单喇叭形互通式立交概述及对设计的几点体会
屠彬;张明浩
【摘要】简要介绍了单喇叭形互通式立交的特点及形式,总结了互通立交设计时匝道平面设计、匝道纵断面设计以及匝道坡面设计的几点体会,对类似立交设计具有一定的指导意义.
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2010(036)027
【总页数】3页(P284-286)
【关键词】单喇叭形互通立交;形式;设计;体会
【作者】屠彬;张明浩
【作者单位】西安公路研究院,陕西西安,710054;中交通力建设股份有限公司,陕西西安,710075
【正文语种】中文
【中图分类】U412.352
1 概述
单喇叭形互通式立交是以一个内环匝道(转向约270°)和一个半直连式匝道来实现车辆左转的全互通式立体交叉(见图1),是三路交叉中的互通式立交的代表形式。
本文对单喇叭立交做简要介绍,并对设计过程中碰到的一些概念和问题谈几点体会。
1.1 单喇叭互通式立交的特点
单喇叭形立交具有以下特点:1)除内环匝道外,其他匝道都能为转弯车辆提供较高速度半定向运行;2)立交内车辆行驶完全互通,行车干扰小;3)线形简单,造型美观;4)跨线构造物只需1座,相对来说构造物较少;5)造价较省;6)收费站只设置1处,适合收费公路。
1.2 单喇叭互通立交形式的选择
按立交的左转弯出口在跨线桥之前和之后分为A形和B形两种形式(见图1);按照交叉匝道与主线的关系又可分为上跨主线和下穿主线两种形式。
这几种形式的比较关系分别见表1,表2。
由表1,表2可见,单喇叭立交形式应优先考虑 A形喇叭,并选择主线上跨。
当然交通量分布、地形地物条件、控制工程规模和造价也是选择立交形式时需要考虑的重要因素。
表1 A,B形单喇叭立交形式比较比较项目 A形 B形交通量立交总进出交通量较小;立交交通量两个方向有差异,但不甚明显立交总进出交通量较小;立交两个方向交通量有差异且左转驶入主线的交通量远大于左转驶离主线的交通量行驶条件出口接外环S形曲线,便于驶出车辆减速,行驶条件较好;内环环形曲线接入口,便于驾驶员控制车速并伺机进入主线出口接小半径环形曲线,不利于行车安全,特别要避免主线长下坡路段出口设置B形喇叭方案地形、地物条件及工程造价特别的地形、地物条件往往对立交形式具有决定因素,如无特别影响立交布置的特别条件,在工程造价差别不大的情况下应推荐A形喇叭方案
表2 上跨、下穿单喇叭立交形式比较比较项目主线上跨主线下穿行驶条件行驶视野开阔,视距良好,可以方便的判别各出入口,利于安全行驶受匝道跨线桥影响,难免会产生压抑感,特别是B形单喇叭,桥跨会影响驾驶员判别出口位置和行车条件地形、地物条件及工程造价对于山区高速公路,地形、地物条件复杂,往往很难人为选择上
跨或者下穿方案,只能根据设置桥梁的可行性及工程造价选择立交形式对于地势平坦地区,从总体考虑宜选择主线下穿形式,匝道上跨路基宽度较大的主线,可以降低主线土方、防护等工程量,从而降低总造价
2 单喇叭互通立交设计的体会
2.1 匝道平面设计
2.1.1 环形匝道设计
环形匝道半径取值与地形、匝道的设计速度及该匝道的交通流量都有密切关系。
一般的经验做法是:在非积雪冰冻地区,交通量不超过3000 peu/d(小客车)时取极限值或稍大于极限值的半径;交通量在3000 pcu/d～6000 pcu/d(小客车)时取一般值或更大一些的半径。
如果环形匝道为双车道匝道,还要注意内侧行车道中心线的实际半径不能小于极限值。
2.1.2 匝道加宽设计
JTG D20-2006公路路线设计规范(以下简称《规范》)规定:单向单车道匝道圆曲线半径小于72 m及双车道匝道圆曲线半径小于47 m时,应对各行车道按曲线半径所对应的加宽值分别进行加宽(设计中经常忽略双车道匝道外侧车道的加宽)。
加宽缓和段长度应与缓和曲线全长或超高缓和段全长相同。
为使加宽段起终点及超高段起终点达到线形流畅、路面无曲折,超高加宽过渡方式应该采用高次抛物线形式,如可采用三次抛物线形式即BX=(4K3-3K4)B(其中,B为圆曲线部分路面加宽值),但这种过渡方式对于设计来说较为繁杂,对于施工、监理的计算和复核工作来说也十分不便,故目前对于超高加宽过渡段一般采用线形过渡的形式即BX=KB。
2.1.3 变速车道设计
1)减速车道的设计方法主要有两种:a.从主线外侧车道中心开始,匝道设计线以一定的偏移值和流出角采用直线、缓和曲线或大半径圆曲线流出;b.直接从减速车道起
点(1个车道宽的位置)开始,匝道设计线以一定的偏移值和流出角流出。
2)《规范》中规定的减速车道长度应视为最小值,设计可根据主线设计速度、匝道线形指标、重车比例以及构造物设置情况等因素适当增长,位于主线下坡路段的减速车道长度须按照《规范》中规定的修正系数予以修正(加速车道同样存在这个问题)。
3)《规范》中规定的出口渐变率应视为最大值,设计中常见问题是主线弯道内侧出口渐变率过小,而外侧出口渐变率过大。
4)减速车道设计中应避免将分流点曲率半径和匝道圆曲线半径混淆,设计时应予足够重视。
5)在实际运营过程中减速车道经常不能保证车辆行驶至鼻端时能够减至理论设计的匝道设计速度,因此在适当位置(如距鼻端20 m～90 m)设置凸起形振荡标线,并使标线设置距离逐渐减小,使驾驶员感觉行车速度逐渐加快而下意识减速,对行车安全更为有利,也可有效降低事故发生率。
2.2 匝道纵断面设计
2.2.1 匝道起、终点标高计算
要进行拉坡的匝道范围是匝道与主线之间或匝道之间的分(合)流鼻端之间的部分。
该段起、终点标高一般是根据分(合)流点所对应主线或相邻匝道标高、横坡、匝道的断面及本匝道断面及横坡计算得到。
2.2.2 匝道起、终点纵坡值计算
匝道起终点处的纵坡受主线纵坡与横坡的影响,根据工作经验笔者使用矢量相加法进行计算。
具体计算如下:
主线的临界纵坡、横坡及匝道的临界纵坡三者之间的关系如图2所示,以主线的临界纵坡矢量和横坡矢量构成一个平面,θ为分流点相对于主线的转角。
匝道临界纵坡的计算如图3所示,假定主线的纵坡为 iz、横坡为 ih(坡度上升为正,
下降为负),匝道与主线的交角为θ,可得匝道的临界纵坡计算公式如
下:i=il×cosθ+ih×sinθ。
其中,分流点不在竖曲线上时,il=iz;分流点在竖曲线上时,il=iz+(X/R),R为主线竖曲
线半径(凹形为正,凸形为负);X为竖曲线切点至分流点的距离,X＜2T。
2.2.3 匝道与被交路的接坡设计
被交路与匝道一般以平交形式相接,平交处应注意匝道接点处纵坡应尽量服从被交
路路拱横坡,并将竖曲线置于被交路横坡范围之外,注意坡度代数差不宜大于4%,这
样对被交路的改造设计、平面交叉口高程设计及行车安全都有利。
2.3 立交匝道坡面设计
1)完善排水系统。
立交的修建改变了立交区原有地形地貌及排水系统,这就可以利
用坡面修饰,结合匝道(主线)设置的构造物改变流水方向使得立交区排水顺畅。
2)合理利用土石方。
山岭区修建高速公路要做到土石方平衡和合理利用较为困难,
可借助立交区坡面修饰来进一步完善。
根据立交所在标段土方利用情况,结合排水
设计,确定坡面修饰的高程和坡率大小,以尽量消化废方或减少填方,使土方利用更合理。
3)减小立交突兀感。
进行坡面修饰时,应结合互通区地形地貌采用坡度渐变的曲线
坡面,其坡度可根据路基高低分别采用1∶2～1∶6逐渐变化的柔和坡面设计,路肩
与边坡及边坡与边坡交接处采用圆形坡面顺接,尽量使进行坡面修饰“再造”的地
形地貌与周围自然环境一致,减小人工修建的立交与自然环境的差异性(突兀感),使
互通立交与自然环境协调融合。
3 结语
单喇叭形互通式立交具有结构简单、造价低、便于管理等优点,且具有成熟的设计、
施工及使用经验,在今后较长时期的高速公路建设中还会大量采用。
要设计出指标均衡、线形流畅、工程量小、投资省的互通式立交还要靠设计人员综合考虑各种因素,不断的探索、创新,融入新的设计理念。
参考文献:
【相关文献】
[1] JTG D20-2006,公路路线设计规范[S].
[2] 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.
[3] 郭腾峰.道路三维集成 CAD技术[M].北京:人民交通出版社,2007.
[4] 李锐.城市互通式立交的设计要点浅析[J].山西建筑,2009,35(3):257-258.。