第五章城市道路横断面设计课件.ppt

第五章 城市道路横断面设计,城市道路的设计包括三个方面的内容，即道路横断面设计、道路平面设计和道路纵断面设计。,城市道路横断面是指道路中心线法线方向的道路断面。,道路横断面设计的依据道路性质道路类别道路规划红线交通组织方式。主要任务合理确定各组成部分的几何尺寸及其相互布置关系，包括路拱坡度及路拱曲线的确定。,第一节 横断面设计原理及其布置类型,一、横断面组成,城市道路横断面由车行道、人行道、绿带和道路附属设施用地等组成。,各组成部分总宽度为城市道路横断面的路幅宽度。规划道路的路幅边线常用红线绘制，是道路交通用地、道路绿化用地与其他城市用地的分界线。其路幅宽度称为红线宽度。红线宽度的确定主要考虑满足机动车、非机动车和行人的交通需求及埋设城市地下工程管线和地面杆线设施的需要。道路宽度应能容纳地下工程管线所需的宽度，若它所需的宽度超过交通所需的宽度，道路宽度可适当放宽。,在道路设置街心花园、以及在道路外侧至建筑物之间布置沿街绿化带，均属于城市用地分类中的公园绿地（G1），不属于城市道路用地（S1）。,城市道路用地（S1）,公园绿地（G1）,二、横断面布置类型,道路（road）街道（street）,“通”,“达”,城市道路分为快速路、主干路、次干路、支路四个等级。,城市道路横断面根据车行道布置型式分为四种基本类型，即单幅路、双幅路、三幅路和四幅路，亦即一块板、两块板、三块板和四块板。,1、单幅路（一块板）,交通组织形式：双向不分离，机非不分离。优点：占地少，车道使用灵活。缺点：通行能力低，安全性差。适用范围：车流量不大、非机动车少、建筑红线较窄的次干路、支路，以及拆迁困难的地段或商业性路段。此外，某些有特殊功能要求的路段也可采用此形式。,2、双幅路（两块板）,交通组织形式：双向分离，机非不分离。优点：消除了对向交通的干扰和影响；中央分隔带可作为行人过街安全岛或在交叉口附近通过压缩以开辟左转专用车道；便于绿化、道路照明和市政管线敷设。缺点：机非混行，影响道路通行能力的主要矛盾未解决，且车道使用灵活性降低。适用范围：单向二车道以上、非机动车较少的路段，快速路多是此形式(但无非机动车道)。横向高差较大的路段也可采用此形式。,3、三幅路（三块板）,交通组织形式：双向不分离，机非分离。优点：消除了混合交通，提高了通行能力；有利于交通安全、道路绿化、道路照明和市政工程管线的敷设；减弱了交通公害的影响。缺点：占地多，投资大，在公汽停靠站产生上下车乘客与非机动车的相互干扰和影响。适用范围：机、非车辆多，道路红线较宽(40m)的城市主干路。,3、四幅路（四块板）,交通组织形式：双向分离，机非分离。优点：兼有二、三幅路的优点。缺点：与三幅路相同，且所需占地和投资较三幅路更甚。适用范围：机、非车辆多的城市主干路。,这4种基本断面形式通常情况下以道路中线为对称轴对称布置。但是在一些特殊情况下，比如地形限制、交通特点、交通组织等，可以将车行道、人行道、分隔带等设计成标高不对称、宽度不对称或上、下行分幅设计以适应特殊要求。沿江(河)大道、山城道路、大型立体交叉设计中常采用不对称路幅。,单幅路常见布置型式,双幅路常见布置型式,三幅路常见布置型式,四幅路常见布置型式,几块板？,几块板？,几块板？,几块板？,三、横断面设计原则,第二节 机动车道设计,城市道路上的车道是指道路上供车辆行驶的部分，包括机动车道和非机动车道。机动车道是指道路上供机动车辆行驶的部分。机动车道的设计包括车行道宽度设计和车行道条数设计。,设计车辆：道路几何设计依据的车型。设计车辆的尺寸直接关系到车行道宽度、弯道加宽、道路净空、行车视距等几何设计问题。,一、机动车设计车辆,城市道路工程设计规范(CJJ 37-2012),二、一条机动车道宽度,道路上供一列车队安全行驶的地带，称为一条车道。一条车行道宽度原则上由设计车辆车身宽度和左侧安全净距加右侧安全净距组成。,设同向行驶车辆的安全净距为d，对向行驶为x，车辆与路缘石的安全净距为c，道路设计车速为V（km/h），根据行车实验观测，则有：,城市道路中一般要求：同向行车安全距离d达到1.01.4m；与路缘石的安全距离c达到0.50.8m；与墙面等构筑物的安全距离c，如在隧道中行驶的右侧安全距离1.0 m。设计车速达4060kmh时，对向行车安全距离x为1.21.4m；设计车速60kmh时，宜用中间分隔带分开，使车辆单向行驶，与非机动车也应分隔开。,(一)靠路边的车道宽度,1、一侧靠路边，另一侧为对向车道：（m）,(一)靠路边的车道宽度,2、一侧靠路边，另一侧为同向车道：（m）,（二)靠路中心线的车道宽度（m）,（三）同向的中间车道（m）,车道的宽度(B)可分为供沿路边右侧停靠车辆用的车道。停小客车宽度为2.5m，停大客车和公交车为3.0m。供车速为40kmh的各种车辆行驶的车道为3.5m；供车速大于40kmh的各种车辆混行和供大型公交车辆、载重汽车行驶的车道为375m；交叉口的进口道、小客车专用道宽度为3.0m。混行车道最小为3.25m。,城市道路工程设计规范(CJJ 37-2012),表 一条机动车道最小宽度,三、机动车道的车道数,机动车道的车道数，常根据城市规模和道路等级确定。,表 机动车道（路缘石之间）宽度经验值,四、机动车道的通行能力,车行道能行能力：车行道某一断面上单位时间内通过最大车辆数。通行能力常用的计算单位为：辆/小时（veh/h）。,基本能行能力，也称理论能行能力；可能通行能力，即实际道路交通条件下,可能达到最大通行能力；设计通行能力，也称实用通行能力。,基本通行能力也称理论车道容量，或车道交通容量。,1、基本通行能力,在理想的道路和交通条件下(道路、道路控制、气候环境均理想)，在单位时间内能通过一条车道或道路上某一点的最大小客车数。,计算公式,理论通行能力采用车头间距推算，与车头间距存在以下关系式：,对于同一车种来说，式中车身长度、安全距离、刹车安全系数均为常数。这样，通行能力是速度v和附着系数的函数。值与轮胎花纹、路面粗糙度、湿度、行车速度有关。越大，则N理亦大。速度增加，则通行能力也增大，但增大到某一数值后，通行能力开始减小。,用车头间距公式代入上式可得：,表 采用=0.3计算得到的小汽车理论通行能力,2、可能通行能力,在通常的道路和交通条件下，在单位时间内能通过一条车道或道路上某一点的最大车辆数。,表 车道宽修正系数a,主要修正系数（国外）,路段可能通行能力即为较长路段畅通无阻地连续行驶车流的通行能力，如市郊道路或城市无横向干扰的快速路的通行能力。,式中（不同设计车速下）的连续车流平均车头间距。,根据我国在北京、沈阳、哈尔滨、武汉、上海等八个城市的实测车头时距的资料，所算得的可能通行能力列于表中。,3、设计通行能力,设计通行能力也称实用通行能力，即是道路交通的运行状态保持在某一设计的服务水平时，一小时内通过道路某断面的交通量。,我国主要是通过给定不同道路的分类系数，一次修正可能通行能力，以求得各类道路的设计通行能力。,不受平面交叉口影响的一条机动车道的设计通行能力,快速路分类系数较小，而支路分类系数最大。等级高的道路要求服务水平高，即容许通行能力降低，因而分类系数小。相反，等级低的支路，分类系数较大，使用条件较差。,道路分类系数,当在一个方向上的车行道有两条或多于两条车道时，因车辆经常变换车道，以获得最大的车头间隔，达到较高的车速。此外，在接近交叉口前，需要左转和右转的车辆也要变换车道，使车道的通行能力受干扰，所以多车道的通行能力要考虑变换车道的影响。这种车道变换对外侧车道干扰最大。从中心线向外的车道通行能力应依次折减。通常以靠近中线的第一条车道的通行能力为1，那么第二条车道的通行能力为0.85，第三条车道的通行能力为0.79，第四条车道为0.61。车道数增加，通行能力相应折减，因此过多的车道并不能使通行能力得到有效提高。,单向通行能力折减系数,在城市道路路段上，交通管理部门往往规定将靠近左侧车道供小型车行驶，靠右侧的车道供大型公交车和载重汽车行驶，不同类型汽车的通行能力在车道上是不同的。考虑以上因素，不计交叉口影响的多车道机动车道单向设计通行能力的计算式为：,受平面交叉口影响的一条机动车道的设计通行能力,在快速路或郊区道路上，交叉口间距较远，可不考虑交叉口的影响。而当路段上交叉口间距较小时，车流不能连续通行，因此对路段设计通行能力还应予以修正。修正系数主要受交叉口间距和信号灯配时的影响，称为交叉口折减系数。其是无阻时的路段行驶时间和实际行驶时间的比值，计算公式如下：,考虑交叉口影响的路段通行能力公式为：,五、路拱坡度及路拱曲线,路拱：道路车行道断面由两侧向中央逐渐拱起的形状。作用：保持路面的横向排水流畅。路拱高度：路面中部高出两侧的高度。路拱坡度：由中间向两侧的倾斜率，也称路拱横坡度。,1、路拱坡度,原则：有利于路面排水和保障行车安全平稳。坡度的大小：主要视路面种类、表面平整度、粗糙度、吸湿性、道路纵坡度大小等而定。,路面种类,表 不同路面类型设计路拱坡度,当道路纵坡5%时，水泥混凝土路面和沥青类路面路拱横坡度宜1.0%。,道路纵坡,车行道宽度,车行道宽则路拱坡度应选择得平缓一些，不然路拱高度太大，会影响车行道和道路断面观瞻。,车速,车速高的道路上，路拱坡度宜小，但应便利排水,2、路拱曲线,抛物线型,标准的二次抛物线,式中：x为计算点离车行道中心线的横向距离（m）；y为相应于x各点的竖向距离（m）；B为车行道总宽度（m）；h为车行道路拱高度（m）；i为车行道平均横坡度；B=B/10。,此种形式的路拱，缺点是明显的，即中部 i1 过缓，边缘i5过陡，i1=0.2 i，i5=0.8 i，i为路拱平均坡度。因此，该路拱曲线仅适用于路面宽度B12.0m的道路。,标准的二次抛物线,半立方抛物线,半立方抛物线路拱，其横坡变化比较均匀，路中与路边的横坡也比较合适，有利于排水和行车。多用于城市道路机动车和非机动车混合行驶的一块板道路横断面形式，适于路面宽度B20m的沥青混凝土、水泥混凝土或沥青碎石路面。与之效果相近的还有改进二次抛物线：,改进三次抛物线,这种形式的路拱符合排水迅速的要求，在路拱横坡度小于3的条件下，可以保证行车安全。,直线接圆曲线型,式中：B为路面宽度；i为路拱平均坡度；H为按路拱平均坡度计算的路拱中心与边缘处的高差，；h为插入圆曲线后路拱中心与边缘处的高差；R为插入圆曲线的半径，为圆曲线长度；xT为直线与圆曲线切点的横坐标，。E为路面中心处按路拱平均坡度计算的高度H与插入圆曲线后路拱高度h的落差，yT为直线与圆曲线切点处比拱顶的落差，；xW为直线坡部分的水平距离；x为横坐标(横距)；y为纵坐标(横距x处比拱顶的落差)。,这种直线接圆曲线型路拱曲线能够适应各种宽度及横坡度的路面。一般多用于B20m的道路。,折线型,这种路拱型式主要用于多车道的水泥混凝土路面上，以适应混凝土路面施工的特点。,六、常用路面结构,城市道路机动车道路面结构分两大类型，即刚性路面和柔性路面。刚性路面：水泥混凝土路面普遍混凝土刚性路面由混凝土板、基层的垫层组成。柔性路面：沥青类路面。柔性路面结构层一般由面层、基层、垫层和路基土层组成。,七、机动车道路面宽度的设计步骤,第三节 非机动车道设计,一、非机动车设计车辆,城市道路工程设计规范(CJJ 37-2012),二、一条非机动车道宽度,自行车的运行轨迹不同于机动车，常做蛇形运动，其蛇形摆动左右两侧各约0.2m。如果左右空间不受限制，一条0.5m宽的路面就可以骑车了。在城市道路上，自行车是多辆并列的，每辆自行车的把手宽度为0.6m，所以，一条自行车道的净空宽度按1m计。自行车在道路上行驶时，净空宽度距路缘石的距离为025m；在地道内行驶时，净空宽度离墙壁宜采用0.4m。,通常一条自行车道路，单向有二辆自行车并列行驶时，宽度为2.5m；有三辆车并行时，宽度为3.5m；其余以此类推。但并列的车道条数不能太多，当超过五六条时，被夹在中间的骑车人十分紧张；或者就自然分成两个三辆并行的组团，以保安全行车。,自行车道路若两侧不做侧石，路面外侧是硬地或草地，则2.0m宽的自行车道可供两辆自行车同向行驶，或偶尔供第三辆自行车超车而过；3.0m宽的自行车道，可供三辆自行车同向并列行驶，也可供两辆自行车双向行驶，偶尔可供另一辆车超车而过。国内有些城市的自行车道路，原来路缘没有做侧石，自行车通行很顺畅，后来加砌了侧石，由于路幅所提供的净空宽度受到缩减，使通行能力下降。,三、非机动车道的通行能力,由于各种非机动车所占的比例不同，各地的交通习惯也有差异，所以非机动车道的通行能力差别较大。据观测，通常一条4.5m宽的非机动车道，当交叉口间距在400600m时，若交通构成中自行车约占6070，三轮车约占2025，板车约占1015时，其混合交通的通行能力约为(自然数)15002000vehh。若换算成当量自行车数，其换算系数：自行车为1，三轮车为2，板车为3。,一条自行车车道的通行能力，通常是按照其道路的宽度内可折算成1m当量宽的车道条数去除在单位时间内所通过的自行车数。为了观测道路上所通过的自行车数可以在高峰小时用摄像机由高楼上拍取最大15min的自行车流，然后通过室内作业换算得到。一条不受平面交叉口影响的、连续通行的自行车车道，路段可能通行能力可按下式计算：,式中：N可一条自行车车道的路段可能通行能力(辆/小时米)；t 连续车流通过观测断面的时间段(秒)；N测在t时间段内通过观测断面的自行车数(辆)；w自自行车道路面宽度(米)。,自行车车道的可能通行能力，建设部标准推荐值：有分隔设施时，为2100辆/小时米；无分隔设施时，为1800辆/小时米。,一条不受平面交叉口影响的自行车车道的路段设计通行能力可按下式计算：,一条受平面交叉口影响的自行车车道的路段设计通行能力，在设有分隔设施时，推荐值为10001200vehhm，以路面标线划分机动车道与非机动车道时，推荐值为8001000vehhm。自行车交通量大的城市采用大值，小的采用小值。,四、非机动车道总宽度,单向自行车道总宽度=一条车道宽度车道数 根据我国各城市设计和使用经验，道路一侧自行车道路面宽度推荐值为：4.5m、5.5m、6.5m、7.5m、8.5m几种，最小宽度不应小于4.5m。,非机动车道的布置,非机动车属于慢速行驶的交通工具，它又与人们的生活有密切的联系，常与人行道靠在一起，形成沿道路两侧对称布置在机动车道与人行道之间的格局，使车行道成为三幅路。,在城市支路上，机动车与非机动车数量都较少，它们通过同一断面时在时空上错开，这时车道的路幅可以相互轮流使用，混行交通的干扰并不严重，支路上的车速也不快，可以采用单幅路的形式。非机动车靠右侧行驶，在路面上划出白色虚线，作为车辆分道线，基本实行各行其道。,在城市干路上，机动车车速快，双向交通量大时，若非机动车数量少，仍可以采用上述机动车与非机动车合在一个路幅内基本分行的做法，只是在车道中间用分隔带将双向车流分开，形成双幅路的格局。,若在城市干路上，非机动车数量很多，对机动车车道的占用和干扰严重，则需要在机动车与非机动车之间采用物体(如：分隔带、栏杆等)分隔，形成四幅路的横断面形式,三幅路、四幅路的做法只是在路段上解决了非机动车对机动车的干扰，保证了交通安全，但到了交叉口，机动车、非机动车和行人全集中在一起，道路越宽，交通量越大，行人过道路越困难，相交的道路条数越多，矛盾越集中，相互的干扰越大，交通问题越是难解决。应该从道路网络上，从道路横断面上来研究机动车与非机动车的分流问题，使它们能在道路网上各行其道。若将两条非机动车道合在一起，双向行驶，并设置在另一条平行的道路上，这条非机动车道的宽度就可以比原来两条单向的非机动车道之和小(一般城市为914m，有的城市可达16m)，通常只需79m就足够了。这种方法不但节约了大量用地，还大大增加了居民生活出行的可达性。,五、非机动车道路面结构,城市道路机非分行时非机动车道的常用路面结构型式有：1.沥青路面 面层采用35cm厚的沥青石硝或沥青石，基层采用1520cm厚的石灰土、石灰粉煤灰土、煤渣灰土、碎石灰土等，同时，对土基要求有足够的强度和稳定性。,沥青路面,水泥混凝土路面,面层混凝土板一般按机动车道水泥混凝土路面板最小厚度确定，即板厚h=18cm，基层材料与机动车道相同，基层厚按材料的最小结构厚度取用。,第四节 路侧带设计,路侧带：车行道最外侧缘石至道路红线间的范围，一般道路两侧各有一侧带。,路侧带,路侧带,一、人行道的宽度,人行道要为市民和外来人们提供步行交通的道路，其设计应以步行人流的流量和特征为基本依据。,考虑人的动态和心理缓冲空间的需求，为了避免行人间相互超越的干扰，每人至少应有0.75m的人行带宽度。一般来说，单人行走无携带物需要0.708m(平均0.75m)的宽度；单人行走一侧携带物品一般需要0.750.85m(平均0.8m)；单人行走两侧携带物品或大人带小孩行走需要08511m(平均1.0m)。人行道有效宽度应按人行带的倍数计算，最小宽度不得小于15m。,人行道宽度可按下式计算：,式中，wp为人行道宽度（m）；Nw为人行道设计小时行人交通量（p/h）；Nwl为1m宽人行道的设计行人通行能力（p/(hm)）。,二、人行道、人行横道、人行天桥（地道）通行能力,行人交通最基础的资料是行人步行速度和行人密度。,1、行人交通特征,行人步行平均速度：一般街道和人行天桥或人行地道1m/s；人行过街横道1.01.2m/s；车站、码头人行天桥、人行地道0.50.8m/s。行人步行密度：常以行人的纵横向间距来评定。常见值为0.51.0m。纵向间距，国外资料多采用1.0m，我国规范亦采用1.0m。,2、行人步行速度和步行密度,3、基本通行能力,人行道、人行天桥（地道）人行横道 车站、码头人行天桥街道,4、可能通行能力,人行道、人行横道等可能通行能力，应对基本通行能力予以折减。车站、码头人行天桥、人行地道受外界干扰影响较少的地方，规定折减系数为0.7，其余地方均匀为0.5。,5、设计通行能力,人行道设计通行能力等于可能通行能力乘以折减系数。按照人行道的性质、功能与对行人服务的要求，以及所处位置，分为四个等级。,(1)全市性的车站、码头、商场、剧场、影院、体育馆(场)、公园、展览馆及市中心区外来行人集中的人行道、人行横道、人行天桥、人行地道等计算设计通行能力的折减系数采用0.75。(2)大商场、商场、公共文化中心及区中心等行人较多的人行道、人行横道、人行天桥、人行地道等计算通行能力的折减系数采用0.80。(3)区域性文化商业中心地带行人多的人行道、人行横道、人行天桥、人行地道等计算设计通行能力的折减系数采用0.85。(4)支路、住宅区周围道路的人行道及人行横道计算设计通行能力的折减系数采用0.90。,6、人行道的布置,人行道需要与车行道有明显的区别，以利各行其道。通常人行道对称布置在车行道的两侧，高出车行道路面1020cm，以保证安全，也有利于向车行道路边排水。人行道的布置与道路等级、行人与沿街建筑的联系有关。,城市道路横断面宽度受地形、地物限制时，可在两侧做不等宽的人行道，或仅单边设置。,