横断面设计-横断面组成、车道宽度
(2010-11-23 08:39:10)
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截水沟横断面行车道路基交通量教育 |
分类: 土木工程 |
第一节 概述
公路横断面图:公路中线的法线方向剖面图。它是由横断面设计线和横断面地面线所围成的图形。公路横断面设计线一般包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道、取土坑、弃土堆和环境保护等设施。
公路横断面设计:根据行车对公路的要求,结合当地的地形、地质、气候、水文等自然因素,确定横断面的形式、各组成部分的位置和尺寸。
公路横断面设计的目的:保证足够的断面尺寸、强度和稳定性,使之经济合理,同时为路基土石方工程数量计算、公路的施工和养护提供依据。
道路横断面图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、截水沟、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、绿带、分车带等。高速公路和一级公路上还有变速车道、爬坡车道等。而横断面中的地面线是表征地面起伏变化的那条线,它是通过现场实测或由大比例尺地形图、航测像片、数字地面模型等途径获得的。路线设计中所讨论的横断面设计只限于与行车直接有关的那一部分,即各组成部分的宽度、横向坡度等问题,所以有时也将路线横断面设计称作“路幅设计”。
第二节 道路横断面组成
一、标准横断面
路基标准横断面:交通部根据设计交通量、交通组成、设计车速、通行能力和满足交通安全的要求,按公路等级、断面的类型、路线所处地形规定的路基横断面各组成部分横向尺寸的行业标准。
高速公路和一级公路的路基横断面上下行用中央分隔带分开,其横断面由行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道、变速车道等组成。
二、三、四级公路的路基横断面由行车道、路肩以及错车道组成。
我国《公路工程技术标准》规定路基宽度、行车道宽度见下表:
公路等级高速公路、一级公路
设计速度(km/h)120 100 80
80 60
车道数8 6 4 8 6 4 6 4 4
路基宽度
(m)一般值 45.00 34.00 28.00 44.00 33.50 26.00 32.00 24.50 23.00
最小值 42.00 --- 26.00 41.00 --- 24.00 --- 21.50 20.00
公路等级二级公路、三级公路、四级公路
设计速度(km/h)80 60 40 30 20
车道数2 2 2 2 2或1
路基宽度
(m)一般值 12.00 10.00 8.50 7.50 6.5
(双车道)4.5
(单车道)
最小值 10.00 8.50 --- ---
一般情况下采用表中的“一般值”,只有在地形特别困难和其他特殊情况限制时,局部路段才能使用“变化值”。
二、典型横断面
路堤:高于原地面的填方路基。
路堑:低于原地面的挖方路基。
半填半挖:在一个断面内,一部分要填、另一部分要挖的路基。
典型横断面:是指在公路设计中经常被采用的路堤、路堑、半填半挖等基本断面形式及其派生的一系列类似的断面形式。
(一)一般路堤
主要有两种形式:
一般路堤:路基填土高度小于 20m大于0.5m的路堤;
矮路堤:路基填土高度小于 0.5m 的路堤,矮路堤必须在边坡坡脚处设计边沟。
施工时应注意:
当地面横坡度不陡于1∶5 时,可以直接填筑路基,地基可不予处理;
当地面横坡度陡于1∶5 时,地基必须挖成台阶,台阶宽度不小于 1m ,台阶的底面应向内倾斜2%~4%,台阶的高度,填土时视分层填筑的高度而定,一般每层不大于 0.5m ;
当地面横坡度陡于1∶2 时,除地基应挖成台阶外,还应设置支挡工程。
(二)一般路堑
形式:路基挖方深度小于20m,一般地质条件下的路堑。
路堑路段均应设置边沟,边沟断面可根据土质情况采用梯形、矩形或三角形等。
为拦截上侧地面迳流以保证边坡的稳定,应在坡顶外至少5m处设置截水沟。
(三)半填半挖路基
在山坡路段常采用半填半挖断面,以降低工程造价;该断面是路堤和路堑的结合形式,填方部分应按路堤的要求填筑,挖方部分应按路堑的要求设计。
(四)陡坡路基
在山区地面横坡较陡时,通常采用的形式。
护肩路基:当地面横坡较陡,填土高度不大但坡脚太远不宜填筑时,可采用护肩路基。
砌石路基或挡土墙路基:当地面横坡太陡,或填土高度较大坡脚难以填筑,可采用砌石路基或挡土墙路基,砌石路基可用干砌片石或浆砌片石支挡构造物,能支挡填方稳定路基,它与挡土墙不同的是,砌体与路基几乎成为一个整体,而挡土墙不依靠路基也能独立稳定。挡土墙、护墙的断面尺寸要进行稳定性验算确定。
护脚路基:当陡坡路基填方坡脚伸的较远且不稳定,或坡脚占用耕地时,可采用护脚路基。护脚的尺寸要根据土压力的大小来确定。
矮墙路基:当挖方边坡土质松散易产生碎落时,可采用矮墙路基,矮墙路基与护肩路基相似,但外墙的墙面坡度可采用1∶0.3~1∶0.5。当挖方边坡地质不良可能发生滑塌时,可采用挡土墙等支挡工程。
沿河路基:为桥头引道、河滩路堤常采用的形式,路基的高度要考虑设计洪水位;路堤的浸水部分的边坡,可采用1∶2 ,并视水流情况采取加固措施,如植草、铺草皮、干砌或浆砌片石等。
利用挖渠土填筑路堤:为与当地农田水利建设相结合的常用的形式;
三、附属设施
(一)取土坑
取土坑分路侧取土和路外集中取土两种:
1.路侧取土:
取土坑的位置:当地面横坡不大于1∶10 的平坦的地区,可在路基两侧设置取土坑;当地面横坡大于1∶10 的平坦的地区,取土坑最好设置在地势较高的一侧,这样取土坑可兼作截水沟。
取土坑的深度和宽度:应根据所取土的数量、施工方法和排水的要求而定。
取土坑的边坡坡度:一般内侧边坡可采用1∶1.5,外侧边坡不陡于1∶1 。
取土坑的纵坡:取土坑的底面纵坡应不小于 0.3%以利排水,同时取土坑的出水口处的坑底标高应不低于所流入的桥涵进口的标高。
2.路外集中取土:应尽量设在荒山、荒地和地势较高的山地上。
(二)弃土堆
1.位置的选择:弃土堆通常选择路堑下方荒地或低洼处;当地面横坡小于1∶5 时,可在路堑两侧设置。
2.外形:弃土堆的形状应规则整齐,顶宽视弃土数量而定,顶面有2%的向外横坡,高度一般不超过 3m ,边坡不陡于 1∶1.5 。
四、路幅的构成
单幅:二、三、四级公路
双幅:高速、一级公路
路幅是指公路路基顶面两路肩外侧边缘之间的部分。等级高、交通量大的公路(如高速公路,一级公路),通常是将上、下行车辆分开。分隔的方式有两种:一种是用分隔带分隔,另一种是将上、下行车道放在不同的平面上加以分隔。前者称作整体式断面,后者称作分离式断面。整体式断面包括行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道等组成部分。下设分隔带的整体式断面(如汽车专用二级公路和二、三、四级公路)包括行车道、路肩以及错车道等组成部分。城郊混合交通量大,实行快、慢车道分开的路段,其横断面组成可能还有人行道、自行车道等,应根据实际情况选用。
公路的直线段和小半径曲线段其宽度有所不同,在小半径曲线上,路幅宽度还包括行车道加宽的宽度。
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。直线路段的路面为中间高、两边低呈双向倾斜,称作路拱。小半径曲线上为了抵消离心力,路面作成向弯道内侧倾斜的单一横坡,称作超高。
五、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。这类公路在我国公路总里程中占的比重最大。汽车专用二级路、一般二级路、三级路和一部分四级路均属这一类,这类公路适应的交通量范围大,最高达7000辆/昼夜。行车速度可从20km/h至80km/h。在这种公路上行车,只要各行其道、视距良好,车速一般都不会受影响。但当交通量很大,非机动车混入率高、视距条件又差时,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。
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。有些分离式路基为了利用地形或处于风景区等原因甚至作成两条独立的单向行车的道路。
这种类型的公路的设计车速高、通行能力大,每条车道能担负的交通量比一条双车道公路的还多,而且行车顺适、事故率低。我国《标准》中的高速公路和一级汽车专用公路即属此种类型。高速公路和一级汽车专用公路的主要差别在是否全立交和全封闭以及各种服务设施、安全设施、环境美化等方面的完备程度。这类公路占地多、造价高,只有在公路网中具有非常重要的政治、经济意义,远景交通量很大时才修建,假如近期交通量不是很大,则应采取分期修建的办法,先建一幅供双向行车使用,当条件具备时再建另外一幅。
3.单车道
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,我国《标准》中的山区四级公路路基宽度为4.50m,路面宽度为3.50m者就是属于此类。此类公路虽然交通量很小,但仍然会出现错车和超车。为此,应在不大于300m的距离内选择有利地点设置错车道,使驾驶人员能够看到相邻两错车道驶来的车辆。错车道处的路基宽度≥6.5m,有效长度≥20m,错车道的尺寸规定如图5-3。
第三节 行车道宽度
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。
行车道宽度应该满足车辆行驶的需要,双车道公路应满足错车、超车行驶所必须的余宽,四车道公路应满足车辆并列行驶所需的宽度。
公路的一条行车带内一般包括两条以上的车道。高速公路和一级公路有四条以上的车道,以中央分隔带将上、下行车辆分开或作成分离式路基,每侧再划分快车道和慢车道,城市道路的横断面布置与公路有较大区别,如城市道路行车道两侧有高出路面的路缘石,而公路两侧则是有与路面齐平的且有一定宽度的路肩。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加以分析,探讨行车道宽度的确定方法。
(一)一般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。根据第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。但是,错车或超车所必须的余宽,因车速和交通量的大小而异,要想确定一个完全合理的数值是不容易的,因此,采用实验的方法结合使用经验来确定。
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,如图5.5。
高速公路、一级公路平原微微丘区采用3.75m的车道,这主要是考虑:计算行车速度高,远景交通量大,特别是我国载重汽车混入率高。同时,也参考了德国、法国的高速汽车公路,意大利的太阳公路、日本的高速公路、东欧各国的一级公路、英国和加拿大的高速公路,其车道均为3.75m。美国各州公路的工作者协会认为,各级公路合乎理想的车道宽度为3.66(12ft),不宜大于3.97m(13ft)。近年来美国有的城市将行车道度减为3.35m(11ft)甚至3.05m(10ft)。
四级公路为单车道公路,按照各地的意见和量测行车道验证,3.5m即可满足要求。
(二)有中央分隔带的行车道宽度
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5-6所示。
车速、交通组成和大型车的混入率对行车道宽度的确定有较大的影响。根据实地观测,得出下列关系式:
S=0.0103V1+0.56
D=0.000066(V22-V12)+1.49
M=0.0103V2+0.46
式中:S——后轮外缘与车道外侧之间的安全间隙(m);
D——两汽车后轮外缘之间的安全间隙(m);
M一一后轮外缘与车道内侧之间的安全间隙(m);
V1、V2——分别为被超车与超车的车速。
则单侧行车带道度:
B=S+D+M+a1+a2
式中:a1、a2为汽车后轮外缘间距,对于普通车a=1.60m,大型车a=2.30m。
根据上式计算结果得出下列结论: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3.50m。
当高速公路的交通量超过四个车道的容量时,其车道数可按双数增加。
公路横断面图:公路中线的法线方向剖面图。它是由横断面设计线和横断面地面线所围成的图形。公路横断面设计线一般包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道、取土坑、弃土堆和环境保护等设施。
公路横断面设计:根据行车对公路的要求,结合当地的地形、地质、气候、水文等自然因素,确定横断面的形式、各组成部分的位置和尺寸。
公路横断面设计的目的:保证足够的断面尺寸、强度和稳定性,使之经济合理,同时为路基土石方工程数量计算、公路的施工和养护提供依据。
道路横断面图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、截水沟、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、绿带、分车带等。高速公路和一级公路上还有变速车道、爬坡车道等。而横断面中的地面线是表征地面起伏变化的那条线,它是通过现场实测或由大比例尺地形图、航测像片、数字地面模型等途径获得的。路线设计中所讨论的横断面设计只限于与行车直接有关的那一部分,即各组成部分的宽度、横向坡度等问题,所以有时也将路线横断面设计称作“路幅设计”。
第二节
一、标准横断面
路基标准横断面:交通部根据设计交通量、交通组成、设计车速、通行能力和满足交通安全的要求,按公路等级、断面的类型、路线所处地形规定的路基横断面各组成部分横向尺寸的行业标准。
高速公路和一级公路的路基横断面上下行用中央分隔带分开,其横断面由行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道、变速车道等组成。
二、三、四级公路的路基横断面由行车道、路肩以及错车道组成。
我国《公路工程技术标准》规定路基宽度、行车道宽度见下表:
公路等级
设计速度(km/h)
车道数
路基宽度
(m)
公路等级
设计速度(km/h)
车道数
路基宽度
(m)
(双车道)
(单车道)
一般情况下采用表中的“一般值”,只有在地形特别困难和其他特殊情况限制时,局部路段才能使用“变化值”。
二、典型横断面
路堤:高于原地面的填方路基。
路堑:低于原地面的挖方路基。
半填半挖:在一个断面内,一部分要填、另一部分要挖的路基。
典型横断面:是指在公路设计中经常被采用的路堤、路堑、半填半挖等基本断面形式及其派生的一系列类似的断面形式。
(一)一般路堤
主要有两种形式:
一般路堤:路基填土高度小于 20m大于0.5m的路堤;
矮路堤:路基填土高度小于 0.5m 的路堤,矮路堤必须在边坡坡脚处设计边沟。
施工时应注意:
当地面横坡度不陡于1∶5 时,可以直接填筑路基,地基可不予处理;
当地面横坡度陡于1∶5 时,地基必须挖成台阶,台阶宽度不小于 1m ,台阶的底面应向内倾斜2%~4%,台阶的高度,填土时视分层填筑的高度而定,一般每层不大于 0.5m ;
当地面横坡度陡于1∶2 时,除地基应挖成台阶外,还应设置支挡工程。
(二)一般路堑
形式:路基挖方深度小于20m,一般地质条件下的路堑。
路堑路段均应设置边沟,边沟断面可根据土质情况采用梯形、矩形或三角形等。
为拦截上侧地面迳流以保证边坡的稳定,应在坡顶外至少5m处设置截水沟。
(三)半填半挖路基
在山坡路段常采用半填半挖断面,以降低工程造价;该断面是路堤和路堑的结合形式,填方部分应按路堤的要求填筑,挖方部分应按路堑的要求设计。
(四)陡坡路基
在山区地面横坡较陡时,通常采用的形式。
护肩路基:当地面横坡较陡,填土高度不大但坡脚太远不宜填筑时,可采用护肩路基。
砌石路基或挡土墙路基:当地面横坡太陡,或填土高度较大坡脚难以填筑,可采用砌石路基或挡土墙路基,砌石路基可用干砌片石或浆砌片石支挡构造物,能支挡填方稳定路基,它与挡土墙不同的是,砌体与路基几乎成为一个整体,而挡土墙不依靠路基也能独立稳定。挡土墙、护墙的断面尺寸要进行稳定性验算确定。
护脚路基:当陡坡路基填方坡脚伸的较远且不稳定,或坡脚占用耕地时,可采用护脚路基。护脚的尺寸要根据土压力的大小来确定。
矮墙路基:当挖方边坡土质松散易产生碎落时,可采用矮墙路基,矮墙路基与护肩路基相似,但外墙的墙面坡度可采用1∶0.3~1∶0.5。当挖方边坡地质不良可能发生滑塌时,可采用挡土墙等支挡工程。
沿河路基:为桥头引道、河滩路堤常采用的形式,路基的高度要考虑设计洪水位;路堤的浸水部分的边坡,可采用1∶2 ,并视水流情况采取加固措施,如植草、铺草皮、干砌或浆砌片石等。
利用挖渠土填筑路堤:为与当地农田水利建设相结合的常用的形式;
三、附属设施
(一)取土坑
取土坑分路侧取土和路外集中取土两种:
1.路侧取土:
取土坑的位置:当地面横坡不大于1∶10 的平坦的地区,可在路基两侧设置取土坑;当地面横坡大于1∶10 的平坦的地区,取土坑最好设置在地势较高的一侧,这样取土坑可兼作截水沟。
取土坑的深度和宽度:应根据所取土的数量、施工方法和排水的要求而定。
取土坑的边坡坡度:一般内侧边坡可采用1∶1.5,外侧边坡不陡于1∶1 。
取土坑的纵坡:取土坑的底面纵坡应不小于 0.3%以利排水,同时取土坑的出水口处的坑底标高应不低于所流入的桥涵进口的标高。
2.路外集中取土:应尽量设在荒山、荒地和地势较高的山地上。
(二)弃土堆
1.位置的选择:弃土堆通常选择路堑下方荒地或低洼处;当地面横坡小于1∶5 时,可在路堑两侧设置。
2.外形:弃土堆的形状应规则整齐,顶宽视弃土数量而定,顶面有2%的向外横坡,高度一般不超过 3m ,边坡不陡于 1∶1.5 。
四、路幅的构成
单幅:二、三、四级公路
双幅:高速、一级公路
路幅是指公路路基顶面两路肩外侧边缘之间的部分。等级高、交通量大的公路(如高速公路,一级公路),通常是将上、下行车辆分开。分隔的方式有两种:一种是用分隔带分隔,另一种是将上、下行车道放在不同的平面上加以分隔。前者称作整体式断面,后者称作分离式断面。整体式断面包括行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道等组成部分。下设分隔带的整体式断面(如汽车专用二级公路和二、三、四级公路)包括行车道、路肩以及错车道等组成部分。城郊混合交通量大,实行快、慢车道分开的路段,其横断面组成可能还有人行道、自行车道等,应根据实际情况选用。
公路的直线段和小半径曲线段其宽度有所不同,在小半径曲线上,路幅宽度还包括行车道加宽的宽度。
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。直线路段的路面为中间高、两边低呈双向倾斜,称作路拱。小半径曲线上为了抵消离心力,路面作成向弯道内侧倾斜的单一横坡,称作超高。
五、路幅布置类型
1.单幅双车道
2.双幅多车道
3.单车道
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,我国《标准》中的山区四级公路路基宽度为4.50m,路面宽度为3.50m者就是属于此类。此类公路虽然交通量很小,但仍然会出现错车和超车。为此,应在不大于300m的距离内选择有利地点设置错车道,使驾驶人员能够看到相邻两错车道驶来的车辆。错车道处的路基宽度≥6.5m,有效长度≥20m,错车道的尺寸规定如图5-3。
第三节
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。
行车道宽度应该满足车辆行驶的需要,双车道公路应满足错车、超车行驶所必须的余宽,四车道公路应满足车辆并列行驶所需的宽度。
公路的一条行车带内一般包括两条以上的车道。高速公路和一级公路有四条以上的车道,以中央分隔带将上、下行车辆分开或作成分离式路基,每侧再划分快车道和慢车道,城市道路的横断面布置与公路有较大区别,如城市道路行车道两侧有高出路面的路缘石,而公路两侧则是有与路面齐平的且有一定宽度的路肩。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加以分析,探讨行车道宽度的确定方法。
(一)一般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。根据第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。但是,错车或超车所必须的余宽,因车速和交通量的大小而异,要想确定一个完全合理的数值是不容易的,因此,采用实验的方法结合使用经验来确定。
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,如图5.5。
高速公路、一级公路平原微微丘区采用3.75m的车道,这主要是考虑:计算行车速度高,远景交通量大,特别是我国载重汽车混入率高。同时,也参考了德国、法国的高速汽车公路,意大利的太阳公路、日本的高速公路、东欧各国的一级公路、英国和加拿大的高速公路,其车道均为3.75m。美国各州公路的工作者协会认为,各级公路合乎理想的车道宽度为3.66(12ft),不宜大于3.97m(13ft)。近年来美国有的城市将行车道度减为3.35m(11ft)甚至3.05m(10ft)。
四级公路为单车道公路,按照各地的意见和量测行车道验证,3.5m即可满足要求。
(二)有中央分隔带的行车道宽度
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5-6所示。
车速、交通组成和大型车的混入率对行车道宽度的确定有较大的影响。根据实地观测,得出下列关系式:
M=0.0103V2+0.46
式中:S——后轮外缘与车道外侧之间的安全间隙(m);
V1、V2——分别为被超车与超车的车速。
则单侧行车带道度:
式中:a1、a2为汽车后轮外缘间距,对于普通车a=1.60m,大型车a=2.30m。
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