道路立体交叉设计

本章主要内容：道路立体交叉的组成、类型和特性立体交叉的规划布置和形式选择匝道设计依据、基本形式和设计标准匝道端部的出入口设计、变速车道设计、辅助车道设计收费立体交叉的形式、收费站的布置和收费广场设计第九章道路立体交叉设计第一节概述立体交叉：是利用跨线构造物使道路与道路（或铁路）在不同标高相互交叉的连接方式。立交是高速道路必不可少的组成部分。优点：①车流在不同标高的平面上行驶，消除或减少了冲突点；②车流可连续运行，提高了道路的通行能力；③节约了运行时间和燃料消耗；④控制了相交道路车辆的出入，减少了对高速道路的干扰。一、立体交叉的组成1、跨线构造物：实现车流空间分离的主体构造物跨线桥（上跨式）和地下通道（下穿式）（工大一区地下通道）2、正线：相交道路的直行车道组成立交的主体，包括引道＋直行段。3、匝道供进出相交道路（正线）转弯车辆行驶的连接道，立交的重要组成部分。4、入口与出口进、出正线与匝道相连接的部位，驶出正线－出口，驶入正线－入口5、变速车道为适应车辆变速行驶的需要，在正线的出入口附近设置的附加车道。出口前端－减速车道，入口后端－加速车道。出口入口二、公路立交与城市立交的主要区别1、公路立交设收费站，两立交的间距较大，形式简单规整，但由于车速高，占地大；结构简单，二层为主2、城市立交不收费，间距小，形式各异，受空间限制多，需解决非机动车及行人问题，排水困难，费用高。结构复杂，多层为主公路立交城市立交第二节立体交叉的类型和适用条件一、按结构物形式分类1．上跨式：用跨线桥从相交道路上方跨过的交叉方式。特点：施工方便，造价较低，排水易处理；但占地大，引道较长，高架桥影响视线和市容，宜用于市区以外或周围有高大建筑物处。2．下穿式：用地道（或隧道）从相交道路下方穿过的交叉方式。特点：占地较少，立面易处理，对视线和市容影响小，但施工期较长，造价较高，排水困难。多用于市区。二、按交通功能分类（一）分离式立交构成：仅设跨线构造物一座，使相交道路空间分离，上、下道路无匝道连接的交叉方式。特点：立交结构简单，占地少，造价低，但相交道路的车辆不能转弯行驶。适用：高速道路与铁路或次要道路之间的交叉。（二）互通式立交构成：设跨线构造物使相交道路空间分离，且上、下道路有匝道连接，以供转弯车辆行驶的交叉方式。特点：车辆可转弯行驶，全部或部分消灭了冲突点，各方向行车干扰较小；但立交结构复杂，占地多，造价高。二、按交通功能分类（一）分离式立交互通式立交可分为：枢纽互通立交：高速公路与高速公路相交叉，匝道无收费站，交通流无交叉。一般互通立交：高速与其他等级道路之间的交叉，可合并设置收费站，交通流可存在交叉。由车流轨迹交叉的形式互通可分为：部分互通完全互通环形立体交叉1．部分互通式立交相交道路的车流轨迹线至少有一个冲突点的交叉。适用条件：当个别方向的交通量很小或分期修建时；高速道路与次要道路相交用地和地形等限制时代表形式：菱形立交部分苜蓿叶式立交等。（1）菱形立交－只设右转和左转公用匝道使主要与次要道路相连，次要道路有平交三路立交四路立交冲突点冲突点冲突点保证直行车流的安全、快速通过。平面交叉设在次线上，仅需一座桥或地道，占地省，经济。（2）部分苜蓿叶式立交－部分左转方向环圈式匝道，而在次要道路以平交方式实现左转（相对主线而言）以左转实现右转，有平交以右转实现左转，有平交（2）部分苜蓿叶式立交根据转向交通量的大小和场地条件设置。尽可能安排车辆右转，平面交叉安排在次线上。2．完全互通式立交相交道路的车流轨迹线全部在空间分离的交叉。匝道数＝转弯方向数，各转向都有专用匝道。适用条件：高速道路之间及高速道路与其它高等级道路相交。代表形式：喇叭形、苜蓿叶形、y形、X形等。1．部分互通式立交1）喇叭形立交：经环形左转匝道驶入主线（或正线）1）喇叭形立交：经环形左转匝道驶出主线（或正线）简单，一座桥，占地少，经济问题：如果主线左转车辆多，如何选型？2）苜蓿叶式立交：四个对称环圈匝道实现左转无冲突点，可分期修建，需一座构造物；占地大，环圈匝道车速低，存在交织。适用常规四路交叉2）苜蓿叶式立交：（带集散车道形）消除正线交织，提高通行能力和安全。3）子叶式立交－两个环圈匝道实现左转需一座构造物，造价低，美观；正线存在交织，多为苜蓿叶式的前期定向Y形4）Y形立交－用定向或半定向匝道实现车辆左转的互通：为快速通过提供了条件，无交织、冲突，方向明确，路径短；但构造物多，造价高（矛盾的两个方面）适用三路枢纽互通半定向Y形4）Y形立交：5）X形立交：又称半定向式立交无交织、冲突，方向明确，路径短占地面积大、层多桥长，造价高。对角左转匝道靠拢布置右出右进对角左转匝道拉开布置5）X形立交：又称半定向式立交相交道路无法单独设置每个方向各自的转向匝道，共用一个环岛进行交织及分流，该种形式的立交称为环形立交。3．环形立交三路立交2．完全互通式立交1．部分互通式立交四路立交一、立体交叉的布置规划（一）立交位置的选定一般应选择在地：势平坦开阔、地质良好、拆迁较少相交道路有较高的平、纵线形指标处。条件：1.相交道路的等级高速与其他道路相交－－应采用立体交叉一级与交通量大的道路相交－－宜采用立体交叉其他道路相交，根据条件、地点－－可采用立体交叉第三节立体交叉的布置规划与形式选择2.相交道路的性质高速与高速高速与一级高速与交通繁忙的一般公路相交一级与交通繁忙的一般公路相交－－均应采用互通式立体交叉3.相交道路的任务高速、一级与通往大城市、政治、经济中心，重点工矿、港口、机场等公路相交－－均应采用互通式立体交叉4.相交道路的交通量一级与四车道公路，Q=10000辆(年平均昼夜）时城市道路四车道相交，Q＝4000-6000辆/小时－－可采用互通式立体交叉5.人口数量3-5万人口附近－－可采用互通式立体交叉（二）立交的间距公路：在大城市、重要工业区周围为5km～10km；一般地区为15km～25kmm。最大间距以不超过30km为宜；最小间距不应小于4km。城市道路：互通式立交的间距一般比公路小，但最小间距按正线计算行车速度为80km、60km和50km／h，分别采用1km、0.9km和0.8km。二、立体交叉形式的选择（一）影响立交形式选择的因素二、立体交叉形式的选择一、匝道的基本形式按匝道的功能及其与相交道路的关系划分：右转匝道左转匝道1．右转匝道特点：右出右进，不设跨线构造物；方向明确，车速高。第四节匝道设计2．左转匝道车辆须转约90～270°越过对向车道，除环圈匝道外，至少需要一座跨线构造物。1）直接式：又称定向式或左出左进式。左转车辆直接从左侧驶出，左转弯，到相交道路的左侧驶入。优点：线形简捷，转向明确，长度最短，无反向迂回，指标高；车速高，通行能力大。缺点：构造物多，二层式两座或三层式一座；左出左进，与右侧通行规则相悖，较少采用。2）半直接式：又称半定向式匝道（1）左出右进式：左转车辆从左侧直接驶出后左转弯，到相交道路时由右侧驶入。特点：行车安全－右进改进了左进的缺点仍有左出略有绕行二层式跨单向桥一座三层式跨双向桥一座两层式跨单向、双向跨线桥各一座（2）右出左进式：左转车辆从右侧右转驶出，在匝道上左转，到相交道路后直接由左侧驶入。2）半直接式：又称半定向式匝道特点：行车安全－改进了左出的缺点仍有左入略有绕行（3）右出右进式：左转车辆都是右转弯驶出和驶入，在匝道上左转改变方向，右侧合流驶入。2）半直接式：又称半定向式匝道特点：行车安全－消除了左进左出的缺点绕行最长跨线构造物多3）间接式：又称环圈式左转车辆先驶过正线跨线构造物，然后向右回转约270°达到左转的目的。优点：行车安全，造价低缺点：线形指标差、车速低、占地大二、匝道的特性1．独立性：每一种左转匝道具有单独的使用特性，一种形式可用于所有的左转匝道，形成对称形式。苜蓿叶型二、匝道的特性2．对称性：十种匝道，分两类：一类：自身斜轴对称；二类：相互轴对称二、匝道的特性3．组合性：各种形式的匝道，可以任意组合，形成斜轴对称、半轴对称及完全不对称的立交二、匝道的特性4.可达性任何一个左转的车辆，均可在所有象限内完成左转弯运行。5．局域性所有行驶方向左转的车辆，均可在部分象限内完成左转弯运行。一个象限集中布置二、匝道的特性两个象限集中布置二、匝道的特性5．局域性所有行驶方向左转的车辆，均可在部分象限内完成左转弯运行。三个象限集中布置二、匝道的特性5．局域性所有行驶方向左转的车辆，均可在部分象限内完成左转弯运行。三、匝道的设计依据（一）立交的等级公路互通式立交根据相交道路的等级划分为三级。（二）匝道的设计速度根据立交的类型、转弯交通量的大小以及用地和建设费用等条件选定。期望：主线的平均速度一般：（50％-70％）V主选择计算车速时的注意事项：（1）满足最佳车速要求车速与车头间距的关系决定通行能力设计车速应为接近最大通行能力时的车速，即最佳车速Vk0kLLVC0kLLVC式中L——车长（m）；L0——安全距离（m），一般L0=5~10m；C——制动系数（s2/m），一般C=0.15~0.30Vk——一般为40~50km/h。（m/s）（2）按匝道的不同形式选用右转匝道：取中~上限值，定向式匝道：取上限，半定向匝道：用中值左右，环圈式匝道：用下限值（3）适应出入口行驶状态需要驶出的分流车速：≥（50~60%）V主；驶入的合流车速：≥70%V主；接近收费站和次要道路的匝道：计算车速可适当降低。（4）考虑匝道的交通组织双向无分隔带的匝道：取相同的计算车速，双向独立匝道：可分别取。匝道形式直接式半直接式环形匝道设计速度枢纽互通80，60，5080，60，50，4040一般互通60，50，4060，50，4040，35，30公路立体交叉匝道设计速度四、匝道的线形设计标准：（一）匝道的平面1．匝道平曲线半径：匝道形式占地面积半径的大小影响造价行车安全行车舒适一般取：大于“一般”值的半径，受条件限制不得已可取极限值。对于环圈式匝道，除半径满足要求外，还应有足够的长度保证曲率的缓和过渡，以及上下线的展线要求。H—上下线要求的最小高差（m）α—匝道的转角（o）i—匝道的设计纵坡（%）min57.3HRi2．匝道回旋线参数：四、匝道的线形设计标准：一般匝道均设缓和曲线，且采用回旋线其中：A≤1.5R反向曲线的回旋线参数A应相等，不等时比值不大于2。（二）匝道的纵断面1．匝道最大纵坡特点：比正线大，困难地区：可增1%，非冰冻地区：可增2%四、匝道的线形设计标准：匝道设计速度（km/h）80、7060、5040、35、30最大纵坡（％）出口匝道345334入口匝道334345公路立体交叉匝道最大纵坡上坡下坡上坡下坡2．匝道竖曲线半径及长度匝道设计速度（km/h）8060最大纵坡（％）冰冻地区44非冰冻地区45城市道路立体交叉匝道最大纵坡（三）匝道横断面及加宽1．匝道横断面组成：行车道路缘带硬路肩和土路肩（城市道路不设）中央分隔带（对向分离双车道匝道）各部分宽度：行车道：公路：3.5m城市：V≥40km/h，3.75mV40km/h,3.50m中央分隔带：1.0m，有刚性护栏时：0.6m路缘带：0.5m土路肩：0.75m或0.5m单车匝道右侧硬路肩：2.5m（三）匝道横断面及加宽2．匝道圆曲线加宽加宽：按正线加宽过渡方式进行（四）匝道的超高及其过渡1．不设超高的圆曲线半径（四）匝道的超高及其过渡2．超高值确定积雪冰冻地区：ih6%,i合成8%（四）匝道的超高及其过渡4．超高过渡方式：绕行车道中心旋转绕中央分隔带边缘旋转有缓和曲线：则在其内完成，没有缓和曲线：则可直线内2/3－1/2，园曲线内1/3－1/2，两圆曲线相