《立体交叉设计》PPT课件.ppt

第九章道路立体交叉设计,第一节概述,一、立体交叉的设置条件,1、根据相交道路的等级（1）高速公路与各类城市道路相交时，必须采用立体交叉；（2）城市快速路与快速路、主干路、铁路交叉时，必须采用立体交叉；（4）大城市机场与一般道路相交时，可采用立体交叉。,2、根据交通量的需要 我国城市道路设计规范规定：主干路与主干路相交，当进入路口的现况交通量超过4000 6000（辆/小时）（当量小客车），相交道路为四车道以上，且对平面交叉口采取改善措施、调整交通组织均难收效时，可设置立体交叉。,3、考虑地形条件 结合跨河桥的两端，扩建桥梁的边孔，修建主干滨河路的立体交叉。4 道路与铁路的交叉符合下列条件时采用立体交叉（1）当地形条件困难，采用平面交叉危及行车安全时；（2）城市主干路、次干路与铁路交叉，在道路交通高峰时间内，经常发生一次封闭时间超过15min。,二、立体交叉的组成,1跨线构造物 是指立交实现车流空间分离的主体构造物，包括设于地面以上的跨线桥和设于地面以下的地道。2 正线 它是组成立交的主体，指相交道路的直行车行道。3 匝道 它是立交的重要组成部分，是指供上、下相交道路转弯车辆行驶的连接道。4 出口与入口 由正线驶出进入匝道的道口为出口；由匝道驶入正线的道口为入口。,5 变速车道 为适应车辆变速行驶的需要，在正线右侧的出入口附近设置的附加车道称为变速车道。出口端为减速车道，入口端为加速车道。立体交叉的范围一般是指各相交道路出人口变速车道渐变段顶点以内包含的正线与匝道的全部区域。,第二节 立体交叉的类型和使用条件,一、按结构物形式分类立体交叉按相交道路结构物形式划分为上跨式和下穿式两类：1.上跨式 这种立交施工方便，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 这种立交占地较少，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。用于市区较为理想。,二、按交通功能分类按交通功能可划分为分离式立交和互通式立交两类：（一）分离式立交,这种类型立交结构简单，占地少，造价低，但相交道路的车辆不能转弯行驶。只适用于高速路与次要道路之间的交叉。,（二）互通式立交 这种立交车辆可转弯行驶，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。互通式立交主要有三种类型，分别是：部分互通式、完全互通式和环形立交。1.部分互通式立交 相交道路的车流轨迹线之间至少有一个平面冲突点的交叉。部分互通式立交的代表形式主要有：菱形立交和部分苜蓿叶式立交等。,（1）菱形立交:如图93所示,a)为三路立交b)为四路立交,（2）部分苜蓿叶式立交,2.完全互通式立交其代表形式有：喇叭形、苜蓿叶形、Y形、X形等。,（1）喇叭形立交 如图95,（2）苜蓿叶式立交 如图96所示,图中a)为标准形b)为带集散车道形,（3）子叶式立交 如图97所示,只需一座构造物，造型美观，造价较低。,（4）Y形立交,a)为定向Y形b)为半定向Y形，右下图为三层式,（5）X形交叉 如图99所示,3.环形立交 相交道路的车流轨迹线因匝道数不足而共同使用，且有交织路段的交叉，如图910所示,其中 a)为三路环形立交b)为四路环形立交c)为多路环形立交,第三节 立体交叉的布置规划与设计,一、立交的选型,（一）立体交叉形式的选型原则 1选型取决于相交道路的性质、任务和远景交通规划，设计小时交通流量、流向等多方面因素。2选型必须与当地条件相适应，选型时要充分考虑地区规划，结合地形、地质条件，可能提供的用地范围，周围建及设施分布状况等条件，因地制宜地布置匝道。3选型要注意远近期结合，全面考虑。即要考虑近期交通要求，减少投资费用，又要考虑远期交通发展的需要。,4.选型和匝道布设要注意分清主次，首先应满足主要道路的交通要求，然后考虑次要道路，处理好相交道路的关系。选型要与路线、构造物设计、总体布局及环境相配合。5立体交叉匝道口处机动车与非机动车互相干扰、造成交通阻塞、影响正常运行时用机动车与非机动车分行的立体交叉。6应根据具体情况综合分析，进行技术、经济和环境效益的比较后确定。,（二）立交形式选择的步骤和要点,1、初定立交的基本形式 首先选择立交的总体布局，如上跨式或下穿式，完全互通式或部分互通式，二层式、三层式或四层式，机动车与非机动车分行或混行，是否考虑行人交通，是否收费等，在此基础上进一步选择立交的基本形式。,对公路立交在确定基本形式时，应根据各方面的交通量，结合地形、地物、当地交通条件综合考虑而定，并注意以下几点：（1）直行和转弯交通量均大，相交道路的计算行车速度较高并要求用较高的速度集散时，可采用定向式或半定向式立交。（2）相交道路等级相差较大，且转弯交通量不大时，可用菱形、部分苜蓿叶形或喇叭形。（3）不设收费站的高速公路、一级公路相交时，可用苜蓿叶式。但其规模和用地较大，且应设置集散车道以减少交通堵塞和交通事故。,（4）苜蓿叶式的环圈式匝道以单车道为宜。若交通量接近或大于单车道通行能力，则应采用半定向或定向匝道。,2、立交几何形状及结构的选择立交的几何形状及结构对行车速度、运行时间、行车视距、视野范围、服务水平及通行能力等影响较大。在基本形式的基础上，通过仔细研究，对立交的总体结构进行安排，并合理布置匝道。,3、立交方案的比较有时要有几个立交方案可供选择，要经过多方案的技术、经济比较，以选择出满足交通功能要求、适合现场条件、工程量小、投资省的最佳立交方案。,（三）立交的间距,确定互通式立交间距时，主要应考虑以下影响因素：1 能均匀地分散交通 2 能满足交织路段长度的要求 3 满足标志和信号布置的需要 4 驾驶员操作顺适的要求,城市道路上互通式立交的间距一般比公路小，且与正线计算行车速度有关，如下所示：,二、立体交叉的设计资料和设计步骤（一）设计资料在立体交叉设计之前，应收集下列所需设计资料：自然资料 测绘立交范围内的1：5001：2000地形图，详细标注建筑物的建筑线、种类、层高、地上及地下各种杆柱和管线；调查并收集用地发展规划，水文、地质、土壤、气候条件资料；收集附近的国家控制点和水准点等。,2 交通资料 收集各转弯及直行交通量，交通组成；推算远景交通量；绘制交通量流量及流向图；调查非机动车和行人流量等。3 道路资料 调查相交道路的等级、平纵面线形、横断面形式及尺寸；相交角度、控制坐标和标高；路面类型及厚度等。,4 排水资料 收集立交所在区域的排水规划及现状；各管渠位置、埋深和尺寸。5 文书资料 收集设计任务书及有关文件等。6 其它资料 调查取土、弃土和材料的来源；施工单位、季节、工期和交通组织与安全。,（二）设计步骤,1 初拟设计方案 根据交通量和地形条件，在地形图上或其上覆盖的透明纸上勾绘出各种可能的立交方案。2 确定比较方案 对初拟方案进行分析，应考虑线形是否顺适，技术指标能否满足，各层间能否跨越，拆迁是否合理等，从中选出24个方案进行进一步的比较。3 确定推荐方案 在地形图上按比例绘出各比较方案，完成初步平纵设计和概略工程量计算，做出各方案的比较表，全面比较后确定推荐方案，一般12个。,4 确定采用方案 对推荐方案视需要做出模型或透视图，征询有关方面的意见，最后定出采用方案。5 详细测量 对采用方案实地放线并详细测量，进一步收集技术设计所需的全部资料。6 技术设计 完成全部施工图和工程预算。以上14步为初步设计阶段，56步为施工图设计阶段。,（三）、匝道的基本形式,匝道的形式多种多样，按匝道与相交道路的关系，分为右转匝道和左转匝道两大类。.右转匝道,2 左转匝道 按匝道与相交道路的关系，左转匝道又可分为以下几种基本形式。（1）直接式（又称定向式或左出左进式）优点是匝道长度最短，可降低营运费用；没有反向迂回运行，自然顺畅；可适应较高车速。,（2）半直接式（又称半定向式匝道）按车辆由相交道路的进出方式可分为三种基本形式。左出右进式,右出左进式,右出右进式,（3）间接式（又称环圈式）环圈式匝道为苜蓿叶式和喇叭式立交的标准组成部分。图中a)为常用的基本形式，当苜蓿叶式立交设有集散道路时，可用其余三种形式。,城市立交匝道计算行车速度(km/h),(四)匝道计算行车速度,匝道计算行车速度一般为相应路段计算行车速度的0.50.6倍,(五)匝道的平面 1.匝道平曲线半径,匝道平面线形中，直线与圆曲线或大半径圆曲线与小半径圆曲线之间应设缓和曲线。缓和曲线采用回旋曲线。,(五)匝道的纵断面,1.匝道横断面 匝道横断面由车道、路缘带、硬路肩和土路肩（城市道路不设）组成，对向分离双车道匝道还包括中央分隔带。匝道横断面布置形式如图925所示。,(六)匝道横断面及加宽,2.匝道圆曲线的加宽值 匝道圆曲线的加宽值，应根据圆曲线半径按下表所示数值采用。,匝道圆曲线的加宽值,(七)匝道的超高及其过渡 1.超高值 匝道上的圆曲线应根据规定设置必要的超高，超高值按表选用。当圆曲线半径大于表所列值时，可不设超高。2.超高过渡段 匝道上超高过渡段长度应根据计算行车速度、横断面类型、旋转轴的位置以及超高渐变率等因素确定。超高过渡段计算公式与正线相同。,匝道圆曲线的超高,不设超高的圆曲线半径（m）,3.超高设置方式 超高设置方式与正线相同，即采用以行车道中心旋转或以中央分隔带边缘旋转两种。超高过渡段设置方法视匝道平面线形而定，有缓和曲线时，超高过渡在回旋线的全长内进行；对低等级道路的匝道，当无缓和曲线时，可将所需过渡段长度的1/31/2设在圆曲线上，其余设在直线上；两园曲线径相连接时，可将过渡段的各半分别置于两圆弧内。(八)匝道的视距,1 停车视距 单向单车道匝道主要满足停车视距；单向双车道可快、慢车分道行驶，无需考虑超车视距；双向双车道一般应设中间隔离设施，也不存在会车和超车问题，所以，匝道全长只需满足停车视距的要求。匝道停车视距如表912，积雪冰冻地区应大于括号内数值。2 识别视距 分流点之前正线上的识别视距应大于1.25倍的正线停车视距，有条件时宜按表913所列数值选用。,匝道停车视距,识别视距,第五节 端部设计,端部是指匝道两端分别与正线相连接的道口，它包括出入口、变速车道及辅助车道等。两端的道口与中间部分匝道共同组成一条完整的匝道。从主线出入的道口都应是自由流畅式的，而次线上的道口有时则是信号控制式的。,一、出口与入口设计1、匝道端部出入口设计要点(1)立交枢纽匝道的出入口，应设置在主线行车道右侧。除特殊情况或在相交次要道路且其出入口交通量较小的条件下才可设置在次要道路左侧。,(2)出人口端部位置应明显及易于识别。1）一般情况宜将出口设置在跨线桥等构造物前，困难地段可把变速车道大部设置在跨线桥前。当设置在跨线桥后时，则距跨线桥距离宜大于150m。2）一般情况宜将出口设置在凸形竖曲线上坡道上。当设置在凸形竖曲线下坡道处，应将凸形竖曲线设置得长些，以增大视距，使驾驶员能看清出口端部变速车道渐变段的起点和匝道上曲线的方向。,3）入口端部宜没在主线下坡路段，以便于重型车辆利用下坡加速，并在入口端点应保持充分的视距，以便匝道上汇流车辆能调整车速汇入主线车流间隙中。4)驶出匝道出口端部，在减速车道终点，应设置一条缓和曲线，使分流点处具有较大的曲率半径，并使曲率变化适应行驶速度的变化，如图615示。分流点曲率半径与回旋线参数规定如表616列值。,(3)一级立交主线与驶出匝道的出口分流点处，当需给误行车辆提供返回余地时，行车道边缘宜加宽一定份量值，并用圆弧连接主线和匝道路面的边缘。偏量值及鼻端半径下面表。高架结构段可不设偏移加宽。楔形端端部后的过渡长度Zl、Z2根据下面的表的渐变率计算。,匝道出入口之间最小净距数值除按表617采用外，还应考虑以下各项：1）干道的驶出或驶入紧挨着的情况(图616b)应考虑变速道长度及标志之间距离，根据所需距离最长的条件取用。,（4）立交范围内相邻匝道出入口之间的最小净距见表617,2）驶入的前面有驶出的情况(图616d)应根据交织的交通量计算其交织所需长度，并取其长者来决定距离采用值。2单车道出入口 单车道出入口分单车道直接式出入口(图617、图619)和单车道平行式出入口(图618、图620)二类。,3多车道出入口 多车道出人口除和单车道出入口一样根据形式分两类外，更重要的是以功能分类。一种是按出入口进行设计，适应于互通式立交匝道的出入口设计；另一种按主要岔口分流合流进行设计，适应于高等级道路起、讫点处立交枢纽的定向匝道出人口设计。,(1)按出入口形式设计 双车道直接式出入口，布置形式和单车道一样，第二条变速车通加在第一条变速车道右侧，按经验内侧车道加速段长是单车道规定位的80(图621、图622)。,双车道平行式出入口，布置形式和单车道一样，第二条车道加在第一条车道右侧，右侧变速车道较左侧第一车道短一渐变段长度(图623、图6-24)。,(2)按增设辅助车道的双车道出入口设计 一般位于立交枢纽的定向匝道，当出入口交通量很大时，双车道出入口必须在下行方向按车道数平衡、基本车道数连续这两条原则，增设辅助车道(见图625图628)。,(3)按“主要岔口”分流、合流形式设计 枢纽型立交处，为能在与主线车速基本相同行驶条件下实现大交通量的分、合流和路线的转换，道路分岔端部须按“分岔”力式保证主线基本车道数连续和主线车道数的平行，必要时增设辅助车道。典型的双车道岔口分流、合流端部设计见图6-29。其中，相对较次要分岔流向应靠右侧进出。,高速公路或城市快速路在起讫点处一般分成两条定向多车道，与类似高等级道路相衔接。大交通量的分、合流或路线间交通流转换期间车速基本保持不变。多车道岔口分流、合流端部可按图630所示方式对主线进行分岔。,特大型互通式立交枢纽的“主要岔口”除了按车道数平衡原则进行设计外，还应按树枝状分岔，以每两个流向分别进行分流、合流设计(图6-31)。,二、变速车道设计变速车道包括减速车道和加速车道：车辆由正线驶入匝道时减速所需的附加车道称为减速车道；车辆从匝道驶入正线时加速所需的附加车道称为加速车道。1 变速车道的形式（如下图所示）一般分为直接式与平行式两种。（1）平行式 是在正线外侧平行增设的一条附加车道。其特点是车道划分明确，行车容易辨认，但车辆行驶轨迹呈反向曲线对行车不利。原则上加速车道采用平行式，加速车道较长，平行式容易布置。平行式变速车道端部应设渐变段与正线连接。,（2）直接式 不设平行路段，由正线斜向渐变加宽，形成一条与匝道连接的附加车道。其特点是线形平顺并与行车轨迹吻合，对行车有利，但起点不易识别。原则上减速车道采用直接式。另外，加速车道较短或双车道的变速车道宜采用直接式。,2 变速车道的横断面变速车道横断面的组成与单车道匝道基本相同，是由行车道、路肩和路缘带组成的，各组成部分宽度如图929所示。城市道路可不设右路肩，但应保留路缘带。,2、变速车道的长度 变速车道长度为加速或减速车道长度与渐变段长度之和，如图930所示。,（1）加、减速车道长度,式中：V1正线平均行驶速度(km/h)；V2匝道平均行驶速度(km/h)；a汽车平均加（减）速度(m/s2)，加速时a=0.81.2 m/s2；减速时a=23 m/s2。平坡时加、减速车道长度可按表916查用，并根据 正线纵坡度大小，按表917系数修正。（2）渐变段 平行式变速车道渐变段的长度不应小于 表916所列数值。直接式变速车道渐变段按外边缘渐 变率控制，出口端和入口端渐变率规定如表916。,(m),变速车道长度及渐变率 表9-16,坡道上变速车道长度修正系数 表9-17,三、辅助车道1基本车道数是指一条车道或其某一区段内，根据交通量和通行能力的要求所必需的一定数量的车道数。在高速公路、一级公路和城市快速路的全长或较长路段内，必须保持一定的基本车道数。同时在正线与匝道的分、合流处必须保持车道数的平衡，二者之间是通过辅助车道来协调的。2车道平衡原则正线的车流量必然会因分、合流的存在而发生变化，分流减少，合流增大。为适应这种车流量的变化，在分、合流处的车道数应保持平衡。其原则为：（1）两条车流合流以后正线上的车道数应不小于合流前交汇道路上所有车道数总和减一；（2）正线上车道数应不小于分流以后分叉道路的所有车道数总和减一；,（3）正线上的车道数每次减少不应多于一条。如图931所示，一般按下式检验车道数是否平衡，,(9-10)式中：NC分流前或合流后的正线车道数；NF分流后或合流前的正线车道数；NE匝道车道数。,在分、合流处，既要保持车道数平衡，又要保持基本车道数，如果二者发生矛盾时，可通过在分流点前或合流点后的正线上增设辅助车道，如图932所示。一般规定：辅助车道长度在分流端为1000m，最小为600 m；在合流端为600 m。另外，当前一个立交加速车道的末端至下一个立交减速车道起点之间的距离小于500 m时，必须设置辅助车道将二者连接起来。,