第1章 緒 論11 設計的目的與實際意義本設計的目的在于使學生能夠正確運用已學過的道路勘測設計、路基工程、路面工程、橋梁工程、公路工程概、預算等理論知識和專業知識、依據給定的條件和設計要求綜合地解決公路中的線形設計、路基設計、路面設計、小橋涵設計以及公路工程概預算文件編制等問題。在指導教師的指導下，通過該設計，鞏固所學的理論知識，初步掌握公路設計的基本理論、方法和技能，提高和培養學生的計算、繪圖、使用現行公路工程各種有關的規范、標準查閱收集有關資料，理論聯系實際及解決實際問題的能力。12 設計內容與要求1.2.1 設計內容：(1)道路技術等級的確定：根據設計公路要求的交通量及其使用任務和性質，確定公路等級。 (2)路線方案的擬定：結合沿線地形，地質，水文，氣象等自然條件與主要技術指標的應用進行路線方案的論證，確定合理的設計方案。(3)城市道路技術標準的確定(4)城市道路平面設計(5)城市道路縱斷面設計(6)城市道路橫斷面設計，土石方數量計算與調配(7)城市道路路面設計：路面等級確定，結構組合設計，厚度計算1.2.2 設計要求：(1)施工圖設計準確、線條清晰、圖面整潔，裝訂成冊（圖幅尺寸：420297）。(2)計算書整齊清晰、計算全面、準確。(3)按時完成設計任務。第2章 設計基本資料21 工程選址荊州市飛達路城市道路的建設是為了加快城市周邊小城鎮的建設步伐，加速推進城鄉一體化。此條城市道路的建設將連接上吉嶺庫區范圍內湖石村和鐵絲坳兩個組團，可以完善此區域內城市道路網，以適應區域內交通量日益增長的需要，它的立項建設對于促進區域內經濟發展將起到巨大的推動作用。2.2 沿線自然資料設計路段工程所在區域內地形以山谷、中低山、丘陵為主，山谷海拔高度90100m，山嶺海拔高度一般在100140m，地形坡度一般在25o60o。山谷地表植被為耕地，山嶺區被森林覆蓋，間有低洼水塘和濕地。該公路自然區劃屬5區，即東南濕熱區，季節分明，春雨秋干，冬冷夏熱。全年平均氣溫18.4度，最熱月平均氣溫30.6度，最冷月平均氣溫6.3度，年極端最高氣溫43.1度，年最低氣溫-8.7度；年平均降雨量1113.1mm，年最大降雨量1434.6mm；年平均氣壓1010.1hpa；年平均日照1577小時；最冷月平均相對濕度82%，最熱月平均相對濕度74%，平均最大凍深小于10cm。全線地質條件良好，土壤為粉質中液限粘土。2.3 設計依據（1）城市道路交通規劃設計規范（GB50220-95）,（2）城市道路設計規范（CJJ3790）（3）公路路線設計規范（JTG D202006） （4）公路水泥混凝土路面設計規范（JTG D402003）（5）公路瀝青路面設計規范（JTG D502006）（6）公路路基設計規范（JTJ01395）（7）公路橋涵設計通用規范（JTG D60-2004）（8）公路隧道設計規范（JTG D702004）（9）城市橋梁設計荷載標準（CJJ7798）2.4 主要設計技術標準工程采用建設部頒發的城市道路設計規范（CJJ37-90）城市主干路II級標準進行設計。雙向2車道，計算行車速度40公里/小時，車行道路面寬度36m，設計年限20年；路面荷截標準：BZZ-100（雙輪組單軸100KN標準軸截）；橋涵設計荷載城A級，人群荷截3.5kN/m2，設計洪水頻率百年一遇。2.5 主要設計內容設計內容主要包括選線與總體設計、平縱橫線形設計、市政管線設計、平面交叉設計、路基路面結構設計、道路結構物設計和隧道橋涵設計。（1）選線與總體設計選線與總體設計是指根據在前期社會調查中獲得的數據，擬定出一些較為科學合理的路線選擇方案，在社會公平性和經濟效益性間進行權衡，綜合各方面的因素并依據特定的指標進行方案比選，最后確定推薦方案。（2）平、縱、橫線形設計平縱橫線形設計包括：（a）確定城市道路的平面線形；（b）橫斷面的形式、布置和各部分組成以及加寬和超高設計；（c）縱斷面線形設計；（d）平縱組合線形設計。在進行平縱橫線形設計時，應當考慮到土石方的挖填方量，并進行土石方挖填總量計算，定制出調運安排計劃。（3）市政管線設計市政管線設計是指按照城市道路要求設計布置給水、雨水、污水、電力、綜合通信和照明等管線。（4）平面交叉設計平面交叉設計包括交叉口平面布置、交通工程設計和交叉口豎向設計。（5）路基路面結構設計路面結構設計按照公路水泥混凝土路面設計規范（JTG D402002）、公路瀝青路面設計規范（JTG D502006）的規定和標準進行設計。瀝青混凝土路面，設計年限為8年，標準軸載采用BZZ100，以路表允許彎沉值和層底拉應力控制路面整體強度。 水泥混凝土路面，設計年限為20年，以100kN的單軸雙輪組荷載作為標準軸載，并以荷載疲勞應力和溫度疲勞應力進行驗算。路基填方段土質邊坡一般采用1：1.5，挖方段邊坡采用1：1，并視填挖高度，相應的設置防護坡道或碎落臺。（6）道路結構物設計在本條城市道路設計中，道路結構物設計主要包括擋土墻設計和邊坡防護和邊溝、截水溝設計。2.6 提交成果（1）畢業設計說明書（2）英文文獻翻譯（3）工程圖紙，包括：線路平面設計圖（計算機繪制設計路段線路平面圖）；路基縱斷面設計圖（計算機繪制設計路段縱斷面圖）；路基橫剖面設計圖（計算機繪制代表性橫斷面圖）；路面結構設計圖（計算機繪制路面結構橫斷面圖）。2.7 計算機輔助設計（CAD）工具鴻業市政道路CAD軟件； 城市道路規劃是城市規劃的重要組成，它受到所規劃城市其規模、人口、城市布局、城市環境以及城市土地使用等重要因素的制約和影響。而與此同時，城市道路的建設也會反過來影響道路附近區域的功能和發展。城市道路選線和平面設計將直接關系到道路的建設費用、施工技術和難度、后期的運營維護和服務水平。合理的路線選擇將發揮出良好的經濟效益和社會效益。所以說，選擇路線方案是路線設計中最根本的問題。城市道路工程所在區域地形高低起伏較大，平坦開闊的區域小，狹長的山溝較多，為典型的山區城市道路。山區城市道路一方面增加了城市道路設計的難度，另一方面也為城市道路創造豐富多樣的城市景觀提供了有利空間。在進行山區城市道路設計時，應當堅持“安全、環保、以人為本、可持續發展”等適應時代潮流的設計理念，力求道路的“綠色與和諧”。第3章 選線和平面設計3.1 山區城市道路的特點隨著經濟和工程技術的迅速發展，城市建設正逐漸擺脫地理位置和地形地貌的束縛，越來越多的城市將城市開發的觸角伸入到周邊的山地和丘陵區域。山區城市道路道路走向多沿坡地或山體蜿蜒而上，因此是山地的自然地形條件決定了山地道路的外在形式。山地的道路形態具有立體、自由、多向的特征，外觀層次感較強，空間變化豐富多樣。與一般的城市道路相比，山區城市道路兼具城市道路和山區公路的特點，總結如下：（1）地質人文情況復雜山區植被茂盛，森林覆蓋率高，地形復雜多變，地質情況也因地形的特殊而千差萬別。一般而言，山區更容易出現塌方、地質層斷裂和溶洞等不良地質區域。加之暴雨等氣候條件的影響，山區容易發生洪澇災害，甚至出現山體坍塌、滑坡、泥石流等次生災害，這些災害將會給人民的生命財產構成巨大地威脅并可能造成重大損失。因此，山區城市道路的立項、設計、施工、運營、維護都必須嚴格遵照相關的規范要求，貫徹“安全、人文、可持續發展”的理念和原則，才能設計出放心路、安全路、舒適路。（2）線路選擇情況復雜 線路總體設計直接決定了山區城市道路的工程造價和工程質量。在地形地質條件復雜多變的山地城鎮區域中選擇一條合理的線路是一項十分具有挑戰性的工作。一方面必須考慮地形地質等自然因素，另一方面又要考慮線路作為城市道路所應具備的的便捷性和高效性等經濟因素。在設計山區城市道路時，應當靈活運用各種設計方法，既注重與地形的結合，又不至于太受地形的束縛，可選擇穿山隧道、盤山道、之字形線路等特殊道路線形。（3）自然和生態環境復雜 山區城市風景秀麗，植被豐富，動植物資源呈現出多樣性，比起平原區的城市，山區城市的自然環境和生態資源一般要好，但是山區城市環境穩定性較低，一旦遭到地質災害等破壞則影響范圍較廣，且不易恢復。山區城市道路按照其線路走向和形態一般可分為傍山段、路塹段、高架道路和穿山隧道等，不同的道路形態對山地生態系統的分割、擾亂和破壞程度也不盡相同，在進行設計時，應當根據具體情況制定保護方案，在最大程度上保持原有的生態環境，為山區城市保留更多的自然生態空間。山區城市道路途徑或跨越河流水庫時，應采取有效措施減少道路施工和后期運營對水體的污染，如果水體為飲用水源，則必須高度重視并采取特別措施保護。（4）交通組成和性質復雜山區城市用地分散，城市形態一般為多中心組團或者帶狀結構，人口密集，城市用地緊張。對于多中心組團式城市而言，連接組團的山區道路交叉口較少，車輛運行速度較高，對線形有一定的要求。由于地形起伏較大，道路選線時為了減小縱坡坡率，通常結合地形，沿山麓、谷地或河岸布置，或者延長道路長度來克服自然高差，所以道路線形蜿蜒曲折，沒有一定的幾何形狀，因而道路非線性系數較大，車輛繞行距離遠。同時，對中小城鎮而言，城市交通組成復雜，機動車和非機動車混合嚴重，在設計時必須加以考慮。（5）市政管線布置復雜 山區城市道路由于地形高低起伏，自然高差大，道路彎曲無固定形態，道路路幅較窄，這些因素給市政管線的布置帶來了很大的難度。在山區布置市政管線，應該合理利用高差，堅持一體化原則，注重管線布局的均衡性，同行業管線共用通道，協調豎向規劃與排水專業規劃，從綜合角度評估專業管線路徑。3.2 山區城市道路設計原則和方法山區城市道路選線應注意：（1）充分利用地形條件，降低工程造價路線敷設應跟隨地形的變化，在確定路線平、縱線型時，應注意橫向填挖的平衡。橫坡較緩的地段，可采用半填半挖或填多于挖的路基；橫坡較陡的地段，可采用全挖或挖多于填的路基。必須注意到邊坡的開挖高度，避免高邊坡失穩。同時，還應重視縱向土石方平衡，減少借方與廢方。（2）平、縱、橫應綜合設計不能僅關心縱坡坡度，過分使縱坡平緩，降低道路的平面線形標準，而使路線過于彎曲。也不能只考慮平面的直捷和縱面的平緩，導致高填深挖，工程量過大；或者只注重經濟效益，過分地遷就地形，使得在平、縱面的設計中過多地采用極限或接近極限的指標。（3）避免深挖高填當線路通過高臺地或埡口時，應結合地質和水文條件，在深挖方案和隧道方案之間進行比選，綜合考量施工、運營、景觀、環保等因素，挑選出合適的方案。（4）應以曲線形設計法為主一般而言，在城市道路的規劃工作中，道路線形設計理論與方法多采用“直線型設計方法”，先定出直線的方向和位置，確定交點，再敷設曲線。隨著越來越多的城市道路提高對線形的要求和規劃控制的精準度，傳統的直線型設計方法暴露出諸多缺點和不足，已不適應現代山區城市道路的設計工作，具體表現在：難以充分、合理地利用圓曲線和緩和曲線；難以處理復雜多變的幾何線形；難以滿足地形地物的約束條件。所以，在山區城市道路設計中，應當逐步完善和推廣曲線形設計方法，以曲線為主，直線為輔，如擬合方法和綜合方法等。3.4平面線形設計與紙上定線3.4.1 道路的圓曲線和平曲線設計道路平面線形的三要素為：（1）直線零曲率線（半徑無窮大）；（2）圓曲線恒曲率線（半徑為常數）；（3）緩和曲線（回旋線）變曲率線。道路為了繞避地面障礙、利用地形，通過必要的關鍵控制點，致使在平面上出現轉折。在路線轉折處，一般均用圓曲線連接，以使車輛平順地由前一條直線轉向駛入后一條直線路段，所以要分析研究汽車在彎道上行駛的規律和特點，合理設置圓曲線半徑，以便采取有效的措施來確保車輛行駛的通暢、安全、經濟、舒適。緩和曲線是道路平面線形三要素之一，它是設置在直線與圓曲線之間（當半徑小于表2-2規定的不設緩和曲線之半徑時）或半徑相差較大的兩個轉向相同的圓曲線之間的一種曲率連續的變化曲線，城市道路設計規范規定當設計時速大于或等于40km/h時應按照要求設置緩和曲線。一般城市道路傾向不設超高或者緩和曲線，以避免道路兩邊的建筑物標高不協調。但山區城市道路由于其地形的特殊性和復雜性，不得不大量設置超高加寬段和緩和曲線。設計時速為40km/h，根據城市道路設計規范（CJJ3790），確定了本道路平曲線的設計參數，見表2-2。表2-2 平曲線設計參數（單位：米）設計時速40km/h設超高最小半徑設超高推薦半徑不設超高最小半徑不設緩和曲線最小半徑圓曲線最大半徑7015030050010000緩和曲線最小長度平曲線最小長度圓曲線最小長度同向曲線間直線最小長度反向曲線間直線最小長度3570352401203.4.2 紙上定線步驟與方法定線的任務是在選線布局階段選定的“路線帶”的范圍內，按已定的技術標準，結合細部地形、地質等自然條件，綜合考慮平、縱、橫三面的合理安排，定出道路中線的確切位置。紙上定線是在大比例尺（一般用1：10001：2000）地形圖上確定道路中線的具體位置，再將紙上路線通過實地放線敷設到地面上，供詳細測量和施工之用。紙上定線根據操作方法的不同可分為直線形定線法和曲線形定線法。直線型定線法是根據選線布局階段所定的路線方案和該路等級相應的集合標準，試穿出一系列與地形相適應的直線作為控制路線走向和位置的基本單元，然后在相鄰直線轉折處用適當平曲線連接的定線方法。直線型定線法主要適合在平原微丘地區定線。曲線形定線法是先根據地形、地物等條件設置合適的圓曲線，然后在相鄰圓曲線間用適當的緩和曲線或直線連接的定線方法。曲線形定線法一般適用于重丘和山地地區。結合所在區域的地形特點，確定在山谷地帶采用直線形定線法，在山嶺區域采用曲線形定線法。直線型定線法步驟：（1）在繪有格網的地形圖上訂出各交點的坐標；（2）在定出直線和交點后確定圓曲線半徑R和緩和曲線長度Ls。曲線設置應根據技術標準和地形條件，通過試算或反算的確定。曲線形定線法步驟：（1）參照導線線或控制點，徒手勾繪線形順適、平緩并與地形相適應的概略線位。（2）用直線或不同半徑的圓曲線彎尺擬合徒手線位，形成一條由圓弧和直線組成的具有錯位（設緩和曲線后圓曲線的內移值）的間斷線形。（3）通過近似計算法或解析計算法確定回旋線參數A及長度Ls。紙上定線是一個反復試線修改的過程，試線中是修改縱坡還是改移中線位置或兩者都改，應對平、縱、橫三方面充分研究后確定。知道無論修改哪一方面都不能顯著節省工程或增進美觀時，才可以認為紙上定線結束。3.4.3 坐標計算3.4.3.1 直線形定線法坐標計算在平面曲線設計中，主要運用單交點基本型曲線，示意圖和坐標計算步驟如下：（1）路線轉角、交點間距設起點坐標為，第個交點坐標為，則：坐標增量： 交點間距： 象限角 ： 計算方位角A： 圖2-2 平曲線坐標計算示意圖 轉角： （2）直線上中樁坐標計算設交點坐標為JD（XJ，YJ），交點相鄰直線的方位角分別為A1和A2。則ZH（或ZY）點坐標： （式2-1）HZ（或YZ）點坐標： （式2-2）設直線上加樁里程為L，ZH，HZ表示曲線起終點，則前直線上任意點坐標，（LZH）后直線上任意點坐標（LHZ）（3）曲線內中樁坐標計算（i）不設緩和曲線的單曲線曲線起終點坐標按式（2-1）（2-2）計算，設其坐標分別為ZY（XZY，則圓曲線上坐標為：式中：圓曲線內任意點至ZY點的曲線長； R圓曲線半徑； 轉角符號，右偏為“+”，左偏為“-”；（ii）設緩和曲線的平曲線曲線上任意點的切線橫距：式中：緩和曲線上任意點至ZH（或HZ）點的曲線長； 緩和曲線長；第一緩和曲線（ZHHY）任意點坐標： 圓曲線內任意點坐標：由HYYH時由YHHY時第二緩和曲線（HZYH）內任意點坐標：式中：第二緩和曲線內任意點至 HZ點的曲線長3.4.3.2 曲線形定線法坐標計算（1）直線與圓曲線的連接如圖2-3，ZH、HZ點到圓心的方位角為：圖2-3 各線性元銜接點坐標計算示意圖各銜接點坐標計算式為： 其中： （2）兩反向曲線的連接 圖2-4 兩反向曲線的連接由圖2-4的幾何關系得： 圓心M1到公切點D2的方位角： D2點的坐標： 其中： D1、D3坐標的計算公式同直線與圓曲線連接的計算公式。3.5 平面設計成果交點號交點樁號交點坐標轉角值曲線要素值(m)XY左轉角右轉角半徑緩和曲線切線長度曲線長度外距校正值123456789101112AK0+0003973220515285JD1K0+261.073973117515298214516400100105.311121.87131.33231.479JD2K0+520.08944748.651540729251200122.47493.228173.79318.42112.664BK1+375.593972024515336表2-3 平曲線要素表 第4章 縱斷面設計 通過道路中線的豎向剖面稱為縱斷面。在設計城市道路時，一般以車行道中心線的立面線形作為基本縱斷面。當道路上設有幾個不在同一平面上的車道時，則應分別定出各個車道中線的縱斷面。4.1 山區城市道路縱斷面設計原則（1）應參照城市規劃控制標高并考慮臨街建筑的車輛出入。（2）為確保行車舒適與安全，線形設計應平順、圓滑、視覺連續，縱坡宜設計得較為緩順，起伏不宜過于頻繁。（3）應綜合考慮自然條件、城市土地的用地性質、道路和區域的土石方平衡、汽車運營效益等因素，合理確定路面的設計標高。（4）機非混合車行道的縱坡度宜按非機動車爬坡能力設計。（5）山城道路應該控制平均縱坡度。（6）縱斷面設計應對沿線地形、地下管線、地質、水文、氣候和排水要求綜合考慮。4.2 縱斷面設計具體要求（1）設計車速按道路等級采用。在轉坡腳處應設置較大的凸形或凹形豎曲線相連接，并保證行車視距的要求。（2）最小縱坡應滿足排水要求，一般不小于0.3%0.5%，否則，應另行設計鋸齒形街溝。（3）橋上縱坡和橋頭引道坡度不宜大于3%，如果采用較大的坡度，坡長適合做得短一些。不應把陡坡的盡頭設在靠近小半徑的平曲線處，否則容易發生交通事故。（4）道路縱斷面的設計標高應保證管線的最小覆土深度，管頂最小覆土深度一般不小于0.7m。依據城市道路設計規范(CJJ 37-90)，在設計時速為40km/h時，各種車道縱斷面縱坡坡度控制指標見表3-1。表3-1 縱斷面縱坡坡度控制指標類型最大縱坡限制值（%）最大縱坡推薦值（%）機動車道8%6%非機動車道3.5%2.5%主干道交叉口2%車輛長時間下坡，特別是下陡坡時，容易而引起剎車片的發熱磨損甚至失靈，在長直下坡的終點處，車輛運行速度較快，也極易發生交通事故。所以當道路的設計縱坡超過5%時，應當限制其縱坡坡長。但與此同時，道路縱斷面的變坡點的設置不應過于頻繁，使得道路跌宕起伏，駕駛員判斷道路線形困難，從而影響行車安全，所以在道路設計中也應當控制縱坡坡段的最小長度。表3-2 縱斷面縱坡坡長控制指標設計時速40km/h坡段最小長度（m）110縱坡度（%）6.578坡段限制坡長（m）300250200在縱斷面設計線的變坡點處，為了保證行車安全、緩和縱坡折現而設的曲線稱為豎曲線。確定豎曲線半徑的標準是滿足行駛時的車內乘客的舒適感（緩沖要求）和駕駛員的安全性（視距要求），各級道路縱坡變更處應設置豎曲線。豎曲線采用圓曲線。豎曲線半徑及最小長度見表3-3。表3-3 豎曲線設計極限指標設計時速（km/h）40凸形豎曲線極限最小半徑（m）400一般最小半徑（m）600凹形豎曲線極限最小半徑（m）450一般最小半徑（m）700豎曲線最小長度（m）354.3 視覺分析及平、縱線形組合設計道路平、縱線形組合效果是駕駛員的主要視覺實體，將直接影響道路的適用性。道路建成后，道路線形將長期限制汽車的運行。制約城市用地的規劃和發展。線形設計的好壞，對汽車行駛的安全、舒適、經濟以及道路的通行能力起著決定性作用。在進行線形設計時，必須對道路應具有的性能與作用進行充分慎重地研究分析，不留后患。城市道路的平縱線性組合設計的原則是：（1）平曲線和豎曲線宜相互重合，平曲線應比豎曲線稍長。豎曲線的起終點宜分別設置在平曲線前后緩和曲線段內，也就是“平包豎”，“平包豎”的立體線性能夠起到良好的視覺誘導作用，獲得平順流暢的效果。（2）平曲線和豎曲線的大小應保持均衡。一般認為，豎曲線半徑宜為平曲線半徑的1020倍。（3）注意道路的合成坡度。在山嶺地區，當縱坡度陡而又插入小半徑的平曲線時，就容易造成合成坡度大，這對行駛安全不利；在平坦地區，當縱坡接近水平時，在平曲線起訖點附近的合成坡度非常小，排水成了問題。因此，選擇能夠獲得適當的合成坡度之平曲線和豎曲線的組合是十分必要的。（4）避免不良的平、豎曲線組合。暗彎與凸形豎曲線、明彎與凹形豎曲線的組合是悅目、合理的。對暗與凹、明與凸的組合，當坡差較大時會留下故意爬坡、繞彎的感覺。此種組合在山區難以避免，但坡差不宜太大。應避免在凸形豎曲線頂部或凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線。前者失去引導視線的作用，駕駛員須接近坡頂才發現平曲線，導致不必要的的減速或交通事故；后者會出現汽車高速行駛時急轉彎，不利于行車安全。平、豎曲線線形組合如圖3-1所示： 組合得當組合不當平曲線圖3-1 平面線與豎曲線的組合4.4 縱斷面設計步驟與方法（1）繪出原有地面線；（2）標出沿線各控制點標高：在進行縱坡設計時，應先將全線各控制點的標高在圖上標出，主要的控制點有相交道路路口標高、橋梁標高、隧道路面標高等；（3）拉坡：對于設計道路的縱斷面拉坡有兩種方法可以考慮，一種是通過調整道路中線縱坡，滿足道路排水要求，避免設置鋸齒形街溝，另一是參照沿街建筑物出入口的地坪標高，盡量不改動各控制點標高。由于飛達路標段為新建道路，道路兩側建筑物不多，所以采用前一種拉坡方案。 在定線設計時，一般采用多包少割，做到緩坡宜長，陡坡宜短。4.5 豎曲線計算 豎曲線可分為圓形曲線，二次拋物線，三次拋物線。通常在設計中采用圓形曲線。 圓形豎曲線各要素見圖3-2，并按下列式子進行計算： 圖3-2 豎曲線要示意圖 豎曲線上各點標高的計算如下：在凸形豎曲線內：設計標高=未設豎曲線的設計標高y在凹形豎曲線內：設計標高=未設豎曲線的設計標高y4.6 縱斷面設計成果見圖紙4.7 縱斷面設計圖道路縱斷面設計圖，一般包括以下內容：道路中線的地面線、縱坡設計線、施工高度、沿線橋涵位置、結構類型和孔徑，沿線交叉口位置和標高，沿線水準點位置，樁號和標高等。我國城市道路交通與其他國家相比，最大的特點就是機非混行現象嚴重。對此，在規劃設計中，特別是在道路橫斷面構造中，應加以充分考慮。橫斷面的形式、布置、各組成部分尺寸及比例，應按照道路類別、級別、計算行車速度、設計年限等因素統一考慮，以保障車輛和行人的安全通暢。第5章 橫斷面設計5.1 橫斷面布置5.1.1道路橫斷面設計規范道路橫斷面設計：研究路基橫斷面結構組成及尺寸的過程。道路橫斷面的組成和部分的尺寸要根據設計交通量、交通組成、設計車速、地形條件等因素確定。在保證必要的通行能力和交通安全與暢通的前提下，盡量做到用地省、投資少，使道路發揮其最大的經濟效益與社會效益。城市道路橫斷面由車行道、人行道、綠帶和道路上附屬設施用地等部分所組成。道路橫斷面設計圖3.1 道路的路基寬度是按照一定的規范進行設計施工的。各個公路路基寬度規范： 車道寬度規范： 機動車道數常根據城市規模與道路等級確定：5.1.2飛達路道路橫斷面設計 飛達路是荊州市的主干路，年平均交通量大，為了減少各主干道的橫向交通阻力，也為滿足日益增加的的交通需求以及遠景年的交通需求，可以設置為雙向六車道，在道路兩側設置機動車與非機動車道隔離設施，緩解并逐漸解決機動車非機動車混行的現象，提高整條道路的利用率和交通通行通行能力。 根據規定知飛達路的道路紅線是40米。5.1.2.1車道的設置 飛達路上的機動車以公交車、私家車、機動三輪車為主，主干路的設計車速為30KM/H，采用雙向六車道的機動車道，車道寬度宜取3.5米。非機動車以自行車為主，根據國內城市建設的實踐經驗，一條非機動車道的寬度至少4.5米，若自行車的比例高，高峰小時自行車交通量大，寬度可達67米，這也有利于遠景交通方式產生變化后改造和拓寬道路，或改作路邊停車用。由于光華路的自行車數量不是很大，預測未來年的自行車交通量不會有大幅增加，所以可以采用單幅路的形式，車道寬度設置為3.5米，非機動車靠右側行駛，在路面上劃出白色虛線，作為車輛分道線，基本實行各行其道。5.1.2.4 路側帶和人行道的設置 人行道是為市民提供步行交通的道路，以步行人流的流量為基本依據，人行道應有良好的鋪裝，道面平整，排水流暢，并且要保證步行交通安全和連續不斷，不被其它活動任意占用。人行道上應鋪設盲條，并應符合無障礙交通的要求，以適應老、幼、殘、弱者們步行活動的特殊需要。人行道應與沿街建筑和綠地結合在一起規劃設計，有時與步行廣場、建筑小品結合在一起建造，以豐富城市的景觀，要改變以純工程技術的手法建造人行道。 在飛達路上由于居民區較多，且居民區附近有許多商店和公交站點，這樣居民不行出行兩不容忽視，為了滿足現有居民步行出行交通量，人行道的設位置不宜過小，在荊州這樣的城市適宜取5米。像飛達路這樣的主干路由于道路兩側有許多的商店和商業區適于用綠帶將人行道分為兩部份，靠車行道一側的人行道供過路者快走，靠建筑一側的人行道供購物者慢行。5.1.2.5 道路綠化帶的設置 道路綠化可以增加城市景觀，使人心情舒暢；濃密的樹冠可以遮蔭擋風防日曬；綠化帶可以分隔道路橫斷面上各組成部分，或用以限制橫向交通任意穿越，以保障停車安全和快速，道路綠化帶寬度宜為道路紅線寬度的1530，為了保障行車安全適于在道路中間設置綠化隔離帶，既保證各行其道又可以緩解駕駛疲勞，減少交通事故的發生，提高道路的使用效率。 5.1.2.6 分車帶與路肩 中間分隔帶上的綠化，一般以種植花草或低矮灌木為主，既開闊視野又擋眩目的車頭燈光，也便于豎立照明燈桿。中間分隔綠帶的寬度，在用地允許時，一般宜大于4米，到交叉口附近，可辟出一條車道供左轉車排隊和過街行人等候綠燈。 機動車道與非機動車道間的分隔帶，若用地緊、寬度小于2米，不宜種樹喬木，但可鋪草皮或鋪筑硬地，供臨時停放自行車；若寬度小于1米，不宜種植，向外生長的枝條要侵占道路凈寬，降低道路通行能力，且綠化常年在煙塵的侵蝕和車輛對根系的震動下，也很難成活。在機動車輛和非機動車輛都很多的干路上，設置較寬的分隔綠化，到交叉口附近可將綠帶辟出一條機動車道供右轉車排隊，等候非機動車的空檔右轉，也可供行人在此等候過街。 在城市郊區的道路上采用邊溝排水時，在車行道路面外側至路基邊緣所保留的帶狀用地，稱路肩。它可供臨時停車、通行非機動車和行人，并對路面作橫向支承，埋設交通護欄和交通號志。路肩分為硬路肩(包括路緣帶)和保護性路肩。左側路肩用于雙幅路或四幅路中間具有排水溝的斷面 最終效果圖如下圖所示5.2.1 斷面形式的選擇我國道路規范中按照分隔帶的設置與否以及設置方式，把道路的橫斷面形式分為四種：單幅路、雙幅路、三幅路和四幅路。一般而言，一條道路應該采用相同形式的橫斷面。當道路橫斷面形式或是橫斷面組成部分的寬度發生變化時，應設過渡段，并以交叉口或結構物為起止點。 由于飛達路標段為山區城市級主干路，交通量不大，且地形起伏大，城鎮用地緊張，不宜使橫斷面的路幅過大。所以，飛達路標段采用單幅路（一塊板）的橫斷面形式。5.2.2 橫斷面組成設計根據城市道路設計規范，主干路的機動車車道寬度一般取3.5m，考慮到路口形式、速度降低和路口渠化的需要，路口處的車道寬度要低于路段的寬度。值得注意的是，通過研究和試點實驗，城市道路機動車車道設計寬度傾向于進一步減小。現行國標規定城市道路單條普通車道設計寬度為3.50米（設計車速40km/h）或3.75米（設計車速40km/h）。而各城市中心區機動車交通以車寬1.8米的小型車為主，單車道3.5米3.75米的寬度相對較寬，在相對“寬松”的條件下，車輛超速行駛或是2條車道并行3輛小車的情況時有發生，存在交通隱患。武漢、南京、杭州等城市近年來采用壓縮城市道路車道寬度的措施，將路段寬度壓縮至3.23.5米，交叉口進口道寬度壓縮至2.63.5米。通過對機動車車道寬度的適當壓縮，可增加車道數量，大幅提升通行能力，同時改善車輛通行秩序和行駛安全。 在確定南湖路車道布置時和車道寬度時，考慮到山區城市道路的交通程度和交通組成，選擇機動車車道寬度為3.5m，非機動車車道寬度為2.5m，行車道機非混合布置，這樣設置，也是基于機動車可靈活借用非機動車道臨時停車和后期將非機動車道改造成機動車道的需要。5.2.3 道路橫坡和路拱設計為了利于路面橫向排水，將路面做成中央高兩邊低的拱形，稱為路拱。路拱對排水有利，但對行車不利。路拱坡度所產生的水平分力增加了行車的不穩定性，當車輛在有水或潮濕的情況下制動容易出現側向滑移。因此，橫坡坡度應當綜合考慮利于排水和安全行車兩方面的要求。由于飛達路行車道的寬度不大，因而選擇1.5%的橫坡坡度。人行道采用直線路拱，車道路拱采用修正三次拋物線路拱。三次拋物線路拱的計算式為：路拱曲線大樣圖如圖4-2所示。圖4-2 半個路拱曲線大樣圖5.3 超高加寬設計5.3.1 道路超高設計設置超高是為了平衡車輛在曲線路段上形式所產生的離心力，將路面做成外側高內側低的單向橫坡。在城市道路中，為了使道路兩側建筑物標高協調，一般避免設置超高，但在山區城市道路的線性一般順應地形，蜿蜒曲折，圓曲線半徑較小，不得不設置一些超高。飛達路橫斷面為單幅路形式，沒有中間帶，路面超高過渡采用由雙向傾斜逐漸過渡到具有超高橫坡的單向傾斜的形式。超高橫坡取1.5%，超高旋轉過渡方式為繞道路中線旋轉。為了行車的舒適、路容的美觀和排水的順暢，必須設置一定長度的超高緩和段，超高的過渡是在超高緩和段全長范圍內進行的。道路超高緩和段長度按下式計算：式中：超高緩和段長度（m）；旋轉軸至路緣帶外側邊緣的寬度（m）；超高坡度與路拱坡度的代數差（%）；超高漸變率，設計時速為40km/h時，超高漸變率為1/100。由此計算出道路超高緩和段長度為18m。當兩相鄰曲線是反向曲線時，宜將一個曲線的全超高過渡到另一個曲線的反方向的全超高，沒有固定旋轉軸，中間是面到面的過渡，橫斷面始終是單坡斷面。這樣設置將使兩反向圓曲線間的過渡段只出現一次零坡斷面，對排水和路容都有改善。5.3.2 道路加寬設計道路加寬是為滿足在平曲線上行駛時后輪軌跡偏向曲線內側的需要，平曲線內側應相應增加路面、路基寬度。在這里，加寬過渡方式選擇回旋線過渡方式。根據城市道路設計規范，對飛達路各曲線段進行加寬設計，設計成果如下： 圖4-3小型汽車最小轉彎軌跡 交點圓曲線半徑加寬寬度JD180m0.7mJD2120m0.6mJD3220m0.4mJD4100m0.7mJD5220m0.4mJD6120m0.6mJD7140m0.6m表4-1 車道加寬值5.4 市政管網布置地下市政管線主要有污水管、自來水管、其他市政管線（如弱電管，電纜管等）。根據以往市政管線埋設實例并結合工程實際，污水管和雨水管合并設置，管頂埋深4m，直徑1200mm，埋設在離路緣石1.5m處的非機動車道下方；自來水管管頂埋深2.5m，直徑600mm，埋設在人行道下方。 市政管網盡量布置在人行道下方，以減少檢修維護時對道路交通的影響。市政管網橫斷面布置見圖4-4。5.5 路基設計和土石方計算路堤邊坡取1:1.5，路塹邊坡取1:1，部分地質條件較好的區域和有邊坡坡面防護的路段，路堤邊坡取1:1.3，路塹邊坡取1:0.75路基土石方作為道路工程中的重要工程量，其計算和調運是道路設計的一項重要內容，除了控制土石方數量外，還應合理解決各路段土石方平衡和利用，盡量使土石方能在經濟調運條件下移挖作填，避免額外的路外借土和棄土，減輕對環境的破壞。第6章 交叉口設計6.1 交叉口平面規劃當道路在同一高度相交并有一共同構筑面時稱為平面交叉，又稱平面交叉口。在交叉口采用合理的道路工程措施和交通工程措施能使交通流能夠快速、順暢地通過交叉口，減少行車延誤，提高整條道路的服務水平，進而提高道路網的服務水平。平面交叉是相交道路上的車輛發生匯集和轉向的區域，容易產生交通混亂、擁堵和事故，所以應當高度重視交叉路口的規劃、設計、施工和交通組織管理。6.1.1 平面交叉口的形式平面交叉口的形式，決定于道路網的規劃用地、周圍建筑的情況、交通量、交通組成、交通組織方式、交叉口相交道路的條數和相交角度。常見的交叉口形式有十字形、X形、T形、Y形、錯位交叉和復合交叉（五條或五條以上道路的交叉口）、環形交叉等幾種。一般而言，平交路口應盡量規劃十字路口而避免X形交叉，這是因為X形交叉范圍狹長，對交通也有不利的影響。但由于飛達路湖石路交叉口位于山體下方，若將路口設計改造成十字交叉，將會導致較大的挖方量，視野也沒有X形交叉口好，而且交叉路口的左轉彎車輛比例較小，X形交叉對交通的影響有限，所以，此交叉的采用X形交叉的形式，相交角度為60度。6.1.2 進出口道設計在確定交叉口的車道數和車道寬度時，必須考慮到我國城市目前自行車交通量較大的客觀要求，盡可能組織機動車和非機動車分流行駛，以保證交通安全和暢通。由于飛達路是雙向兩車道道路，為了提高交叉口的通行能力，考慮將車行道拓寬。此交叉路口均采用進口道右側拓寬的方式，將進口車道的數量由一個車道增加到兩個車道，交叉口處單條車道寬度適當減少，在這里設置為3.25m。由于左轉車較少而右轉車多，內側車道為左轉與直行車輛合用車道，外側車道為右轉車道。交叉口進口車道劃分如下：飛達路（東西向）由內向外依次為：3.25m（直行左轉合用車道）+3.25m（右轉車道）+1.5m（非機動車道），進口車道總寬度為8m，道路整體行車道路幅將由12m過渡增加到14m。湖石路（南北向）由內向外依次為：3.25m（直行左轉合用車道）+3.25m（右轉車道）+0.5m（路緣帶），進口車道總寬度為7m，道路整體行車道路幅將由8m過渡增加到11m。出口車道處的路幅與原有路幅相同，保持一個行車道不變。為了更好地引導左轉彎車輛通過X形交叉口，使車輛運行軌跡更加順適流暢，在路面上繪制了左轉彎引導線。6.1.2 行人和非機動車交通設計行人過街橫道應設在車輛駕駛員容易看清楚的位置，盡可能靠近交叉口，與行人的自然流向一致，人行橫道設為3.0m寬。為了保障非機動車駕駛者的安全，左轉非機動車采用兩次過街的方式處理，這樣處理也能避免影響到其他各類交通流的通行。交叉路口進口道為多車道，所以根據交通流向，每條車道都標明了明確的箭頭標線。因該交叉口有交通信號管制，所以在交叉口的每個進口道處都設置了停車線。停車線垂直于道路中心線，并在人行道后2m處設置。在拓寬段內依據停車排隊長度設置了禁止變換車道線。6.2 交叉口豎向設計6.2.1 交叉口豎向設計原則交叉口豎向設計的目的是調整交叉口范圍內的車行道、人行道、建筑物及其鄰近地面有關各點的設計標高，統一解決相交道路之間以及交叉口和周圍建筑物之間在立面位置上行車、排水和建筑三方面的要求，使交叉口能獲得一個平順的共同構筑面，以保證交通安全、方便、排水通暢、建筑造型美觀。交叉口豎向設計的主要原則：（1）主要道路和次要道路相交，一般次要道路的縱、橫坡遷就主要路縱、橫坡的變化。（2）等級相同的兩條道路交叉，如交通量差別不大，但有不同的縱坡時，一般維持兩條道路的設計縱坡不變，而緩和地改變它們的橫坡，使兩條道路在立面上取得平順。（3）相交道路的等級和交通量差異都很大時，可以考慮主要干道的縱、橫斷面均維持不變，而將次要道路雙向傾斜的橫斷面，逐漸改變過渡到與主干道的縱坡一致的單向傾斜橫斷面，以保證主要干道的交通便利。（4）為保證排水，設計時至少應有一條道路的縱坡能將交叉口內匯集的雨水排出；如所有道路縱坡都傾向交叉口，則必須考慮在交叉口內設置雨水口 ，以保證交叉口排水要求。（5）在交叉口內，不應使一條道路的雨水排入到另一條道路上，也不應使地面水流過交叉口的人行橫道，一般采用截水的辦法，多在交叉口人行橫道或在路口邊轉角曲線的切點上，布置雨水口。6.2.2 交叉口豎向設計的形式交叉口處，飛達路的縱坡為1.3%，西高東低，湖石路的縱坡為1.5%，南高北低。相鄰兩條道路的縱坡向交叉口傾斜，而另外兩條道路的縱坡由交叉口向外傾斜，交叉口位于斜坡地形上。可不改變相交道路的縱坡，按照天然斜坡地形，將兩天道路的橫坡在進入交叉口前逐漸向相交道路的縱坡方向傾斜，使交叉口形成一個單向傾斜的斜面，此時，在傾向交叉口的道路上接近人行道的上方設置雨水口，以截住地面水不讓其流入交叉口內。6.2.3 交叉口豎向設計方法及步驟交叉口豎向設計的方法有許多種，常用的有方格網法、設計等高線法和方格網設計等高線法等。這里采用方格網設計等高線法。方格網設計等高線法是在交叉口的設計范圍內，選定路脊線，算出路脊線的設計標高，勾畫出設計等高線，再用方格網標出各點的地面標高、設計標高和施工標高，以方便放樣。設計步驟如下：（1）繪出交叉口平面圖。（2）確定交叉口的設計范圍。（3）確定路段的設計標高，用設計等高線表示。（4）確定交叉路口的設計標高。先選取交叉口范圍內合適的路脊線和控制標高。路脊線是否選取適當將直接影響到交叉口的排水、行車順適性和路面美觀。在新建交叉口設計中，一般選取道路中線為路脊線，路脊線的交點為控制標高。在繪制設計等高線時，瀝青路面宜畫成曲線，對于水泥混凝土路面而言，在原已確定的路口分塊上勾畫等高線，由于水泥混凝土板為平面，此時等高線應畫成直線或折線。（5）根據排水順暢、行車舒適及與相鄰建筑物標高協調和路面美觀等標準對等高線的線形和等高線間距進行調整。（6）調整完成后，劃分合適的網格，按照一定的插值計算方法，計算各網格各頂點的設計標高和施工標高。 第7章 路面結構設計7.1 路面結構設計要求與基本資料7.1.1 設計任務與內容設計任務：（1）瀝青混凝土路面結構設計；（2）水泥混凝土路面結構設計。設計內容：（1）確