市政工程基礎(chǔ)知識說明

市政工程基礎(chǔ)知識第一節(jié)城市道路基礎(chǔ)知識一、城市道路的組成和特點（一）城市道路的組成1、車行道：供各種車輛行駛的路面部分?？煞譃闄C動車道和非機動車道。供帶有動力裝置的車輛（大小汽車、電車、摩托車等）行駛為機動車道，供無動力裝置的車輛（自行車、三輪車等）行駛的為非機動車道。2、人行道：人群步行的道路。包括地下人行通道和人行天橋。3、分隔帶（隔離帶）：是安全防護的隔離設(shè)施。防止車輛越道逆行的分隔帶設(shè)置在道路中線位置，將左右或上下行車道分開，成為中央分隔帶。4、排水設(shè)施：包括用于收集路面雨水的平式或立式雨水口（進水口）、支管、窨井等。5、交通輔助性設(shè)施：為組織指揮交通和保障維護交通安全而設(shè)置的輔助性設(shè)施。如：信號燈、標志牌、安全島、道路花壇、護攔、人行橫道線（斑馬線）分車道線及臨時停車場和公共交通車輛?？空镜取?、街面設(shè)施：為城市公用事業(yè)服務(wù)的照明燈柱、架空電線桿、消防栓、郵政信箱、清潔箱等。7、地下設(shè)施：為城市公用事業(yè)服務(wù)的給水管、污水管、煤氣管、通訊電纜、電力電纜等。（二）城市道路的特點城市道路與與公路相比，有以下特點：1、功能多樣、組成復(fù)雜、藝術(shù)要求高；2、車輛多、類型復(fù)雜、車速差異大；3、道路交叉口多，易發(fā)生交通阻塞和交通事故；4、城市道路需要大量附屬設(shè)施和交通管理設(shè)施；5、城市道路規(guī)劃、設(shè)計、施工的影響因素多；6、行人交通量大，交通吸引點多，使得車輛和行人交通錯綜復(fù)雜，機非相互干涉嚴重；7、城市道路規(guī)劃、設(shè)計政策性強，必須貫徹有關(guān)的方針和政策。二、道路的人類與技術(shù)標準（二）道路的分類道路的功能主要是為各種車輛和行人服務(wù)。道路因其所處位置、交通性質(zhì)及功能特點不同，主要可分為公路和城市道路兩大類。1、公路公路是聯(lián)系城、鎮(zhèn)和公礦基地、港口及集散地等，主要供汽車行駛，具備一定技術(shù)和設(shè)施的道路。我國公路根據(jù)其使用任務(wù)、性質(zhì)和適應(yīng)的交通量，按2003年交通部頒發(fā)的《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2003）（以下簡稱《標準》）中規(guī)定，把公路分為高速公路、一級公路、二級公路、三級公路和四級公路五個等級。高速公路為具有特別重要的政治、經(jīng)濟意義，專供汽車分向、分車道行駛并全部控制出入的干線公路。公路等級的選用，應(yīng)根據(jù)公路網(wǎng)的規(guī)劃。從全局出發(fā)，按照公路的使用任務(wù)、功能和遠景交通量綜合確定。2、城市道路城市道路是指城市內(nèi)部，供車輛和行人通行的具備一定技術(shù)條件和設(shè)施的道路。它是城市組織生產(chǎn)、安排生活、搞活經(jīng)濟、物質(zhì)流通所必須具備的條件，是連接城市各個功能分區(qū)和對外交通的紐帶。城市道路也為城市通風(fēng)、采光以及保持城市生活環(huán)境提供所需要的空間，并為城市防火、綠化提供通道和場地。我國城市道路根據(jù)其在道路系統(tǒng)中的地位、交通功能以及對沿線建筑物的服務(wù)功能及車輛車輛、行人進出頻度，國家建設(shè)部在1991年頒發(fā)的行業(yè)標準《城市道路設(shè)計規(guī)范》（CJJ37-90），把城市道路分為四十類十級。（1）快速路：在特大或大城市中設(shè)置，主要為城市中大量、長距離的快速交通服務(wù)；是聯(lián)系城市各個主要功能分區(qū)及為過境交通服務(wù)。快速路由于車速高、流量大，故采用分向、分車道，全立交、快速路兩側(cè)不應(yīng)設(shè)置吸引大量車流、人流的公共建筑物的出入口，兩側(cè)一般建筑物的進出口應(yīng)加以控制。（2）主干路是聯(lián)系城市中各功能分區(qū)（如工業(yè)區(qū)、生活區(qū)、文化區(qū)等）的干路，以交通功能為主，負擔(dān)城市的主要客、貨運交通，是城市內(nèi)部交通的大動脈。（3）次干路是城市中數(shù)量較多的一般交通道路。它與主干路組合成道路網(wǎng)，起集散交通的作用，兼有服務(wù)功能。（4）支路是城市中數(shù)量較多的一般交通道路。支路應(yīng)為次干路與街坊路的連接線，解決局部地區(qū)交通，以服務(wù)功能為主。（二）城市道路分級上述分類，除快速路外，每類道路按照所在城市的規(guī)模、設(shè)計交通量、地形等分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。大城市應(yīng)采用各類道路中的Ⅰ級標準；中等城市應(yīng)采用Ⅱ級標準；小城市應(yīng)采用Ⅲ級標準。城市道路按照道路的橫向布置可分為四類。如下表：道路類別車輛行駛情況適用范圍單幅路機動車與非機動車車混合行駛用于交通量不大的的次干路、支支路雙幅路分流向，機、非混混合行駛機動車交通量較大大，非機動車車交通量較小小的主干路、次次干路三幅路機動車與非機動車車分道行駛機動車與非機動車車交通量均較較大的主干路路、次干路四幅路機動車與非機動車車分流向分道道行駛機動車交通量大，車車速高；非機機動車多的快快速路，主干干路城市道路的主要技術(shù)指標總匯快速路主干路次干路支路ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ設(shè)計車速（km//h）8060605050404030504040303020403030202020最小半徑(m)25015015010010070401004020403020推薦半徑(m)400300300200150200858540不設(shè)超高半徑(mm)10006006004003004001507015070平曲線最小長度((m)14010010085708550405040圓曲線最小長度((m)70505040354025202520緩和曲線最小長度度(m)70505045354525202520最大超高橫坡(%%)644422停車視距(m)1107070604060302030最大縱坡(%)6778979999合成縱坡(%)76.56.56.576.5787縱坡限制長度(mm)400300300200300縱坡最小長度(mm)29017017014011014085608560凸型豎曲線最小半半徑(m)300012001200900400900250100250100凹型豎曲線最小半半徑(m)180010001000700450700250100250100豎曲線最小長度((m)70505040354025202520（三）道路的分類與分級道路面是供車輛直接行駛的部分，是整條道路的一個很重要的組成內(nèi)容，它直接影響車輛的行駛速度、運輸成本、行車安全和舒適程度。路面工程在整個道路造價中占有相當?shù)谋戎兀虼?，合理安排好路面建設(shè)，講究科學(xué)，對延長道路的使用年限、降低運輸成本、發(fā)揮投資效益具有十分重要的意義。1、路面分類（1）路面按力學(xué)特征可分為下列兩種類型1）柔性路面。主要包括用各種基層（水泥混凝土除外）和各類瀝青面層、碎（礫）石面層、塊料面層所組成的路面結(jié)構(gòu)。柔性路面在荷載作用下所產(chǎn)生的彎沉變形較大，路面結(jié)構(gòu)本身抗彎拉強度低，車輪荷載通過各結(jié)構(gòu)層向下傳遞到土基，使土基受到較大的單位壓力，因而土基的強度、剛度和穩(wěn)定性對路面結(jié)構(gòu)整體強度有較大影響。2）剛性路面。主要指用水泥混凝土作面層或基層的路面結(jié)構(gòu)。水泥混凝土的強度，比其他各種路面要高的多，它的彈性模量也較其他各種路面材料大，故呈現(xiàn)較大的剛性。水泥混凝土路面板在車輪荷載作用下的垂直變形極小，荷載通過混凝土板體的擴散分布作用，傳遞到地基上的單位壓力要較柔性路面小的多。（2）路面按材料和施工方法可分為五大類1）碎（礫）石類。用碎（礫）石按嵌齊原理或最佳級配原理配料鋪壓而成的路面。一般做面層、基層。2）結(jié)合材料穩(wěn)定類。攙加各種結(jié)合料，使各種土、碎（礫）石混合料或工業(yè)廢渣的性質(zhì)改善，成為具有較高強度和穩(wěn)定性的材料，經(jīng)鋪壓而成的路面?？捎米骰鶎印|層。3）瀝青類。在礦質(zhì)材料中，以各種方式摻入瀝青材料修筑而成的路面?？捎米髅鎸踊蚧鶎?。4）水泥混凝土類。以水泥湖水合成水泥漿為結(jié)合料、碎（礫）石為骨料、砂為填充料，經(jīng)拌合、攤鋪、振搗和養(yǎng)護而成的路面，通常用作面層，也可作基層。5）塊料類。用整齊、半整齊塊石或預(yù)制水泥混凝土塊鋪砌，并用砂嵌縫后輾壓而成的路面，用作面層。2、路面分級。路面的技術(shù)等級主要是按面層的使用品質(zhì)來劃分的，并與道路的等級、交通量相適應(yīng)，目前我國的道路分為四個等級：（1）高級路面。它包括由瀝青混凝土、水泥混凝土、廠拌瀝青碎石、整齊石或條石等材料所組成的路面。這類路面的結(jié)構(gòu)強度高，使用壽命長，適應(yīng)的交通量大，平整無塵，能保證行車的平穩(wěn)和較高的車速；路面建成后，養(yǎng)護費用較省，運輸成本低。目前，我國城市道路和高等級道路一般都采用高級路面形式。（2）次高級路面。它包括由瀝青灌入式、路拌瀝青碎（礫）石、瀝青表面處理治和半整齊塊石等材料所組成的路面，與高級路面相比，其使用品質(zhì)稍差，使用壽命較短，造價較低。（3）中級路面。它包括泥結(jié)或級配碎（礫）石、不整齊塊石和其他粒料等材料所組成的路面，它的強度低，使用期限短，平整度差，易揚塵，行車速度不高，適應(yīng)的交通量較小，且維修工作量大，運輸成本也較高。（4）低級路面。它包括由各種粒料或當?shù)夭牧蠈⑼辽约痈纳坪笏纬傻穆访?，如煤渣土、礫石土、沙礫土等。它的強度低，水穩(wěn)定性和平整度均較差，易揚塵，交通量小，車速低，行車條件差，養(yǎng)護工作量大，運輸成本很高。三、城市道路網(wǎng)的基本知識城市道路網(wǎng)在平面上的表現(xiàn)形式為平面幾何圖形，是城市總平面的骨架，各條道路彼此相互配合，把城市的各部分有機地聯(lián)系起來。我過現(xiàn)有城市道路網(wǎng)的形式是在一定的歷史條件下，結(jié)合當?shù)氐淖匀画h(huán)境，適應(yīng)當時的政治、經(jīng)濟、文化發(fā)展與交通運輸需要逐步演變過來的。目前現(xiàn)有的道路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式主要有四種類型：方格網(wǎng)式、環(huán)行放射式、自由式和混合式。（一）方格網(wǎng)式道路網(wǎng)又稱棋盤式道路系統(tǒng)。是道路網(wǎng)中最常見的一種。其干道相互平行，間距約為800-1000m，平行于干道之間布置次要道路，將用地分為大小合適的街坊。多適用于地勢平坦的中小城市或大城市的局部地區(qū)。我國一些古城的道路系統(tǒng)，多采用這種軸線對稱的方格形。如北京舊城、西安、洛陽、太原、開封、福州、蘇州等均屬于方格網(wǎng)式道路。方格網(wǎng)式道路系統(tǒng)的優(yōu)點是布置整齊，有利于建筑布置和方向識別；道路定線方便；交通組織方便、靈活，不易造成市中心交通壓力過重。其缺點是對角線交通不方便，非直線系數(shù)（即度系數(shù)）較大（1.27-1.4），使市內(nèi)兩點間的行程增加，交通工具的使用效能降低。（二）環(huán)行放射式道路網(wǎng)環(huán)行放射式是由市中心向外輻射路線，四周以環(huán)路溝通。多為舊城市向外發(fā)展而成，有利于市中心對外交通聯(lián)系。多適用于大城市和特大城市。環(huán)形放射式道路系統(tǒng)的優(yōu)點是中心區(qū)與各區(qū)以及市區(qū)與郊區(qū)都有短捷的交通聯(lián)系，非直線系數(shù)?。?.1～1.2）。缺點是交通組織不如方格網(wǎng)靈活，街道劃分不靈活規(guī)則，很容易造成市中心交通壓力過重、交通集中。為消除這些缺點，分散市中心交通，可以布置兩個或兩個以上的市中心，也可以根據(jù)交通情況，將某些放射干道置于二環(huán)路或三環(huán)路，以減輕對市中心的負擔(dān)。（三）自由式道路網(wǎng)自由式道路系統(tǒng)多以結(jié)合地形為主，路線布置依據(jù)城市地形起伏而無一定的幾何圖形。我國很多山丘城市地形起伏大，道路選線時為減小坡度，常沿山麓或河岸布設(shè)。自由式道路系統(tǒng)的布設(shè)優(yōu)點是能充任結(jié)合自然地形，適當節(jié)約工程造價，先行流暢，自然活潑；缺點是城市中不規(guī)則街坊多，建筑用地分散、非直線系數(shù)大。適用于自然地形條件復(fù)雜的區(qū)域和小城市。（四）混合式道路系統(tǒng)混合式道路系統(tǒng)也稱為綜合式道路系統(tǒng)，是以上三種形式的組合。所以，要合理規(guī)劃，充分吸引其各式的優(yōu)點，組合成一種較合理的形式。目前我國大多數(shù)大城市采用方格網(wǎng)式和環(huán)行放射式的混合式。如北京、上海、南京、合肥等城市在保留原有舊城方格網(wǎng)式的基礎(chǔ)上，為減少市中心的交通壓力而設(shè)置了環(huán)路或輻射路。四、行車對道路的影響行車對路面的作用可分為：車輛荷載作用于路面的垂直力；由于車輛的制動、加速、轉(zhuǎn)向等形成的水平力f；由于路面高低不平、汽車的振動而形成的沖擊力和振動力。車輛通過車輪傳遞給路面的垂直力是根據(jù)車輛的總重和車輪輪軸所分擔(dān)的重量而確定的，汽車前軸為被動輪，后軸為驅(qū)動輪。在荷載分布上，前輪一般為車重的1/4～1/3，后軸為2/3～3/4。車輪傳遞給路面的單位垂直壓力大致與汽車輪胎內(nèi)壓相等，一般為0.4～0.7MPa。垂直力的大小由汽車類型和荷載決定，它的主要作用是使路面產(chǎn)生垂直變形使路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生彎曲變形。在路面強度不足時，則會使底部拉裂而破壞。汽車對路面的作用力可分為靜力和動力兩種，停駛狀態(tài)作用力可視為靜力，其余狀態(tài)皆可視為動力。動力作用具有瞬時性，即在瞬時內(nèi)，作用力還來不及傳遞到更深的位置就消失了，與靜力作用相比其值很小，而路面由于不平整而導(dǎo)致汽車顛簸所產(chǎn)生的沖擊力與動力作用產(chǎn)生的影響力正好抵消，故在瀝青路面設(shè)計中，沖擊力與瞬時動力兩個因素均不考慮。第二節(jié)城市道路線形組合城市道路的線形設(shè)計是指路線立體形狀及其相關(guān)諸因素的綜合設(shè)計。它通過道路的橫斷面設(shè)計、道路的平面設(shè)計、道路的縱斷面設(shè)計三個方面把設(shè)計成果反映出來，即通常成為道路平、縱、橫設(shè)計，三者既相互制約又相輔相成。在道路的線形設(shè)計中，橫斷面是矛盾的主要方面。所以，一般都是先做橫斷面設(shè)計，然后再做平面和縱斷面設(shè)計。一、道路橫端面基本知識道路橫斷面，在直線段上是垂直于道路中心線方向的斷面，而在平曲線段上則是通過切點并垂直于其切線方向的斷面。城市道路的橫斷面設(shè)計必須在城市總體規(guī)劃中確定的規(guī)劃紅線范圍內(nèi)進行。紅線之間的寬度即道路用地范圍，也稱為道路的總寬度或稱規(guī)劃路幅。道路紅線是一個法定邊界線，它是道路工程的設(shè)計依據(jù)，和是城市公用設(shè)施各項管線工程的用地依據(jù)。城市道路的橫斷面由人行道、車行道、綠化帶、分割帶等部分組成。公路的橫斷面由車行道、路肩、邊溝、邊坡、分割帶等部分組成。根據(jù)道路功能和紅線寬度的不同，它們之間可有各種不同形式的組合。橫斷面設(shè)計應(yīng)根據(jù)道路等級、道路性質(zhì)和紅線寬度以及有關(guān)交通資料，確定道路各組成部分的寬度，并給予合理布置。首先要保證車輛和行人的交通安全和暢通；其次必須滿足路面排水和綠化、地面桿線、地線管線等公用設(shè)施布置的工程技術(shù)要求；第三，橫斷面的布置應(yīng)與道路功能、沿街建筑物性質(zhì)、沿線地形相協(xié)調(diào)；第四，應(yīng)做到節(jié)約用地、降低造價，多方案比較，并考慮近遠期規(guī)劃與建設(shè)的結(jié)合、過渡。橫斷面設(shè)計要根據(jù)路線在平面、里面上的特點，從實際出發(fā)，綜合考慮。在設(shè)計中，規(guī)劃紅線寬度、道路功能、交通組織