基土石方调配确定填方土的来源，挖方弃土去向，计算土石方数量及运量等。先横后纵不跨沟调运，减少上坡运土原则：照顾运土方式综合考虑占地与移控作填回头曲线路段，上下线上方竖向调运土石方调运方式：土石方计算表调配法调查横向平衡经济运距纵向调配借、弃土运距复核横向运距＋纵向调运＋借方＝填土横向运距＋纵向调运＋弃方＝挖方挖方＋借方＝填方＋弃方4.调运计算经济运距：L经＝B/T＋L免平均运距：挖方体积中心至填方体积重心间的距离。超运距离？运量：总运量＝调配（土石方）方数×n计价土石方数量＝挖方数量＋借方数量