枢纽互通立交设计（精选9篇）
枢纽互通立交设计 篇1
1 互通立交区域位置特点
1.1 区域位置
呈村降互通立交是绩溪—黄山高速公路与徽州—杭州高速公路(屯溪—杭州)交叉的一级互通立交。位于黄山市歙县北岸镇,是连接两条高速公路的大型枢纽工程,是安徽省高速公路干线网骨架的重要节点,对完善安徽省公路网建设将起到重要作用。
1.2 地形特点
互通立交处于皖南中低山区的腹地,地形起伏大,沟壑纵横。西部属黄山山脉,东部属天目山—白际山山脉,地形较为复杂,场地狭小,河流弯曲,使互通立交布设受到很大限制。此外,地方规划、厂矿企业分布都对互通布设有一定的影响。
1.3 隧道对互通布设有一定影响
呈村降枢纽互通距离佛岭隧道终点较近,且由于隧道出口高程较高,导致互通内匝道纵坡较陡。
JTJ 011-94公路路线设计规范要求互通立交与隧道的间距大于1.5 km,这在山区高速公路上受地形和场地限制,是难以达到的。本项目设计中掌握下列原则:1)加速车道三角渐变段的终点不得进入隧道内,且一般宜距洞口保持大于3 s行程的距离。2)减速车道三角渐变段的起点距洞口的距离,考虑到隧道洞内外光线变化对驾驶员反应时间的影响,考虑出口标志的设置距离和驾驶员的辨别指路标志所需位置等因素,一般按不小于6 s行程且不小于150 m考虑。
1.4 地质条件相对较好
由于地处山区,立交区的地质条件相对较好,没有软土等不良地质,但需注意挖方边坡的稳定性。
2 互通立交设计原则
1)安全第一是互通立交设计的首位原则。为此,匝道与主线相接的出入口段匝道选择较高的平纵面指标。2)在保证安全的前提下,应满足使用功能。坚持保护环境、提高舒适、节约投资、注重景观的设计概念。因地制宜,选择合适的技术指标。充分利用地形、减少占地,减少对自然地貌、植被的破坏。3)在设计中充分考虑道路视觉效果,注重互通立交的美观及与周围环境的协调。
3 交通量
呈村降互通式立交是高速公路网中的重要节点,与徽杭高速公路交叉桩号为K33+300。该立交2029年预测转弯交通量为33 568辆小客车/d(见图1)。扬州—黄山方向交通量为主要交通量,占转弯交通量的58%。
4 互通位置的选择
4.1 互通区域内影响因素
1)距离徽杭高速公路的金山互通立交距离太近,须在徽杭高速两侧增设辅助车道,须拆除重建徽杭高速公路K32+100,K32+450右侧高边坡(50 m高);2)互通立交匝道处地势较低,桥梁较长;3)佛岭隧道出口高程;4)徽杭二级公路(S324)与徽杭高速距离较近,与本互通干扰较大;5)徽杭高速南侧的山体;6)徽杭二级公路(S324)北侧的几处村庄;7)徽杭高速公路南侧与山体之间的河沟。
4.2 方案比选
4.2.1 推荐方案
T形枢纽立交方案见图2。
本方案的优点是:1)利用有限的空间布线,线形顺畅,指标较高;2)避让了西侧的化工厂及东侧的村庄;3)利用山体缩短了桥长;4)对徽杭高速公路南侧的山体干扰较小。
本方案的缺点是:1)由于徽杭二级公路(S324)距离徽杭高速过近,导致各匝道均需要跨越S324,夹角较小,桥梁较长且施工难度大。2)由于隧道洞口高程较高(180 m),而徽杭高速高程较低(130 m),因此互通立交纵坡较大,且自隧道洞口至接上徽杭高速一路均是下坡。
呈村降互通推荐方案的主线设计速度为v=100 km/h,徽杭高速公路设计速度为v=80 km/h。匝道设计车速为60 km/h,线形指标采用大于规范规定的最小值,圆曲线最小半径R=180 m,最大纵坡 3.85%。匝道宽度:单向单车道宽度8.5 m,单向双车道宽度为10.5 m。
立交区设桥梁3 147.4/9座,涵洞两道。
4.2.2 比较方案
针对纵坡较大的问题,采用了加设休息坡,增长变速车道的方法进行改善。
针对S324距离徽杭高速过近的问题,提出比较方案进行比较(见图3):互通形式不变,将S324改移至山边,以改善互通立交的匝道纵坡,缩短桥长。
本方案的优点是:S324改线后,匝道纵坡改善,缩短了匝道桥长。
本方案的缺点是:改建S324,对S324交通流影响较大,须拆迁永利化工厂。
呈村降互通比较方案的主线设计速度为v=100 km/h,徽杭高速公路设计速度为v=80 km/h。匝道设计车速为60 km/h,线形指标采用大于规范规定的最小值,圆曲线最小半径R=180 m,最大纵坡 3.42%。匝道宽度:单向单车道宽度8.5 m,单向双车道宽度为10.5 m。
立交区设匝道桥2 715.4 m/9座,涵洞两道,通道1座。
5 结语
在徽杭高速公路K32+100处半径为R=470与其后反向对接R=695.112,紧随为徽杭高速公路出口向扬州方向的复合曲线、三角渐变段等,驾驶人在流入到高速公路的曲线上,须处理大量信息,作出多个动作;由于超负荷任务,很难在短时间有效完成,徽杭高速公路该段限速为60 km/h。
对于互通位于山区的,要保护自然环境,防止二次破坏土体,减少地质灾害的发生。
互通匝道尽量设计尽量利用地形,缩短桥梁长度,节约工程造价。
呈村降互通立交的设计有着代表性,笔者通过它所引出的是山区互通设计中的思路问题,希望在这一方面为今后的设计提供一个借鉴,起到抛砖引玉的作用。
摘要：针对在枢纽立交的设计中如何针对所处地形、地质、路网等条件提出经济合理的建设方案这一问题,以呈村降互通立交为例,介绍了互通立交设计原则,结合交通量预测,对该立交进行了方案比选,以期指导类似设计。
关键词：高速公路,枢纽工程,互通立交,设计方案
参考文献
[1]JTG D20-2006,公路路线设计规范[S].
[2]日本道路公团.日本高速公路设计要领几何设计、休息设施[M].西安:陕西旅游出版社,1991.
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[5]徐洁元.黄冈高架桥的设计与优化[J].山西建筑,2008,34(15):303-304.
枢纽互通立交设计 篇2
枢纽立交内桥梁总体设计
通过对张洞枢纽立交工程桥梁总体设计、孔跨的布置、上下部构造形式的选取和施工工序的设计,探讨和总结了枢纽立交内桥梁总体设计的原则和思路.
作 者：黄琛 HUANG Chen 作者单位：广东省公路勘察规划设计院有限公司,广州,510507 刊 名：广东公路交通 英文刊名：GUANGDONG HIGHWAY COMMUNICATIONS 年，卷(期)： “”(2) 分类号：U442.54 关键词：枢纽 立交 桥梁 总体设计
枢纽互通立交设计 篇3
【关键词】高速公路;单喇叭型互通立交;设计
单喇叭型互通式立体交叉属于T形交叉的一种, 出入口设置在同一位置，因包含有两条直接匝道、一条半直接匝道和一条环形匝道外观类似喇叭而得名，其中环形匝道道供交通量较小的一方进出。单喇叭型互通立交分为A、B两种类型,一般用于相交公路不同方向交通量相差较大，个别方向转弯交通量不大的情况。单喇叭互通立交一般情况下交叉口总通行能力6000-8000pcu，计算车速通常直行为60-120km/h，转弯为30-60km/h，占地通常为3.5-4.5公顷，单喇叭型互通立交具有较大的通行能力、较小的占地面积和收费管理方便及造价较低的特点，在设计中得到大量的应用。
1.位置的选择
影响互通立交位置的因素很多，除应满足互通立交间距、互通立交与相邻的其他有出人口的设施或隧道之间的距离要求外还应考虑公路网的现状和规划情况，并设在两相交公路线形指标良好，地形、地质、通视等条件好的位置，对与之相连的被交路也要满足交通量快速集散的要求，通行能力不能满足需要时，应进行改建。
主线平纵线形对互通立交位置影响较大，规范对立交范围内的主线平纵指标有明确规定，这些指标常高于正常路段标准，尤其在主线的分、合流部，应有良好的视距及较缓的纵坡，尽量避免大横坡，新建公路在路线选线及纵坡设计阶段就应综合考虑互通布设的位置，按照规范要求进行平纵面设计。改建公路增加互通立交时要在收集老路设计及竣工资料后优先选择主线指标满足要求的路段进行布设，若受地形等因素影响不得已在主线指标不满足的位置布设互通时需按规范要求对老路平纵线形改造。
2.型式的选择
左转弯交通量是A、B型喇叭选用的指标。直接式匝道利于承担较大的交通量，环形匝道则适合承担较小的交通量。当半直接匝道和环形匝道的交通量相差不大时宜优先采用A型。因地形、地物的限制或左转进入主线的交通量远大于左转驶离主线的交通量时，宜采用B型，但双车道匝道不应布置为环形匝道。
3.匝道设计
3.1匝道设计车速的选择
单喇叭型互通立交通常根据交通量多少布设各匝道，直接及半直接式匝道具有较高的平纵指标，环形匝道平纵指标较差，指标的高低决定了车辆安全运行的速度，对于指标不同的匝道应采用不同的设计车速，设计中不宜将整个喇叭型互通的所有匝道采用统一的设计速度，内环匝道设计车速最大不超过40km/h。
3.2匝道横断面的选择
单喇叭型互通立交常按匝道承载的交通量大小选择规范规定的单车道、双车道及对向分隔式双车道作为横断面型式，规范明确规定“对交通量小于300pcu/h、匝道长度等于或大于500m时，或交通量等于或大于300pcu/h但小于1200pcu/h、匝道长度等于或大于300m时，应考虑超车之需而采用单出入口的双车道型式”。设计中需要引起重视。
3.3匝道線形设计及易忽视的问题
单喇叭型互通立交匝道应根据交通量、设计速度、地形、用地条件，造价等因素确定平纵线形，在满足交通量和设计速度的前提下不应追求高指标造成用地和造价的大幅度提高。根据经验，对于交通量小于3000pcu/d时取极限半径或者稍大于极限半径的半径，交通量大于3000pcu/d时取一般半径或者稍大于一般值的半径，既能满足交通量和运行速度又能兼顾用地和造价。
平面设计中常被忽视的问题：一是线形单元的长度应大于车速的3秒行程；二是回旋线长度应不小于超高过渡所需的长度；三是对于分流鼻处的最小曲率半径规范作了严格规定，但常有设计人员在设计中对于圆曲线最小半径、缓和曲线最小参数和长度等较重视，却忽略了分流鼻端的最小曲率半径或没有引起足够重视，正确的做法是平面设计中重视分流鼻端曲率半径的设置，在后期对每处分流鼻端曲率半径进行验算，对受地形和主线线形等条件限制不易满足曲率半径的位置可考虑在匝道圆曲线之前设置两段缓和曲线迳相连接的刹车曲线的方法加以优化，此法可以较好的解决分流鼻端曲率半径不够以及分流点后缓和曲线长度过短，不能满足匝道超高过渡长度的问题。
纵断面设计中常被忽略的问题：一是不注意匝道平纵线形的组合，规范规定设计速度大于或等于60km/h的公路，应注重路线平纵线形组合设计。设计速度等于或小于40km/h的公路，参照执行。研究表明，当平曲线半径小于2000m、竖曲线半径小于15000m时，平、竖曲线的相互对应对线形组合十分重要；随着平、竖曲线半径的增大，其影响逐渐减小；当平曲线半径大于6000m、竖曲线半径大于25000m时，对线形的影响就不敏感了。单喇叭型互通立交的匝道设计速度通常为30-60km/h，但平面指标和纵断面指标通常较小，很多设计人员在匝道设计中不考略平纵组合的方法是错误的。笔者认为应不过分追求单喇叭互通立交的平纵线形组合，但在有条件时或工程量增加不大的情况下尽可能满足平纵线形的对应组合。二是匝道同主线相连接的部位，其纵面线形不连续或产生突变。
3.4匝道超高设计及易忽视的问题
匝道圆曲线所需的超高值与设计速度、圆曲线半径、公路条件、自然条件等有关，超高横坡度计算公式为：
i■=■-μ
式中：i■－超高横坡度；
V－设计速度；
R－平曲线半径；
μ－横向力系数。
计算的超高还需按运行速度检查、验算后确定，设计中容易忽视两个问题，一是地域差异对匝道超高横坡的影响，一般情况下，南方地区匝道超高不宜超过8%，合成坡度不宜大于10.5%；北方积雪冰冻区匝道超高不得超过6%，合成坡度不大于8%。二是忽视了公路路线设计规范6.5.5(2)条规定的“曲线路段内、外侧硬路肩横坡的横坡值及其方向:当曲线超高小于或等于5%时，其横坡值和方向应与相邻车道相同；当曲线超高大于5%时，其横坡值应不大于5%，且方向相同”。
3.5收费广场的设计及易忽视的问题
因收费广场通常与收费管理中心设在相同的位置，且占地面积大，故在条件允许的情况下易优先考虑选择顺应地形、地质特点，在满足土石方基本平衡的前提下尽力兼顾到少占耕地多利用荒地以降低造价。
喇叭型互通立交匝道收费广场应设置在直线或半径不小于200m的曲线上，且收费广场的纵坡不大于2%，横坡的标准值为1.5%，最大值为2%。收费广场中心断面至匝道分流点的距离不小于75m；至被交路的距离不小于150m。竖曲线半径应大于800m，且不应将收费站设置在凹形竖曲线的底部。
广场设计中最容易忽略的问题是当收费广场位于曲线特别是接近最小曲线半径的曲线上时将广场的外轮廓线设置为与平面设计线平行，这种做法导致的直接后果就是使得收费岛的设计需要迁就平面线形而做成曲线形，但实际施工中收费岛通常都是按直线设置，导致位于曲线外侧的收费车道宽度不足而内侧的车道宽度却多出一部分的情况。笔者认为当收费广场处在曲线上时应按照收费广场中心断面法线平行偏置出直线的方法偏出平行的直线外轮廓线，在广场的进出口端处再采用满足不大于规范规定的路基宽度渐变率的渐变段进行宽度的过渡，这样既能保证直线形的收费岛又能简化收费广场的水泥路面板块设计。
【参考文献】
［１］JTG D20-2006，公路路线设计规范.
［２］公路路线设计细则（总校稿）.
枢纽互通立交设计 篇4
为此,江苏省交通科学研究计划项目——“枢纽互通立交设计主要技术指标选用研究”(下文简称“枢纽课题”)中对枢纽互通立交设计的综合评价及方法进行了探索和尝试,在详细研究各主要技术指标的基础上建立了一套综合评价体系,研究了基于投影寻踪法的客观评价方法,为今后大型枢纽互通立交设计项目的多方案比选提供了新思路。
本文介绍枢纽课题中的综合评价体系等研究成果,并结合枢纽工程实例验证该体系及方法的可行性,以期为类似枢纽互通立交设计的多方案比选提供借鉴或参考。
1 综合评价体系的建立
建立综合评价体系应充分考虑全面性、科学性、实用性和可操作性等原则,体系中各个评价指标的选取应考虑枢纽互通立交的使用功能,还应兼顾其技术、经济、环境、管理等多方面的要求。枢纽课题对枢纽设计中与规模、功能、安全密切相关的一些主要技术指标进行了深入系统的分析研究,在此基础上将枢纽评价指标归纳为工程规模指标、运营使用效率指标和交通安全指标等3个方面,并择优筛选了12项具体评价指标建立了“枢纽互通设计主要技术指标综合评价体系”,如图1所示。
枢纽的工程规模评价指标由枢纽用地、工程造价、桥梁总长度、匝道总长度和土石方数量等指标构成,各指标的取值可由设计文件计算汇总获得。
运营使用效率指标由总行程时间、服务水平和通行能力等指标构成。总行程时间是各匝道长度与其设计速度比值的总和;服务水平取预测转向交通量与通行能力的比值。
交通安全评价指标由匝道平均车速、加速车道长度、减速车道长度、出入口间距等指标构成。匝道平均车速为各匝道设计速度对匝道长度的加权平均值;加、减速车道为方案中各加、减速车道长度与枢纽课题建议值做差后的平均值;出入口间距为各出入口间距与枢纽课题建议值做差后的平均值。
2 综合评价方法研究
综合评价属于多目标、多因素决策问题,为获得更客观公正的评价结论,必须采用多因素分析的综合评价方法。枢纽课题中采用了基于投影寻踪法(Projection Pursuit)的综合评价方法,属于客观评价法,该法将各评价指标样本进行线性投影,按照一定原则寻求最优投影方向向量,最优投影方向向量反映了各评价指标的重要程度(即客观权重),并以此建立综合评价指数I进行综合评价。
2.1 投影寻踪算法
20世纪70年代,Friedman提出了投影寻踪法[1,2],它是一种多元数据分析的统计方法,迄今为止,在理论研究和实际应用中都得到了重大突破,其基本思路是将高维数据向低维空间进行投影,通过低维投影特征信息来研究高维数据的结构特征。
2.2 评价过程
假设某枢纽互通立交有n个不同设计方案需要比选,且每个方案均有m个评价指标,基于投影寻踪法找出综合评价相对最优的设计方案,其评价过程主要包括4个步骤:
(1)样本数据归一化
设第i个方案的第j个指标为x0ij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m),因各指标样本x0ij的量纲或数值范围相差较大,故先采用式(1)对样本数据进行归一化处理。
式中:x0jm ax、x0jmin分别为第j个指标样本的最大值和最小值。
设a=(a1,a2,…,am)为单位投影方向向量,将xij按式(2)进行线性投影为一维投影特征值Zi,即:
(2)构造投影指标函数
构造类间距离:
构造类内密度:
则投影指标函数:
式中:为n个样本Zi的均值,即;rik为投影特征值Zi与Zk两两之间的距离,rik=||Zi-Zk||(i=1,2,…,n;k=1,2,…,n);R为密度窗口半径,其选取既要保证包含在窗口内的投影点平均个数不能太少,避免滑动平均偏差太大,也要保证R不能随着n的增大而增加太多,这里取R=m;f(R-rik)为单位阶跃函数,当R-rik≥0时,f(R-rik)=1,反之为0。
(3)优化投影指标函数
当指标样本数据确定时,投影指标函数Q(a)只随投影方向a的变化而变化。不同的投影方向反映不同的结构数据特征,最佳投影方向a*就是最大可能暴露高维数据某类特征结构的投影方向,故可通过求解投影指标函数最大化问题来估计最优投影方向,求解出Q(a)的最大值即找到了最优投影方向a*。
目标函数:
约束条件:
(4)构建综合评价指数I
在第(3)步骤中,优化得到的最优投影方向向量a*反映了各指标的不同重要程度,且它是单位投影方向向量,满足平方和为1。故可将w=(a12,a22,…,am2)作为各评价指标的权重,构建综合评价指数I,如式(8)所示:
式中:正极性指标为+,负极性的指标为-。正负极性定义为:指标数据越小且对于方案比选越有利的为正极性指标,反之为负极性指标。
通过以上步骤,将复杂的枢纽互通设计主要技术指标综合评价问题转化为简洁的“综合评价指数I”,评价操作更便捷,即综合评价指数I越小,则表明该设计方案相对越优。
2.3 投影指标函数的优化
投影指标函数优化问题是投影寻踪法能否成功的关键,此问题较复杂,若需比选的方案数量越多,则优化计算量也越大。枢纽课题中采用RAGA实码加速遗传算法[3,4](Real coding based Accelerating Genetic Algorithm)对投影指标函数进行了优化,并采用Matlab 7.0编制了相应计算程序,有效解决了高维数据全局寻优的难题。基于实码加速遗传算法优化投影指标函数的算法如下:
第1步:在m维空间中按种群规模随机选取k组0~1区间的随机数bi(i=1,2,…,m)作为优化编码,每1组编码对应1个投影方向;
第2步:将每1组随机数bi单位化,得到投影方向向量,然后按照式(2)~(5)计算投影指标Q(a);
第3步:按有利于投影指标增大的原则,通过选配、杂交、变异等操作,获得3组共3k个解,从中选出k个投影指标较大的编码后,返回第2步重复优化循环;
第4步:根据高维数据结构的复杂性决定初始投影方向的个数以及优化循环次数,也可根据主观目的确定优化次数。
3 工程实例验证
根据上文介绍的综合评价体系及评价方法,下文将结合枢纽工程实例对不同设计方案进行综合评价,以验证该综合评价体系及方法的可行性。
3.1 工程实例简介
本课题选取了南京某大型枢纽作为工程实例,在该枢纽互通设计过程中,根据研究的结论性成果对原工可设计方案进行了前后2次优化,如图2所示。
第1次优化:在初步设计阶段,结合交通量的重新预测,从互通选型上进行了比选,优化了枢纽互通立交的形式,同时调整了主线与被交线跨越关系,优化了平、纵面线形。
第2次优化:施工图设计阶段,对平面指标、纵断面指标、是否设置辅助车道等进行了进一步论证,根据互通特点灵活选用,并充分挖掘地形有利条件,降低控制道路标高,有效节约了工程造价。
3.2 综合评价验证
首先,根据综合评价体系中的3方面12项评价指标对3个方案进行量化比较,见表1。
然后,采用基于投影寻踪法的Matlab程序,设置迭代运算500次,优化得到最优投影方向向量a*=(-0.296 0,-0.309 0,-0.278 7,-0.319 6,-0.317 8,-0.334 3,-0.234 2,-0.305 1,-0.297 4,-0.068 4,-0.291 9,-0.313 1),投影指标函数最大值max Q(a)=156.0,投影指标函数优化收敛情况见图3,各评价指标的权重及评价计算数据见表2。
计算显示,方案3的综合评价指数I=0.003 3最小,方案2较小,方案1最大,表明方案3的综合评价相对最优,应为推荐方案。其综合评价结论与实际枢纽设计优化比选过程相符,验证了该综合评价体系及方法是可行的。
4 结语
本文简要介绍了枢纽课题研究成果中的枢纽互通设计主要技术指标综合评价体系及方法,该综合评价体系及方法优点突出,总结如下:
(1)该综合评价体系重点考虑了枢纽设计中与规模、功能、安全密切相关的一些主要技术指标,将复杂的综合评价问题转化为简洁的“综合评价指数I”,化繁为简,为实际枢纽互通设计的多方案比选提供了一种新思路,其评价方法较传统方法更科学、合理、快捷。
(2)基于投影寻踪法的综合评价方法属于客观评价法,避免了其它传统评价方法中评价指标权重的确定易存在主观依赖或赋权干扰等问题,经工程实例验证,其评价结论更客观、可信。
(3)采用RAGA实码加速遗传算法对投影指标函数进行优化,并编制了Matlab计算程序,有效解决了高维数据全局寻优的难题。
参考文献
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[5]JTG B01—2003公路工程技术标准[S].
[6]JTG D20—2006公路路线设计规范[S].
衡水北枢纽互通立交的方案选择 篇5
衡水北枢纽互通最初是衡德高速公路和衡小高速公路交叉设置单喇叭互通, 后建设大广高速公路, 改造为现在互通方案, 现邢衡高速公路又在此处与大广高速公路相接。该立交的主要功能是将邢衡高速公路与大广高速公路交叉之间有效连接, 实现两条高速公路之间的交通流转换。该立交位于衡水市以北, 大广高速现状为双向八车道高速公路, 设计速度为120km/h, 路基宽42m。
该互通2034年远期预测深州至德州方向转向交通量为主流交通, 交通量为60535pcu/d, 深州至邢台方向的转向交通量为29687pcu/d。
根据互通的功能定位、连接线走向、交通量分布、地形地物条件以及其他影响因素, 互通方案采用变形苜蓿叶加半直连式匝道, 主线上跨如图8。
互通区主线设计速度为120km/h, 路基宽28.5m, 平曲线最小半径为4000m。互通单向双车道设计速度为80km/h, 行车道宽2×3.75m, 路基宽12.5m;单向单车道匝道设计速度为40km/h, 平曲线最小半径为60m, 行车道宽3.5m, 路基宽10.5m。
1 方案一:变形苜蓿叶+半直连匝道
互通区主线设计速度为120km/h, 路基宽28.5m, 平曲线最小半径为4000m。互通单向双车道设计速度为80km/h, 行车道宽2×3.75m, 路基宽12.5m;单向单车道匝道设计速度为40km/h, 平曲线最小半径为60m, 行车道宽3.5m, 路基宽10.5m。主线与大广南相接, 右半幅按主线合流设计, 左半幅利用大广南一座跨线桥, 下穿衡小高速, 上跨肃衡公路与主线合流。主线往返大庆北京方向匝道采用设计速度为80km/h, 行车道宽2×3.75m, 路基宽12.5m的标准设计。如图3。优点是合理利用上跨大广高速两座跨线桥拆迁较少, 衡小高速改造段短, 交通干扰少。缺点是主线左半幅利用大广南面跨线桥行车道宽3.5m, 路基宽10.5m指标较低, 且交通量大, 单向单车道不能满足通行要求, 互通区两小圈交织段较短不利于运营安全。
2 方案二:变形苜蓿叶+半直连匝道
互通区主线设计速度为100km/h, 路基宽28.5m, 平曲线最小半径为1500m。互通单向双车道设计速度为80km/h, 行车道宽2×3.75m, 路基宽12.5m;单向单车道匝道设计速度为40km/h, 平曲线最小半径为60m, 行车道宽3.5m, 路基宽10.5m。主线与大关南相接, 右半幅按主线合流设计, 主线与大关南相接, 主线采用分离路基设计, 左半幅最小平曲线半径1500m, 最大纵坡-2%, 凸型竖曲线最小半径15000m, 凹型竖曲线最小半径10000m, 左半幅与大广高速主线分流, 下穿现状一座分离式立交后上跨大广高速, 上跨E匝道, 上跨B匝道, 上跨衡小高速, 上跨肃衡公路与右半幅合并。主线往返大庆北京方向匝道采用设计速度为80km/h, 行车道宽2×3.75m, 路基宽12.5m的标准设计。如图4。优点解决了方案一小圈交织段较短问题, 解决了主线左半幅指标较低问题, 缺点桥梁工程规模较大, 衡水往邢台方向匝道绕行较远, 废除北面跨大广的匝道桥, 衡小高速改造段比方案一稍有增加。
3 方案三:变形苜蓿叶+半直连匝道
互通区主线设计速度为100km/h, 路基宽28.5m, 平曲线最小半径为1500m。互通单向双车道设计速度为80km/h, 行车道宽2×3.75m, 路基宽12.5m;单向单车道匝道设计速度为40km/h, 平曲线最小半径为60m, 行车道宽3.5m, 路基宽10.5m。主线与大关南相接, 右半幅按主线合流设计, 主线与大关南相接, 主线采用分离路基设计, 左半幅最小平曲线半径1500m, 左半幅与大广高速主线分流, 下穿现状一座分离式立交后上跨大广高速, 下穿大广南面跨线桥, 下穿衡小高速, 上跨肃衡公路与右半幅合并。如图5。优点保留了大广高速上两座跨线桥, 解决了绕行衡水往邢台方向绕行较远问题, 衡小高速改造段较短。缺点拆迁规模巨大, 拆除2栋居民楼, 对地方影响较大, 跨大广两座跨线桥匝道需要改造, 施工时对通行有很大干扰。
4 方案四:变形苜蓿叶+半直连匝道
互通区主线设计速度右半幅120km/h, 左半幅100km/h, 路基宽28.5m, 平曲线最小半径为1500m。互通单向双车道设计速度为80km/h, 行车道宽2×3.75m, 路基宽12.5m;单向单车道匝道设计速度为40km/h, 平曲线最小半径为60m, 行车道宽3.5m, 路基宽10.5m。主线与大关南相接, 主线采用分离路基设计, 左半幅最小平曲线半径1500m, 最大纵坡-2%, 凸型竖曲线最小半径15000m, 凹型竖曲线最小半径10000m, 左半幅与大广高速主线分流, 下穿现状一座分离式立交后上跨大广高速, 下穿A匝道, 下穿衡小高速, 上跨肃衡公路与右半幅合并。右半幅设计速度100km/h, 最小平曲线半径4000m, 最大纵坡-2%, 凸型竖曲线最小半径23000m, 凹型竖曲线最小半径12000m, 右半幅上跨肃衡公路, 下穿衡小高速与大广高速主线合流如图6。优点解决了方案三拆迁规模较大问题, 合理利用地形布线, 桥梁规模较小, 缺点是拆除南面跨大广高速匝道桥, 衡小高速改造段较长, 施工时需要加强交通引导, 做好交通组织设计。C匝道左出且绕行较远桥梁工程较大, 衡水往邢台方向绕行较远。
5 方案五:变形苜蓿叶+半直连匝道
互通区主线设计速度为120km/h, 路基宽28.5m, 平曲线最小半径为4000m。互通单向双车道设计速度为80km/h, 行车道宽2×3.75m, 路基宽12.5m;单向单车道匝道设计速度为40km/h, 平曲线最小半径为60m, 行车道宽3.5m, 路基宽10.5m。主线与大关南相接, 主线采用分离路基设计, 左半幅设计速度100km/h, 最小平曲线半径1500m, 最大纵坡-1.93%, 凸型竖曲线最小半径15000m, 凹型竖曲线最小半径12000m, 左半幅与大广高速主线分流, 下穿现状一座分离式立交后下穿A匝道, 上跨衡小高速, 上跨肃衡公路与右半幅合并。右半幅设计速度100km/h, 最小平曲线半径4000m, 最大纵坡-1.95%, 凸型竖曲线最小半径15000m, 凹型竖曲线最小半径12000m, 右半幅上跨肃衡公路, 上跨衡小高速后与大广高速主线合流如图7。优点是对衡小高速干扰最小, 拆迁量较小, 匝道和主线全上跨衡小高速, 缺点桥梁工程规模较大, 大广高速南面跨线桥不能有效利用, 没有解决C匝道左出且绕行较远、桥梁工程较大问题, 没有解决衡水往邢台方向绕行较远问题。
6 方案六:变形苜蓿叶+半直连匝道 (推荐方案)
互通区主线设计速度为100km/h, 路基宽28.5m, 平曲线最小半径为1500m。互通单向双车道设计速度为80km/h, 行车道宽2×3.75m, 路基宽12.5m;单向单车道匝道设计速度为40km/h, 平曲线最小半径为60m, 行车道宽3.5m, 路基宽10.5m。主线与大关南相接, 主线采用分离路基设计, 左半幅最小平曲线半径1500m, 最大纵坡-2%, 凸型竖曲线最小半径15000m, 凹型竖曲线最小半径11000m, 左半幅与大广高速主线分流, 下穿现状一座分离式立交后上跨大广高速, 再下穿A匝道, 下穿衡小高速, 上跨肃衡公路与右半幅合并。右半幅最小平曲线半径1500m, 最大纵坡-2%, 凸型竖曲线最小半径15000m, 凹型竖曲线最小半径8000m, 右半幅上跨肃衡公路, 下穿衡小高速, 下穿A匝道, 下穿大广高速一座跨线桥, 与大广高速主线合流, 匝道最大纵坡3%, 最小凸曲线半径2500, 最小凹曲线半径3000如图8。优点方案六完全利用跨大广的两座旧桥, 解决了方案四和五不能完全利用大广高速跨线桥问题, 解决了C匝道左出且绕行较远、桥梁工程较大问题, 解决了衡水往邢台方向绕行较远问题。解决拆迁规模较大问题。本方案C匝道绕行较短, 桥梁工程规模大幅减少, 互通设置紧凑, 有效避免了C匝道左出的问题。缺点本方案被交路改造较长, 施工时需要进行交通组织, 对被交路通行有干扰。综合比较推荐方案六为推荐方案。
7 方案比选
方案一的优点是整幅与大广顺接, 全部利用上跨大广高速两座跨线桥、拆迁较少, 缺点主线左半幅利用大广南面跨线桥指标太低, 互通区两环形匝道交织运行。方案二与方案一相比, 解决了环形匝道交织运行问题, 解决了主线左半幅指标低问题, 缺点桥梁工程规模较大, 衡水往邢台方向匝道绕行较远, 小交通流从左侧汇入大交通流。方案三与方案二相比, 邢台至北京方向线形指标大幅提高, 解决了衡水往邢台方向绕行较远问题, 完全利用旧有匝道, 缺点拆除2栋居民楼, 桥梁规模大。方案四与方案三比较, 主线左半幅指标提高, 邢台至北京方向交通流从左侧流出, 桥梁规模减小, 缺点是拆除南面跨大广高速匝道桥未利用。方案五与方案四比较, 优点是匝道和主线全上跨衡小高速, 全部利用旧有匝道, 缺点桥梁工程规模较大。方案六完全利用跨大广的两座旧桥, 解决了邢台至北京方向匝道左出、桥梁工程较大、衡水往邢台方向绕行较远问题。综合比较推荐方案六为推荐方案。
以上是衡水北互通六个方案的介绍及方案比选的过程, 在互通立交的方案选择中, 尤其是改造的枢纽互通, 应综合考虑交通量、地形、当地发展规划、社会效益及影响、经济等各方面因素, 力求找到最佳方案。
摘要：高速公路互通立交的方案选择受到地形、地势、地质、水文等诸多自然条件的制约和限制。结合工程实例, 对复杂枢纽互通立交的方案进行分析和研究, 寻找出切实合理可行、易于实施、安全环保的最佳方案。
关键词：高速公路,互通立交,方案选择
参考文献
[1]JTG D20-2006, 公路路线设计规范[S].
[2]道路勘测设计[M].北京:人民交通出版社, 2002.
[3]高速公路立交工程[M].北京:人民交通出版社, 2001.
榆科枢纽互通式立交方案研究 篇6
关键词：互通立交,互通改造,交通量
1 概 述
榆科枢纽互通位于衡水市深州市榆科镇以北2km,大广高速北京至衡水段与石黄高速交叉处,解决大广高速与石黄高速交通流的转换。大广高速公路是中华人民共和国国家高速公路“7918工程”规划网中从中国东北黑龙江省大庆市至中国南方广东广州市的一条高速公路。大广高速,为《国家高速公路网规划》纵向的第五条线,其中京冀界至石黄高速段按双向六车道设计,石黄高速至衡水段按双向八车道设计,设计速度120km/h。石黄高速是河北省高速公路“五纵六横七条线”“六横”中的一条,东至沧州黄骅港西连石太高速进入陕西,是河北省高速格局“东出西连”的重要通道,为双向四车道,设计速度120km/h。
2 互通的远景交通量
榆科枢纽互通式立体交叉的规划年限内各方向的交通量分布情况,如图1所示。根据工可交通量预测结论,该互通2028年转向交通量总计为16535辆/日,设计末年主交通流方向为石家庄转向广州及广州转向黄骅港方向的交通量分别为7696辆/日及4667辆/日,其他方向交通量较小,设计时将根据交通量的分布情况,合理布置互通的平面形式。
3 主要问题和总体思路
3.1 主要问题
该互通位于两条高速公路的相交处,存在一处双喇叭服务型互通(衡水北互通),对此双喇叭互通的处置将直接决定互通的形式。被交路石黄高速公路北侧紧邻石津灌渠,如何减少匝道布设对石津灌渠的影响,是此互通所要解决的唯一问题。该互通所处位置土地肥沃,属高产农业耕作区,因而互通匝道指标的选用也是一个重要问题。
3.2 总体思路
(1)该互通位于两条高速公路的相交处,为了确保车辆在两条高速公路之间能够自由流畅转换和安全行驶,要求该互通设计成全互通式立体交叉,且在交叉范围内不设置收费站。
(2)被交路石黄高速公路是国家繁忙的运输通道之一,在互通范围内填土较低、纵坡平缓,因此,两条高速的跨越方式宜采用大广高速上跨石黄高速的形式。
(3)根据远景交通量预测,该互通的转弯交通量主流方向为石家庄—广州,因此这个方向的匝道设计应争取较高的技术指标。
(4)该互通所处位置地形平坦,但东北方向紧大田庄村,互通布设应处理好与地物关系,尽量减少拆迁和对地方的干扰。该互通所处位置土地肥沃,属高产农业耕作区,因而互通匝道的各项指标的采用应以满足规范而又不片面追求高指标为原则少占良田。
(5)被交路石黄高速公路北侧紧邻石津灌渠,匝道布设时应考虑桥墩对水流的阻挡,尽可能减少石津灌渠中桥墩数量。
4 设计方案的提出
4.1 第一设计方案
改造原有双喇叭方案:在满足枢纽互通功能的前提下,利用原有的双喇叭互通的部分路基、桥梁,并增加部分匝道和桥梁来解决双喇叭互通的某些匝道绕行过长的问题(图2)。
4.2 第二设计方案
新建方案选用变形苜蓿叶型,石家庄-大庆和大庆-黄骅港方向设置环形匝道:本方案为完全新建方案,原有双喇叭互通不再利用。黄骅港-广州方向、广州-石家庄方向两个交通量较大的方向设为定向匝道,在石黄高速上的环形匝道的出入口设置了交织段(图3)。
4.3 第三设计方案
新建方案选用变形苜蓿叶型,大庆-黄骅港方向设置环形匝道:本方案为完全新建方案,原有双喇叭互通不再利用。将上一方案的石家庄-大庆的环形匝道改为定向匝道,消除了石黄高速上环形匝道的交织运行(图4)。
5 方案比选
5.1 设计方案(一)优缺点
(1)优点
①主要交通流方向指标较高,满足功能要求;
②利用原有互通占地,新增占地最少;
③整个互通比较紧凑;
④工程量最小;
⑤利用原有石黄一侧喇叭。
(2)缺点
①大庆-石家庄方向稍有绕行;
②主线上出入口较多。
5.2 设计方案(二)优缺点
(1)优点
①形式美观,符合交通流向;
②适应远期交通量发展。
(2)缺点
①废除原有双喇叭互通,造成浪费和重复建设;
②跨线桥数量较多,工程数量较大;
③土方工程较大;
④新增占地较多;
⑤环形匝道设在一侧存在交织运行。
5.3 设计方案(三)优缺点
(1)优点
①匝道设置符合交通流向;
②转向顺畅,绕行最短;
③只设置一条环形匝道,不存在交织;
④线形指标较高,行车舒适;
⑤造型美观。
(2)缺点
①桥梁众多,工程规模庞大;
②废除原有双喇叭互通,造成浪费和重复建设;
③新增公路占地大。
经上述比较,设计方案(一)在满足互通功能的前提下,在经济性上明显优于其它设计方案,且设计方案(一)利用了原有双喇叭互通可以节约大量的社会成本,减少社会影响。所以采用设计方案(一)。
6 技术经济比较法评价互通方案
技术经济指标比较法是直接计算各个互通立交方案的技术指标、使用指标和经济指标,列成数表逐项进行对比(表1),通过对各个方案的造价、运输费用和养护费用进行综合分析选出最佳方案。技术经济比较法中各个指标的具体内容为:
(1)技术指标
F—占地面积(ha);
L1—以单车道计的匝道总长度(km);
L—立交范围内以单车道计的主线总长度(km);
S1—匝道的路面面积(m2);
S—立交范围内主线的路面面积(m2);
L0—以单车道计的跨线桥总长度(m);
W—路基土石方数量(m3)。
(2)使用指标
T左—汽车在相邻道路上两固定点间以计算行车速度左转运行的时间(s);
T右—汽车在相邻道路上两固定点间以计算行车速度右转运行的时间(s);
t左—汽车在相邻道路上两固定点间以最佳行车速度左转运行的时间(s);
t右—汽车在相邻道路上两固定点间以最佳行车速度右转运行的时间(s);
(3)经济指标
C—立交范围内的路基、路面及构造物等的总造价(万元);
A—互通立交一年的养护费用(万元);
B—互通立交一年的运输费用(万元);
由表1分析可知:
第一方案为改造原有双喇叭:该方案占地面积、主线长度、匝道长度、主线路面面积、匝道路面面积、桥梁长度、土方工程最小;但该方案左转和右转车辆运行时间最长,养护加运营费用最高。
第二方案为两个环形匝道的变形苜蓿叶:该方案的占地最大、土方工程最大、主线路面面积最大,技术指标、使用指标、经济指标介于第一方案和第三方案之间。
第三方案为一个环形匝道的变形苜蓿叶:该方案造价最高,但因其使用指标最高,可节省较多的营运费用。
第一方案与第二方案相比的补偿年限为:
第一方案与第三方案相比的补偿年限为:
第二方案和第三方案比第一方案多投资的费用,在经历较长的时期后才能从节省的养护和营运费用中得到补偿,因此三个方案中第一方案的经济效益较好,适宜作为推荐方案。
7 结 论
枢纽互通式立交的规划与设计受交通量、路网布局,以及社会发展的现实要求等因素的影响,方案设计既要考虑交通功能、施工的方便,也要考虑社会影响、工程造价,以及与周围环境的协调统一等诸多因素。结合大广高速公路榆科枢纽互通式立体交叉的设计,本文论述了立体交叉的选型与设计理论,研究了互通式立体交叉的类型和特点,分析了互通式立体交叉的交通功能,研究了互通式立体交叉的设计理论及需要解决的问题,论述了互通式立体交叉的主线、交叉线与匝道的设计原则、技术指标及设计方法。
大广高速公路榆科枢纽互通式立体交叉的第一方案,即改造原有双喇叭的设计方案,占地面积、主线长度、匝道长度、主线路面面积、匝道路面面积、桥梁长度、土方工程小,但左转和右转车辆运行时间最长,养护加运营费用最高。经综合分析后,选定此方案为推荐方案。
参考文献
[1]高速公路丛书编委会.高速公路立交工程[M].北京:人民交通出版社,2001:1-3.
[2]JTG B01-2003,公路工程技术标准[S].
[3]JTG D20-2006,公路路线设计规范[S].
梅西互通立交方案设计 篇7
关键词：山区高速公路,互通式立交,立交方案,比选
1 概述
济南至广州国家高速公路平远(赣粤界)至兴宁段高速公路(以下简称平兴高速公路)是济南至广州国家高速公路的组成部分,位于广东省的粤东北山区梅州市境内,起于梅州平远县(赣粤界),经平远和兴宁,接已建成的梅河高速公路。济南至广州国家高速公路(G35)是国家规划的“7918”高速公路网中的第四纵,路线起于山东省济南市,经山东的菏泽,河南的商丘,安徽的阜阳、六安、安庆,江西的景德镇、鹰潭、南城、瑞金,广东的河源,终于广州市,它将胶东半岛经济区、我国的中部地区与珠三角经济区紧密地连接起来,是我国南北向的主要公路通道之一。
平兴高速公路为双向四车道,路基宽26.0 m,其中中央分隔带宽2 m,硬路肩宽3 m。主线设计速度为100 km/h,梅西互通位于平兴高速主线K43+373处,地处梅县龙虎煤矿附近,周边有丰富的煤矿资源,与县道X010连接,服务于梅西镇、石坑镇及周边地区的交通流。
2 方案设计
2.1 工程概况
梅西互通立交位于梅西镇的石篆村,互通立交东、西、南侧为低矮山岭,北侧为村落,中部为平凹地,地貌以低缓丘陵为主,局部为河流谷地,立交与县道X010通过梅西连接线相连接,为梅西镇的车辆通过县道X010上下高速公路的出入口。
2.2 地形、地貌等自然条件
路线区走廊带属粤东北低山—丘陵区与盆地相间地貌,地势总体为北高南低,地形起伏较大。本立交范围内地貌类型主要为低山—丘陵区,山体走向受构造和岩性控制,多为北东向和北北东向,主要由变质岩和花岗岩及“红层”组成,立交区域地面高程一般在175 m～265 m,山坡自然坡角多15°～25°。植被较发育,多以灌木为主。
2.3 出入交通量预测
根据交通量预测,梅西互通2032年的匝道出入交通量为1 300 pcu/d,其中梅西立交来往梅河高速方向占总流量的68.08%。图1为梅西互通立交交通量分布图。
2.4 主要技术标准
2.4.1 匝道设计速度
立交采用主线上跨,立交等级定为二级。其匝道的设计速度采用40 km/h,单喇叭立交的环形匝道设计时速采用35 km/h。
2.4.2 匝道横断面及变速车道布置
单向单车道匝道路基宽度8.5 m,其中,行车道宽3.5 m,左侧硬路肩宽1.0 m,右侧硬路肩宽2.5 m,土路肩宽2×0.75 m。
对向双车道匝道路基宽度15.5 m,其中,行车道宽2×3.5 m,中间带宽2.0 m,硬路肩宽2×2.5 m,土路肩宽2×0.75 m。
梅西连接线采用双向两车道形式,路基宽度10.0 m,其中,行车道宽2×3.5 m,硬路肩宽2×0.75 m,土路肩宽2×0.75 m。
变速车道:匝道减速车道采用直接式,加速车道采用平行式,变速车道长度按不小于JTG D20-2006公路路线设计规范规定值采用。
2.4.3 收费车道数的设置
本互通立交收费站设置情况:采用集中收费,E匝道上设置收费站,车道数为入口3车道,出口4车道。
2.5 互通立交方案设计
山区高速公路互通式立交大多为三路T形交叉,立交主要布设形式分为喇叭形和半直连T形。 两种形式各具特点:喇叭形构造物简单、造价低,但环形匝道平面指标较低,匝道布设灵活性较差;半直连T形构造物较多、造价较高,但匝道平面指标高,匝道布设灵活性较好。在平原区这两种布设形式的工程造价差异较大,交通量是决定互通立交形式的主要因素;而在山区设置互通立交的目的一般是解决局部区域封闭的交通问题,交通量往往不是很大,两种形式都能满足,这样工程造价及环境保护就成为决定互通立交形式的主要因素。山区地形复杂,有些立交布设喇叭形与半直连T形的工程造价差异不大,这就需要进行工程造价与环境保护的综合比选后再选择互通立交形式。
由于交通量预测结果显示梅西互通立交的交通量较小,综合考虑各方面的意见和建议,并结合地形、地貌,梅西互通立交拟定了两个方案进行同等深度比选,分别为:方案一(半直连T形)、方案二(A形单喇叭)。
2.5.1 梅西立交方案一
方案一综合考虑立交所处地形和主线与地面高差的关系设置了半直连T形方案(见图2),从梅西连接线左转入梅河高速方向的C匝道选用迂回的半直连式左转匝道,从主线小里程方向的低凹处下穿通过,再沿着山脚而行慢慢接入平兴高速主线,从平兴高速江西方向左转入梅西镇的B匝道从地形的另一低凹处通过。平面匝道布线长度受纵断面克服高差影响较大,该方案的优点主要有:采用半直连T形方案,平面线型指标较高,最小半径为60 m;本方案较好地利用了主线最低位置布置C匝道,减少了一定的用地,避开了对北侧村庄的拆迁。该方案的缺点是:由梅西方向左转至梅河高速方向的C匝道交通绕行较长,纵断面指标较低,且C匝道同时下穿主线与B匝道,增加了结构物。
2.5.2 梅西立交方案二
方案二采用A形单喇叭形式(见图3),此方案受立交北侧村落的影响较大,为尽量避免北侧村落房屋的拆迁,同时也要考虑环圈匝道不要侵入西侧山体太多,以免增加挖方量,立交的匝道线位综合这两个因素来布设,该立交的环形匝道平面半径为50 m,设计时速35 km/h,其余匝道采用40 km/h设计时速。此方案优点有:平面线形流畅、简洁,匝道长度相比方案一短;纵断面指标较高;桥梁少,只需设置一座桥梁。该方案主要缺点是:土方量相比方案一大,C匝道对北侧村落影响较大,离房屋距离较近,需设置挡墙。
2.6 方案比选
两个方案的技术经济比较情况见表1。
方案一土方量较小、用地拆迁较少,平面指标较好;方案二的纵断面指标较好,桥梁工程少、工程造价低。综合考虑各项经济技术指标,方案二比方案一行车顺适、桥梁工程少、施工难度小、工程造价低。综合技术标准、经济、建设规模、交通组织、施工难度及景观环保等因素比选后,推荐采用方案二即A形单喇叭方案。
3 结语
山区高速公路相对平原高速公路山地较多,适宜布置互通立交的开阔地形少。具有交通流量较少、设计速度相对较低的特点。互通立交方案设计应根据地形灵活布置立交线形,依地形布设各条匝道,避免各条匝道的深挖和高填,做到环保设计。
梅西互通立交设计集中体现了山区高速公路互通立交的设计特点,把交通适应性、环境适应性、技术特征和经济效益等作为指导思想融入到了具体的设计中去,使梅西互通立交不仅满足了它的既定功能,而且减小了工程规模,真正贯彻了“不破坏就是最大保护”的设计理念。
参考文献
[1]霍明.山区高速公路勘察设计指南[M].北京:人民交通出版社,2003.
[2]王伯惠.道路立交工程[M].北京:人民交通出版社,1999.
[3]JTG D20-2006,公路路线设计规范[S].
互通立交设计若干问题的探析 篇8
1.1 互通立交的选型。
互通式立交的形式有很多，主要有喇叭型、定向型、半定向型、菱型、环型、部分苜蓿叶型以及苜蓿叶型等，任何一种互通式立交都是有一种匝道或是多种匝道组成的混合体。喇叭型立交也是T型交叉的一种，通常情况下，其只适用于互通转向交通量不大并且被交公路和主线交通量差异较大的情况；定向以及半定向型的互通立交通常是适用于左转交通量大并且被交公路和主线公路等级差别不大的情况，这种互通立交经济效益高并且占地面积少，同时它也具备非常优秀的运营条件和服务水平，当然它也有一些缺点，比如施工难度较大，桥梁面积较大，立交层次过多以及造价相对更高等；菱型立交占地面积小并且结构较为简单，也是日常生活中最常见的一类立交型式，但是它并不是最通用的立交型式，当需要在出口处收费时，就不能选择这类立交型式了；部分苜蓿叶型和苜蓿叶型互通立交主要具有构造层次少、外形美观、造价低等优点，其更适用于左转弯交通量小和主线交通量大的情况，而它的缺点主要有其布设的左转弯环型匝道占地面积大，转弯时车速会受到影响，从而影响其运行的经济性，另外其通常还要两个收费站以及两个子交，这都大大提高了其经营管理费用。
1.2 互通立交设计的安全性问题。
作为一个公路设计人员，公路的安全性以及有效使用的能力还是最重要的参考依据。互通式立交是一类大型构造物，其特点是空间多层结构形态以及交通转换功能，而在一定的区域空间内完成所有方向的交通转换，还是很复杂的；另外由于其还要受到环境、项目和地形等因素的限制，一旦有低限指标组合不当，就会影响高速公路的运行能力，甚至会造成交通事故的出现。所以，互通立交设计的最重要的目标就是交通安全，在一定的投资规模和环境条件下达到最优的安全水平。
如果互通立交是设置在了主线半径大的凹形竖曲线的范围内了，那么就是有利于驾驶人辨认的，否则就是不利于行车的。如果枢纽型互通立交增加的工程量不大时，就应采用走测单出口，如果出口过多就会导致信息过于复杂，就会给驾驶人带来很多的困难。而在互通的范围内，我们不应过多的追求某单项指标，要强调线性的连续和过渡。通常情况下，如果是从主线流出的匝道，驾驶人一般都还没有摆脱高速行驶的感觉，在其减速的过程中可能也还没达到预期的效果，所以在这个匝道上我们就应设置一定的缓和行驶区间，逐步的降低曲线半径，并且要依据实际的速度对曲线半径进行控制，同时还不应出现急遽的小半径曲线。
建立了健全的交通信号标志，对驾驶人可以起到预警和警示的作用，驾驶人在行驶的过程中也就有了充足的判断时间和反应时间，信号就像是移动的地图，驾驶人可以通过这移动的地图来明确自己所处的位置，也能提前的知道将要面对的情况，从而降低路况事件出现的反应时间。
1.3 互通立交景观的设计。
所谓互通式立交的景观设计并不是孤立的对某一景观的所有元素进行设计，而是要充分的考虑互通立交的区域性空间特性，根据互通立交安全要求和功能要求以及与周围环境的协调性等因素进行设计。通过绿化和美化，使人文景观和自然景观更加的协调统一，同时也大大的提高了互通立交的安全效能；通过互通立交的外观造型，桥梁的造型以及土方工程等，从而形成一个自然并且连续的视觉空间。
2 公路与城市道路互通立交设计的差异性
在道路的几何设计中的一个很重要的控制因素就是汽车的物理特性以及道路上行驶车辆的组成，设计车辆的最主要的作用就是制定道路设计的各项控制指标，其外轮廓的尺寸与道路的弯道加宽、路幅组成、视距以及纵坡都是有影响的。无论是公路还是城市道路，都有三种设计车辆，城市道路分别为小型汽车、普通汽车以及铰接车，而公路则分为小客车、鞍式列车以及载重汽车，这三种车型所涵盖实际车型也都是相同的，其总宽也是基本一致的。铰接车与鞍式列车作为大型的车辆，其都有着特殊的特点，并且这两类车辆也都可以在互相的道路中行驶。所以，城市道路和公路的这三种设计车辆，其本质上是相同的，对其应统一外轮廓的尺寸，并且应只制定一个标准。
要想最大限度的保证城市道路以及公路上行驶车辆以及行人的交通安全，就必须规定在城市道路和公路上有道路建筑限界，道路等级决定了道路建筑限界的宽度，限界净高的最小值也是要按照标准制定的。有轨电车和无轨电车属于城市道路的特定车型，其道路净高也是要特殊的规定的。我国汽车运输载货的高度最高为4m，汽车的外廓尺寸加上0.5m的安全高度最高为4.5m，由于北方冬天经常积雪，所以一般将高速公路以及一二级公路的净高规定为5m。我国在设计相应的《公路规范》时，通常都是参考日本的设计标准的，我国也是以设计车速作为唯一条件，假定主线设计车速高，匝道的设计车速也高，然而这些假定一般是不成立的，匝道设计的车速差别通常都是很大的，所以这种取值方法并不是最合理的。因此在设计《城市规范》时，我们应同时以主线和匝道的设计车速作为参数，这才是最符合互通式立交的实际情况。
比较城市道路与公路的减速车道长度的标准值，《公路规范》为《城市规范》的0.7-1.4倍，前者只是以主线车速确定减速车道的长度，而由于车速不同而导致的车辆需要的减速长度的差异就是无法体现的，体现不出互通式立交的针对性，安全性和经济性也没能很好的兼顾；而比较城市道路与公路的加速车道长度的标准值，《公路规范》为《城市规范》的0.6-0.9倍，前者的值在车速较高时是符合车辆所需的加速长度的，但是如果匝道的车速设计的较低，那么公路的标准值与车辆需要的加速长度就会有很大的差异性。所以《公路规范》对实际的设计工作的指导性并不好，在我们的实际工作中应对其进行适当的调整。
通过以上的论述，我们对互通立交设计中应注意的问题以及公路与城市道路互通立交设计的差异性两个方面的内容进行了详细的分析和探讨。在互通式立交进行设计的过程中，我们必须充分的重视安全性、合理型式的选择以及与周围环境相和谐的景观设计等工作，另外由于城市道路的互通立交与公路的互通立交在设计规范中也是存在着一定的差异的，所以我们在实际的设计工作中也应重视这些差异，从而真正做好互通立交的设计工作，促进我国城市现代化的健康发展。
参考文献
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[2]杜旭飞.浅谈互通立交设计中的几个问题[J].山西交通科技, 2009.
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[4]林金坤.公路互通立交设计的探讨[J].天津建设科技, 2005.
谈互通立交纵断面设计 篇9
关键词：互通立交,转移路拱,纵面设计
随着我国经济的不断发展,公路上车流量迅速增加,对互通立交设计质量的要求也越来越高,互通立交纵面设计的合理与否将直接影响到互通立交设计的成败,在纵面设计中注重局部细节的设计尤为重要,也就是说“细节决定成败”。而纵面设计细节,需要一些技巧来实现。互通立交总体设计思路主要按照立交平面上主交通流和各方向交通量分配的实际情况来进行合理的设计,主要目标有三点:首先能够顺应地形,回避重要地物;其次在纵断面上能够使主线与匝道以及各匝道与匝道间的衔接顺适;再次是高程数据的调整能够顺利进行。互通立交设计中,合理的、完善的、巧妙的对纵面进行设计非常关键,具有建设性意义。
1立交纵断面设计难点
随着经济不断增长,我国交通事业不断繁荣,车流量大幅增加,由于公路形状、结构的不同,互通立交在设计过程中也要因地制宜。在纵面设计过程中,一定要对分流点、合流点的位置进行准确定位,且对主线、匝道的桩号进行计算和备份,这个工作非常有必要。因为这个数字会贯穿整个纵面设计过程,一旦有误,将对最终互通立交的设计有非常大的影响,另外对一些特殊情况,例如在互通立交的出口、入口处匝道线形与主线线形均为曲线且为反向曲线时,由于路拱横坡变化很大,所以在通行时车辆的危险系数较高,容易发生事故,这时需要设置转移路拱,见图1。
2互通立交设计的影响因素
互通立交的合理设计,对公路交通具有重要的建设性意义,它不仅能够解决公路交通流的转换问题,而且能够保障车辆通行时的安全和畅通,提高通行能力。因此互通立交设计时,需要考虑影响设计因素。例如:1)立交平面不能够顺应地形会对互通立交的设计造成影响;对于平原区设计立交时地形基本不受任何影响,主要就是控制占地数量不能太大,地形对立交布设的影响主要体现在山岭区立交设计,因为山岭区地形复杂,山包、深沟、拆迁等不容易避开,有时为了避开山包或者拆迁将立交线形进行个性化设计目的是适应地形的存在,甚至由于山岭区的限制因素过多,以至于立交无法设计。2)立交平面指标选用不合理也会对互通立交设计造成影响,这也是主要体现在山岭区互通立交设计,因为山岭区立交布设时往往要避开控制因素(如高压铁塔、房屋拆迁、输油管道等),就要在满足规范要求的基础上改变立交曲线要素来适应地形变化。3)纵断面上主线和匝道纵坡不够平顺,车辆行驶时容易出现跳车、颠簸等现象。4)交通管理设施,安全标志等如配套不完善、标志不醒目,都会影响互通立交的使用效果。
3立交纵面设计
3.1 转移路拱的设置
互通立交设计是一个多元化设计,因此在设计时要有针对性的根据不同公路的具体构造情况进行,在进行互通立交设计时,通常会遇到这样的问题:在公路的出口或者入口处的两条设计线都是曲线,由于路拱横坡变化太大,所以车辆在通行时危险系数较高,容易导致行车不安全,为了解决这个问题提出“转移路拱”这个概念。所谓“转移路拱”指在匝道出入口的楔形端与匝道和主线分、汇流处的行车道边线交点之间用类似于主线线形的弧线连接起来,形成的一条路拱线。该条路拱线主要用于传递标高和横坡。
在互通立交设计中,为了保证行车的安全和交通的流畅。在以下几种情况时需要设置转移路拱的方法来进行设计计算:
1)主线与匝道均为曲线,且两者曲线的弯曲方向不一致时;2)主要匝道和出入匝道均为曲线,且两者曲线的弯曲方向不一致时;3)主线与匝道均为曲线,两者曲线的弯曲方向一致,但是两者的超高值相差比较悬殊时;4)主要匝道和出入匝道均为曲线,两者的弯曲方向一致,但是两者的超高值相差比较悬殊时。
虽然现行的JTG D20-2006公路路线设计规范对转弯匝道端部横坡代数差做了相应规定,但参照JTJ 011-94公路路线设计规范的有关规定可知,转移路拱处的代数差的取值与出入口匝道曲线的设计速度有直接关系(见表1),也就是说出入口匝道曲线设计速度的大小直接影响转移路拱处的代数差值,在设计的过程中,严格按照上述规范进行,保证转移路拱处的代数差不大于规定的最小值,即为合理,行车比较安全。而在进行转移路拱的设计时,需要采用一系列推断高程的方法,具体方法是在已知匝道设计高程的基础上,对未知匝道设计高程进行推算,在这个过程中,要设置、确立一条转移路拱线,也称为“路脊线”,转移路拱线是传递高程的途径和工具,转移路拱线确定和传递的是高程的中间值,在转移路拱设计的过程中,一定要对待求匝道设计高程路段的超高过度谨慎处理,先对其确定,再对其进行调整,保证其满足规范要求,同时要对转移路拱线处的横坡代数差与规范表进行校对,确定其满足规范条件,则说明转移路拱设计合理。
3.2 纵面设计概述
首先需要对互通立交平面线位进行确定和优化,然后对各匝道的分流点、合流点进行定位,并将这些点位所对应各匝道的桩号做好记录和备份,所记录的这些桩号为该匝道的起始点和终止点,在这段距离进行纵面拉坡设计。需要注意的是,这里所谓的有效变坡长度同原匝道平面曲线的设计长度并不是同一概念,也就是说匝道平面设计的起终点和纵面设计的起终点是完全不同的点。在纵面拉坡设计过程中,匝道的最大坡度值和主线相比具有很大的随机性,且应给予适当的保守修正,修正值为±1%。在纵面拉坡过程结束后,不能直接进行下一环节,需要对其进行校对,纵面各项指标都满足相关规范要求时可继续进行下一步设计,如纵面指标不能完全满足相关规范要求应采取相应措施,首先应进一步优化纵面设计,使其满足要求,如纵面调整后还不能满足,应考虑调整匝道平面线位,之后再调整纵面设计线,最后再次核对。
3.3 匝道端部标高确定
互通立交匝道端部桩号、标高的确定方法,分以下两种类型:1)主线和匝道、匝道和匝道线形为同向曲线时(主线、匝道为直线时不论匝道为何种线形均视为同向曲线);2)主线和匝道、匝道和匝道的线形为反向曲线时。
首先介绍同向曲线的情况,以京港澳高速公路黄市互通立交为例(如图2所示):由于该立交范围内主线是直线,所以主线横坡为2%。B匝道减速车道出口端部桩号BK0+145.755通过该点向主线做垂线与主线相交,得到主线桩号K302+410.645,A,B点之间的距离为L;再根据主线桩号处的设计高和超高值推算出匝道端部BK0+145.755的设计高。由于该例子是同向曲线所以A,B点之间的横坡为2%。计算公式如下:A(标高)=B(标高)-L(距离)×2%,由于一个点无法确定纵坡,所以在A点小桩号方向移动1 m～3 m确定出D点,通过D点同理向主线做垂线找到垂足点C,查找C点的桩号、标高及横坡,从而推算出D点的标高(方法同A点),这样A,D点即可确定出标高和纵坡。通过主线端部的线形和超高可以看出,该端部匝道和主线的横坡是同向的且横坡值均为2%。其次是反向曲线的情况,以宝汉高速梁山枢纽互通立交为例(如图3所示),对匝道端部进行搜索确定出A点,通过A点向主匝道做垂线与主匝道相交确定出B点。B点的桩号、标高、横坡均为已知,这里需要说明的是B1′的横坡n分两种情况:1)n>3%;2)n<3%;如果B1′的横坡大于3%时,A1′的横坡为反向1%;如果B1′的横坡小于3%时,A1′的横坡为反向2%;所以A点标高确定如下:A=B(距离)+ B1′(距离)×n-A1′(距离)×1%或者2%;在A点向小桩号方向移动1 m～3 m确定出D点,通过D点同理向主匝道做垂线找到垂足点C,查找C点的桩号、标高及横坡,从而推算出D点的标高(方法同A点)。1′,2′所在位置为转移路拱,通过转移路拱来传递标高和横坡。
4结语
在我国经济不断增长、交通事业不断繁荣的大背景下,车流量的不断增加,为了满足人们的需求,互通立交的设计也要因地制宜。在立交的设计中,最为关键的是对立交纵断面的设计。本文主要针对互通立交纵面设计的方法、难点,寻找其解决办法,根据经验和知识,对互通立交纵面的设计做了一些说明。鉴于作者水平有限,不足之处还望谅解。
参考文献