高速公路概論課件：線路幾何設(shè)計(jì)-橫斷面設(shè)計(jì)

目

錄4.3

高速公路立體交叉設(shè)計(jì)1、公路橫斷面圖即：公路中線的法線方向剖面圖。它是由橫斷面設(shè)計(jì)線和橫斷面地面線所圍成的圖形。公路橫斷面設(shè)計(jì)線一般包括行車道、路肩、分隔帶、

邊溝、邊坡、截水溝、護(hù)坡道、取土坑、棄土堆和環(huán)境保護(hù)等設(shè)施。4.2.3

高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—設(shè)計(jì)概述2、公路橫斷面設(shè)計(jì)根據(jù)行車對公路的要求，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦?、地質(zhì)、氣候、水文等自然因素，確定橫斷面的形式、各組成部分的位置和尺寸以及路基土石方的計(jì)算與調(diào)配。3、公路橫斷面設(shè)計(jì)的目的保證足夠的斷面尺寸、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使之經(jīng)濟(jì)合理，同時為路基土石方工程數(shù)量計(jì)算、公路的施工和養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。4.2.3

高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—設(shè)計(jì)概述(2)高速公路和一級公路的路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面高速公路和一級公路的路基橫斷面上下行用中央分隔帶分開，其橫斷面由行車道、中間帶、路肩以及緊急停

車帶、爬坡車道、變速車道等組成。4.2.3

高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成a)高速公路、一級公路一般整體式斷面形式1、標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(1)路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的含義交通部根據(jù)設(shè)計(jì)交通量、交通組成、設(shè)計(jì)車速、

通行能力和滿足交通安全的要求，按公路等級、斷面的類型、路線所處地形規(guī)定的路基橫斷面各組成部分橫向尺寸的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。4.2.3

高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成b)高速公路、一級公路一般分離式斷面形式(右幅斷面)4.2.3

高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成c)高速公路分離復(fù)合式斷面形式(右幅斷面)4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成d)高速公路整體復(fù)合式斷面形式(右幅斷面)(3)二、三、四級公路的路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成4.2.34.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成高速公路、一級公路分離式路基的左側(cè)路肩表4-3左側(cè)路緣帶寬度表4-52、典型橫斷面典型橫斷面是指在公路設(shè)計(jì)中經(jīng)常被采用的路堤、路塹、半填半挖等基本斷面形式及其派生的一系列類似的斷面形式。具體如下：(1)路堤：高于原地面的填方路基。(2)路塹：低于原地面的挖方路基。(3)半填半挖：在一個斷面內(nèi)，一部分要填、另一部分要挖的路基。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成(1)一般路堤主要有兩種形式：?一般路堤：路基填土高度小于20m大于0.5m(1m)

的路堤；?矮路堤：路基填土高度小于0.5m(1m)的路堤，矮路堤必須在邊坡坡腳處設(shè)計(jì)邊溝。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成(2)一般路塹?形式：路基挖方深度小于20m一般地質(zhì)條件下路塹。?路塹路段均應(yīng)設(shè)置邊溝，邊溝斷面可根據(jù)土質(zhì)情況采用梯形、矩形或三角形等。?為攔截上側(cè)地面逕流以保證邊坡的穩(wěn)定，應(yīng)在坡頂外至少5m處設(shè)置截水溝。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成(3)半填半挖路基該斷面是路堤和路塹的結(jié)合形式，填方部分應(yīng)按路堤的要求填筑，挖方部分應(yīng)按路塹的要求設(shè)計(jì)。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成(4)陡坡路基在山區(qū)地面橫坡較陡時，通常采用的形式。◆護(hù)肩路基；◆砌石路基或擋土墻路基；◆護(hù)腳路基；◆矮墻路基；◆沿河路基；◆利用挖渠土填筑路堤。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成擋土墻路基砌石路基1:n4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成護(hù)肩填石護(hù)腳路基護(hù)肩路基1:m

護(hù)腳4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成吹

(填)

砂

(粉煤灰)

路基1

:m

矮墻路堤粘質(zhì)土包邊1:m常水位1:m

≥

3、附屬設(shè)施(1)取土坑取土坑分路外集中取土和路側(cè)取土兩種。①路外集中取土應(yīng)盡量設(shè)在荒山、荒地和地勢較高的山地上。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成②路側(cè)取土◆取土坑的位置：當(dāng)?shù)孛鏅M坡不大于1∶10的平坦的地區(qū)，可在路基兩側(cè)設(shè)置取土坑；當(dāng)?shù)孛鏅M坡大于1∶10的平坦的地區(qū)，取土坑最好設(shè)置在地勢較高的一側(cè)?！羧⊥量拥纳疃群蛯挾龋簯?yīng)根據(jù)所取土的數(shù)量、施工方法和排水的要求而定?！羧⊥量拥倪吰缕露龋阂话銉?nèi)側(cè)邊坡可采用1∶1.5

，外側(cè)邊坡不陡于1∶1。◆取土坑的縱坡：取土坑的底面縱坡應(yīng)不小于

0.3%以利排水，同時取土坑的出水口處的坑底標(biāo)高應(yīng)不低于所流入的橋涵進(jìn)口的標(biāo)高。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成(2)棄土堆①位置的選擇：棄土堆通常選擇路塹下方荒地或低洼處；當(dāng)?shù)孛鏅M坡小于1∶5時，可在路塹兩側(cè)設(shè)置。②外形：棄土堆的形狀應(yīng)規(guī)則整齊，頂寬視棄土數(shù)量而定，頂面有2%的向外橫坡，高度一般不超過3m，邊坡

不陡于1∶1.5。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—路基橫斷面組成1、建筑限界(1)公路建筑限界(凈空)：4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—公路建筑限界與用地(2)建筑限界的組成建筑限界由凈高和凈寬兩部分組成。建筑限界的上緣邊界線為水平線(超高路段與超高橫坡平

行)，兩側(cè)邊界線與水平線垂直(超高路段與路面垂直)

。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—公路建筑限界與用地4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—公路建筑限界與用地(3)建筑限界的其他規(guī)定2、公路用地(1)公路用地是指為修建、養(yǎng)護(hù)公路及其沿線設(shè)施而依照國家規(guī)定所征用的土地。(2)公路用地范圍是指：填方地段為公路路堤兩側(cè)排水溝外邊緣(無排水溝時為路堤或護(hù)坡道坡腳)以外，挖方地段為路塹坡頂截水溝外邊緣(無截水溝為坡頂)以外，不小于1m的土地范圍。在有條件的地段，高速公路、

一級公路不小于3m，二級公路不小于2m的土地范圍。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—公路建筑限界與用地(3)橋梁、隧道、互通式立體交叉、分離式立體交叉、平面交叉、交通安全設(shè)施、服務(wù)設(shè)施、管理設(shè)施、綠化以及料場、苗圃等應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定用地范圍。(4)風(fēng)砂、雪害等特殊地質(zhì)地帶，設(shè)置防護(hù)設(shè)施時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定用地范圍。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—公路建筑限界與用地(一)橫斷面設(shè)計(jì)定義

橫斷面設(shè)計(jì)方法俗稱“戴帽子”，即在橫斷面測量所得各樁號的橫斷面地面線上，按縱斷面設(shè)計(jì)確定的填挖高度和平面設(shè)計(jì)確定的路基寬度、超高、加寬值，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦巍?/p>

地質(zhì)等自然條件，參考典型橫斷面圖式，逐樁號繪出橫斷面圖；對采用擋土墻、護(hù)坡等結(jié)構(gòu)物的路段，所采用結(jié)構(gòu)物應(yīng)繪于相應(yīng)的橫斷面圖上，并注明其起訖樁號、圬工種類和斷面的尺寸，結(jié)構(gòu)物的尺寸要根據(jù)土壓力的大小、經(jīng)穩(wěn)定性驗(yàn)算確定。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—橫斷面設(shè)計(jì)

繪制橫斷面地面線

路基高度和寬度數(shù)據(jù)輸入

繪制路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

繪制防護(hù)工程位置及端面示意圖

排水工程位置及斷面示意圖

計(jì)算各樁號端面的填(挖)方面積并

標(biāo)注圖上4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—橫斷面設(shè)計(jì)(二)橫斷面設(shè)計(jì)步驟

設(shè)計(jì)步驟(四)路基橫斷面設(shè)計(jì)所需要的設(shè)計(jì)資料1．平曲線資料：半徑、緩和曲線、偏角、曲線位置(交點(diǎn)樁號)等；2．每個中樁的填挖高度；3．路基寬度，路面寬度(分別確定左右側(cè)寬度)；4．各中樁的超高值；5．路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖式(典型橫斷面)；6．路基邊坡坡度值；7．邊溝、截水溝的形式及尺寸；8．彎道上視距的是否得到保證(視距臺設(shè)計(jì))。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—橫斷面設(shè)計(jì)(三)公路橫斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容1．確定路幅橫斷面尺寸(寬度及橫坡度)；2．確定路基高度：縱斷面設(shè)計(jì)完成；3．路基橫斷面形狀設(shè)計(jì)：如梯形(直線式邊坡)、折線式邊坡、臺階形邊坡；4．邊坡坡度確定；路堤及路塹邊坡，土質(zhì)與巖石邊坡5．橫斷面面積計(jì)算及土石方數(shù)量計(jì)算與調(diào)配4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—橫斷面設(shè)計(jì)(五)橫斷面圖繪制方法1．在計(jì)算紙上繪制橫斷面的地面線。地面線是在現(xiàn)場測繪的，若是紙上定線，可從大比例尺的地形圖上內(nèi)插獲得。橫斷面圖的比例尺一般是1：200。2．繪出設(shè)計(jì)線：“戴帽子”4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—橫斷面設(shè)計(jì)3.繪出防護(hù)及加固設(shè)施的斷面圖。4．根據(jù)綜合排水設(shè)計(jì)，畫出路基邊溝、截水溝、排灌渠等的位置和斷面形式。K5+300.00K5+300.00

T

=2.52

右：3.7,-.17,12.7,-1.07,25,-2.31左：6.4,0.82,8.7,1.3,13.58,1.79,25,2.874.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—橫斷面設(shè)計(jì) 樁號設(shè)計(jì)標(biāo)高(m)地面標(biāo)

高(m)填挖高度(m)路

基寬

度(m)路基外邊緣點(diǎn)J、行車道外邊緣點(diǎn)M、路中線C與設(shè)計(jì)高(路中線處)之差(m)左路幅中右路

幅填挖左右JMCMJK0+000.002952.062952.060.002.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+005.002952.042950.271.772.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+025.002951.992948.893.102.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+050.002951.912949.612.302.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07(六)編制路基設(shè)計(jì)表——應(yīng)在繪制橫斷面圖之前完成路基設(shè)計(jì)表4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—橫斷面設(shè)計(jì)樁號設(shè)計(jì)標(biāo)高(m)地面標(biāo)

高(m)填挖高度(m)路

基寬

度(m)路基外邊緣點(diǎn)J、行車道外邊緣點(diǎn)M、路中線C與設(shè)計(jì)高(路中線處)之差(m)左路幅中右路

幅填挖左右JMCMJK0+075.002951.832950.431.402.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+100.002951.762950.451.312.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+125.002951.822950.651.172.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+150.002952.212951.370.842.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07(六)編制路基設(shè)計(jì)表——應(yīng)在繪制橫斷面圖之前完成路基設(shè)計(jì)表4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—橫斷面設(shè)計(jì)樁號設(shè)計(jì)標(biāo)高(m)地面標(biāo)

高(m)填挖高度(m)路

基寬

度(m)路基外邊緣點(diǎn)J、行車道外邊緣點(diǎn)M、路中線C與設(shè)計(jì)高(路中線處)之差(m)左路幅中右路

幅填挖左右JMCMJK0+175.002952.642951.820.822.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+200.002953.062952.420.642.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07K0+225.002953.492952.530.962.252.25-0.07-0.050-0.05-0.07ZY+239.362953.732952.651.082.852.25-0.11-0.0900.070.09(六)編制路基設(shè)計(jì)表——應(yīng)在繪制橫斷面圖之前完成路基設(shè)計(jì)表4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—橫斷面設(shè)計(jì)樁號設(shè)計(jì)標(biāo)高(m)地面標(biāo)

高(m)填挖高度(m)路

基寬

度(m)路基外邊緣點(diǎn)J、行車道外邊緣點(diǎn)M、路中線C與設(shè)計(jì)高(路中線處)之差(m)左路幅中右路

幅填挖左右JMCMJQZ+259.812954.082953.190.892.852.25-0.11-0.0900.070.09YZ+280.262954.422953.850.572.852.25-0.11-0.0900.070.09(六)編制路基設(shè)計(jì)表——應(yīng)在繪制橫斷面圖之前完成路基設(shè)計(jì)表4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—橫斷面設(shè)計(jì)(一)橫斷面面積計(jì)算1.積距法：(條分法)§適用于不規(guī)則圖形面積計(jì)算。§把橫斷面圖劃分成若干條等寬的小條，累加每一小條中心處的高度，再乘以條寬即為該圖形的面積?！烀總€小條塊的近似面積為：nF

=bh1

+bh2

+bh1

…+bhn

=b

令hi=14.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算n

橫斷面面積：

Fi

=

bhi

iF

=

xi

yi+1

xi+1yi

)2、坐標(biāo)法已知斷面圖上各轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)(xi

，yi

)，則斷面面積為：4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算V=(A1+A2)

/2

A

222LL(二)土石方數(shù)量計(jì)算假定相鄰斷面間為一棱柱體，則其體積為：

式中：V—體積，即土石方數(shù)量(m3

)；A1、A2—分別為相鄰兩斷面的面積(m2

)；L—相鄰斷面之間的距離(m)

。

A1

1、平均端面法

4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算L13V

=

(A1

+A2

)L(1+

)

式中：m=A1/A2，其中A1＜A2。2、精確計(jì)算(實(shí)用于計(jì)算機(jī)計(jì)算)4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算3.土石方數(shù)量計(jì)算應(yīng)注意的問題：n

(1)填挖方數(shù)量分別計(jì)算，(填挖方面積分別計(jì)算)；n

(2)土石方應(yīng)分別計(jì)算，(土石面積分別計(jì)算)；n

(3)路基填、挖方數(shù)量中應(yīng)考慮路面所占的體積，(填方扣除、挖方增加)；n

(4)大中橋位處所占的路基土石方應(yīng)扣除。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算

某路段兩兩相鄰樁號分別為K1+250(1點(diǎn))、K1+276(2點(diǎn))和K1+300(3點(diǎn))，計(jì)算出橫斷面面積分別為：AT1=38.2m2

AT2=15.2m2

AW2=16.1m2

AW3=47.5m2

計(jì)算K1+250——K1+300路段的填方數(shù)量、挖方數(shù)量、利用n樁號n挖方

面積n填方n面積n挖方平

均面積n填方平

均面積n距離n挖方n體積n填方n體積n本樁n利用n+250n0n38.2n/n/n/nnnn8.05n

26.7n

26n

209.3n694.2n

209.3n+276n16.1n15.2n31.8n

7.6n

24n763.2n182.4n182.4n+300n47.5n0n合計(jì)n/n/n/n/n

50n972.5n876.6n391.7方數(shù)量。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算(三)路基土石方調(diào)配§土石方調(diào)配的目的：確定填方用土的來源、挖方棄土的去向；以及計(jì)價土石方的數(shù)量和運(yùn)量等?！焯罘酵猎矗焊浇诜嚼谩焱诜饺ハ颍赫{(diào)往附近填方4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算借土棄土土石方調(diào)配的幾個概念1、平均運(yùn)距按挖方斷面間距中心至填方斷面間距中心的距離計(jì)算，稱平均距離。2、免費(fèi)運(yùn)距土、石方作業(yè)包括挖、裝、運(yùn)、卸等工序，在某一特定距離內(nèi)，只按土、石方數(shù)量計(jì)價而不計(jì)運(yùn)費(fèi)的距離稱為免費(fèi)運(yùn)距。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算3、經(jīng)濟(jì)運(yùn)距經(jīng)濟(jì)運(yùn)距：L經(jīng)

=

+L免式中：B—借土單價(元/m3)；T—遠(yuǎn)運(yùn)運(yùn)費(fèi)單價(元/m3·km)；L—免費(fèi)運(yùn)距(km)

。經(jīng)濟(jì)運(yùn)距是確定借土或調(diào)運(yùn)的界限，當(dāng)調(diào)運(yùn)距離小于經(jīng)濟(jì)運(yùn)距時，采取縱向調(diào)運(yùn)是經(jīng)濟(jì)的，反之，則可考慮就近借土。4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算4、運(yùn)量為平均超運(yùn)運(yùn)距單位與土石方調(diào)配數(shù)量的乘積。總運(yùn)量=調(diào)配(土石方)數(shù)量×nn=(L-L免

)/A式中：n—平均超運(yùn)運(yùn)距單位，(四舍五入取整數(shù))L—土石方調(diào)配平均運(yùn)距(m)L免—免費(fèi)運(yùn)距(m)A—超遠(yuǎn)運(yùn)距單位(m)(例如人工運(yùn)輸A=10m，鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸A=50m；)4.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算5、計(jì)價土石方數(shù)量計(jì)價土石方數(shù)量為：V計(jì)=V挖+V借式中：V計(jì)—計(jì)價土石方數(shù)量(m3)V挖—挖方數(shù)量(m3)V借—借方數(shù)量(m3)n如某工程土石方數(shù)量：填方500m3

挖方200m3n

借方400m3

棄方100m3n則計(jì)價土石方數(shù)量=600m34.2.3高速公路橫斷面設(shè)計(jì)—計(jì)算n

一般工程的土石方總量，實(shí)際上是指計(jì)價土石方數(shù)量。一條公路的土石方總量，一般包括路基工程、排水工程、臨時工程、小橋涵工程等項(xiàng)目的土石方數(shù)量。n

對于獨(dú)立大、中橋梁、長