第六章第六章 立体交叉的设计立体交叉的设计第一节第一节 概概 述述一、立交的组成一一.组成组成主线：组成立交的主体，指相交道路的直行车道。匝道：指上下相交道路转弯车辆行驶的衔接道路。出入口：主线进出匝道的道口。变速车道：为车辆提供变速行驶的匝道的部分。二、公路立交与城市立交的特征二、公路立交与城市立交的特征1.公路立交普通为收费立交，可供选择的方公路立交普通为收费立交，可供选择的方式少；而城市立交普通不收费，选择方式多式少；而城市立交普通不收费，选择方式多样。样。2.公路立交普通不思索行人和非机动车，立公路立交普通不思索行人和非机动车，立交方式简单，以二层式为主；城市立交相反；交方式简单，以二层式为主；城市立交相反；3.公路立交间距大，相互关扰小；城市立交公路立交间距大，相互关扰小；城市立交间距小，相互影响大；间距小，相互影响大；4.公路立交设计车速大，相应的目的高；公路立交设计车速大，相应的目的高；5.城市立交用地紧，往往采用非规范立交城市立交用地紧，往往采用非规范立交;6.城市立交受地上地下的各种建筑物和管城市立交受地上地下的各种建筑物和管线的影响大；线的影响大；7.城市立交比公路立交更多的注重美观问城市立交比公路立交更多的注重美观问题；题；8.城市立交须思索施工时在狭窄的场地条城市立交须思索施工时在狭窄的场地条件下，便于维持原有的交通和进展快速施件下，便于维持原有的交通和进展快速施工；工；9.城市立交比公路立交的排水系统更为复城市立交比公路立交的排水系统更为复杂杂.道路等级道路等级高速公路高速公路一级公路一级公路二级公路二级公路三级公路三级公路四级公路四级公路高速公路高速公路一二一三二三三一级公路一级公路二一三二三三三二级公路二级公路三二三三级公路三级公路三三四级公路四级公路三三公路立交等级高速路 快速路 主干路 次干路支路快速路一一一、二 三、四四主干路 一、二 一、二二三次干路 三、四 三、四三城市道路等级选用表城市道路等级选用表三三.立交等立交等级：一一级立交立交快速延快速延续流，定向匝道流，定向匝道为主，有主，有部分半定向和部分半定向和环圈匝道。交通量圈匝道。交通量20000pcu/d二二级立交立交主主线定向延定向延续方式，次要方式，次要线路能路能够存在交存在交错、减速行、减速行驶。交通量。交通量10000 pcu/d三三级立交立交主主线延延续方式，次方式，次线存在平交，存在平交，机非混行。机非混行。5000 pcu/d四四级立交立交分分别式立交式立交四、立交的设计步骤四、立交的设计步骤初拟方案初拟方案确定比较方案确定比较方案确定引荐方案确定引荐方案确定采用方案确定采用方案详细丈量详细丈量技术设计技术设计第二节 立交的规划一、设置原那么一、设置原那么必需以路网规划为根据，以宏观的角度和必需以路网规划为根据，以宏观的角度和微观分析结合的观念判别立交呵斥的各个微观分析结合的观念判别立交呵斥的各个方面的影响和效益；方面的影响和效益；二、设置条件二、设置条件立交位置设置的思索要素立交位置设置的思索要素相交道路的性质相交道路的性质; ;相交道路的义务相交道路的义务; ;地形条件地形条件; ; 相交道路的交通量相交道路的交通量; ; 立交的位置规划应该与立交的间距相协立交的位置规划应该与立交的间距相协调。调。 三、立交布置要求三、立交布置要求留意要点：留意要点：一条道路上应防止平交立交交错布置；一条道路上应防止平交立交交错布置；立交出口的位置应该类似；立交出口的位置应该类似；出口的方式应该一致；都为右进右出等出口的方式应该一致；都为右进右出等出口的方式、标志设置、契形端部设计、等要一出口的方式、标志设置、契形端部设计、等要一致；致；四、立交的间距四、立交的间距影响立交间距的要素影响立交间距的要素道路网的交通密度要求；道路网的交通密度要求；相邻立交交错段长度的要求；相邻立交交错段长度的要求；标志和信号布置的要求；标志和信号布置的要求；驾驶员操作顺适的要求；驾驶员操作顺适的要求；经济上的思索经济上的思索立交所处的区位效力功能立交所处的区位效力功能第三节第三节 立交的选型与设计立交的选型与设计一、按相交道路的跨越方式分一、按相交道路的跨越方式分1.上跨式上跨式2.下穿式下穿式二、按交通功能分二、按交通功能分分别式与互通式分别式与互通式互通式立交：互通式立交：根据车流轨迹线的交根据车流轨迹线的交叉方式和几何外形不叉方式和几何外形不同，又可分为完全互同，又可分为完全互通式、部分互通式和通式、部分互通式和交错型立交三种；交错型立交三种；三、立交的方式及特点三、立交的方式及特点1.1.三路立交三路立交1 1三路全互通式立体交叉三路全互通式立体交叉A ) A ) 喇叭型立交喇叭型立交B) YB) Y型立交型立交喇叭型立交喇叭型立交优点：优点：1除环圈匝道外，各个匝道都可以提供除环圈匝道外，各个匝道都可以提供高速行驶；高速行驶；2只需一座跨线构造物，投资少；只需一座跨线构造物，投资少；3没有冲突点和交错点；没有冲突点和交错点；4构造简单，外型美观，行车容易判别构造简单，外型美观，行车容易判别方向；方向；缺陷：环圈匝道车速低，左转车辆绕行长；缺陷：环圈匝道车速低，左转车辆绕行长；适用范围：适用范围：城区的城区的T形立交和市郊的收费道路以及高速形立交和市郊的收费道路以及高速公路与普通道路的交叉，计算行车速度小公路与普通道路的交叉，计算行车速度小于于50km/h；主线转弯交通量大时宜采用主线转弯交通量大时宜采用A型，反之采用型，反之采用B型。型。B)Y形立交：三路定向式立交形立交：三路定向式立交半定向Y形立交优点：优点：对左转弯车辆提供较高速度的半定向运转，对左转弯车辆提供较高速度的半定向运转，通行才干较大；各方向运转流畅，方向明通行才干较大；各方向运转流畅，方向明确，不会发生错路运转；正线外侧占用土确，不会发生错路运转；正线外侧占用土地较少。地较少。缺陷：占地较大，造价较高。缺陷：占地较大，造价较高。适用：正线外侧有平行于道路的铁路、河适用：正线外侧有平行于道路的铁路、河流、房屋等妨碍物的情况流、房屋等妨碍物的情况(2)三路部分互通式立体交叉三路部分互通式立体交叉匝道平交型立交匝道平交型立交优点：正线直行车辆快速畅通，转弯车辆优点：正线直行车辆快速畅通，转弯车辆绕行间隔较短；每个行车方向都为单一的绕行间隔较短；每个行车方向都为单一的出、入口；方式简单，造价较低；正线两出、入口；方式简单，造价较低；正线两侧占地较小，使立交用地面积减少。侧占地较小，使立交用地面积减少。缺陷：匝道相互交叉处的平面交叉，可经缺陷：匝道相互交叉处的平面交叉，可经过的交通量不大；平面交叉口的视认性和过的交通量不大；平面交叉口的视认性和平安性遭到影响。平安性遭到影响。3三路交错型立交三路交错型立交A)子叶式立交子叶式立交优点：优点：1只需建一座只需建一座构造物，造价低；构造物，造价低；2匝道对称布置，外匝道对称布置，外型美观：型美观：缺陷：缺陷：1环型匝道半环型匝道半径小，线形差；径小，线形差；2左转车辆绕行间隔左转车辆绕行间隔长；长；3存在交错问题；存在交错问题；B)三路环形立交三路环形立交(完全互通，但有交完全互通，但有交错错2.四路立交四路立交1部分互通立交菱形、部分苜蓿部分互通立交菱形、部分苜蓿叶叶2全互通立交苜蓿叶、半定向、全互通立交苜蓿叶、半定向、定向和涡轮式立交定向和涡轮式立交3交错型立交环形立交交错型立交环形立交1四路全互通式立交四路全互通式立交a.全苜蓿叶立交全苜蓿叶立交b.X型立交型立交c.定向式立交定向式立交d.涡轮式立交涡轮式立交e.组合式立交组合式立交全苜蓿叶立交优点：优点：1.左转变为右转，不存在冲突点。左转变为右转，不存在冲突点。2.车流组织顺畅，容易。车流组织顺畅，容易。3.只需一座桥梁。只需一座桥梁。4.绿化面积大，比较美观绿化面积大，比较美观缺陷：缺陷：1.占地面积大，普通约在占地面积大，普通约在6公顷以上。公顷以上。2.存在交错问题。存在交错问题。3.环状匝道的车速低。环状匝道的车速低。添加集散车道，以改善交错问题。X型立交型立交(半定向立交半定向立交)定定向向式式立立交交涡轮式式立立交交半半定定向向式式立立交交组合式立交：组合式立交：无环圈式匝道型无环圈式匝道型一个环圈式匝道型一个环圈式匝道型两个环圈式匝道型两个环圈式匝道型三个环圈式匝道型三个环圈式匝道型两两个个环型型匝匝道道的的类型型三个环圈匝道型三个环圈匝道型2).四路部分互通式立交四路部分互通式立交存在平交冲突点的立交方式。存在平交冲突点的立交方式。菱形立交菱形立交部分苜蓿叶型立交部分苜蓿叶型立交部分衔接式立交部分衔接式立交菱形立交半互通立交部部分分苜苜蓿蓿叶叶型型3).四路交错型立交四路交错型立交环形立交环形立交匝道交错型立交匝道交错型立交主线交错型立交主线交错型立交环形立交：环形立交：优点：保证主要道路快速畅通，转弯行驶优点：保证主要道路快速畅通，转弯行驶方向明确；无冲突点，行车较平安，交通方向明确；无冲突点，行车较平安，交通组织方便；构造紧凑，占地较小。组织方便；构造紧凑，占地较小。缺陷：存在交错运转，通行才干遭到环道缺陷：存在交错运转，通行才干遭到环道交错才干的限制；车速遭到中心岛半径的交错才干的限制；车速遭到中心岛半径的影响，速度较低；构筑物较多，工程费用影响，速度较低；构筑物较多，工程费用高；左转弯车辆绕行间隔长。高；左转弯车辆绕行间隔长。3.多路相交的立交多路相交的立交4、收费立交四、立交方式的选择四、立交方式的选择1.影响立交方式选择的要素影响立交方式选择的要素相交道路的性质相交道路的性质交通条件交通条件自然条件自然条件环境条件环境条件2.立交选型的根本原那么：立交选型的根本原那么：1).立交的方式取决于相交道路的性质、运立交的方式取决于相交道路的性质、运用义务和远景交通量；用义务和远景交通量；2).选型应与定位相结合；选型应与定位相结合；3).要分清主次、全面安排；要分清主次、全面安排；4).选定的立交方式与立交所在地的自然条选定的立交方式与立交所在地的自然条件和环境条件相顺应；件和环境条件相顺应；5).选型要全面思索近远期结合；选型要全面思索近远期结合；6).选型有利于施工、养护和排水。选型有利于施工、养护和排水。 项 目立交方式计算行车速度km/h交叉口总通行才干pcu占地面积公顷相交道路等级及交叉口情相交道路等级及交叉口情况况直行左转右转定向式立定向式立交交801007080708013000150008.512.51.高速公路相互交叉；高速公路相互交叉；2.高高速速公公路路与与市市郊郊快快速速路路相交。相交。苜蓿叶式苜蓿叶式立交立交6080304030409000130007.09.01.高速公路相互交叉；2.高速公路与快速路、主干路相交。3.用地允许市区主交叉口部分苜蓿部分苜蓿叶式立交叶式立交308025352535600080003.55.01.高速公路与快速路、主干路相交；2.苜蓿叶式立交前期工程菱形立交菱形立交308025352535500070002.53.51.高速公路与次要公路相交2.快速路与主干路相交。三、四层三、四层式环式环形立交形立交6080253525357000100004.04.51.快速路相互交叉；快速路相互交叉；2.市区交叉口；市区交叉口；3.高等级公路与次要相交。高等级公路与次要相交。喇叭形立喇叭形立交交608030403040600080003.44.51.高速路与快速路相交；2.高等级公路相互交叉；3.用地允许的市区交叉口。三路环形三路环形立交立交608025352535500070002.53.01.高等级公路相互交叉；高等级公路相互交叉；2.市区市区T形、形、Y形交叉口。形交叉口。三路子叶三路子叶式式立交立交608025352535500070003.04.01. 高等级公路相互交叉；2.苜蓿叶式立交前期工程三路定向型立交80100708070808000110006.07.01.高速公路相互交叉；2.地形适宜的双向分别式道路相交。第四节 匝道设计一、匝道的组成与分类一、匝道的组成与分类1.车流轨迹线的交错方式车流轨迹线的交错方式2.分合流的组合方式分合流的组合方式3.匝道的组成匝道的组成4.匝道的分类匝道的分类1右转匝道右转匝道2左转匝道左转匝道a.直接式左出左直接式左出左进式进式优点：匝道长度最优点：匝道长度最短，自然顺畅；顺短，自然顺畅；顺应车速高，通行才应车速高，通行才干大；干大；缺陷：跨线构造物缺陷：跨线构造物多，双向行车道之多，双向行车道之间必需有一定宽度间必需有一定宽度以便布线。对慢速以便布线。对慢速车辆驶出困难。车辆驶出困难。b.半直接式半直接式左出右进式左出右进式与定向式匝道相与定向式匝道相比，右进改动了比，右进改动了左进的缺陷，但左进的缺陷，但存在左出的问题；存在左出的问题；匝道略绕行；驶匝道略绕行；驶出道路双向车道出道路双向车道之间需有足够的之间需有足够的间距；间距； 右出左进式右出左进式改善了左出的缺改善了左出的缺陷，但存在左进的陷，但存在左进的问题；驶入道路双问题；驶入道路双向车道之间需有足向车道之间需有足够间距。够间距。 右出右进式右出右进式完全消除了左出、完全消除了左出、左进的缺陷，行车左进的缺陷，行车平安，但匝道绕行平安，但匝道绕行最长，构造物最多。最长，构造物最多。 c.间接式环圈式间接式环圈式环圈式左转匝道的环圈式左转匝道的特点是右出右进，特点是右出右进，行车平安，匝道上行车平安，匝道上不需设跨线构造物，不需设跨线构造物，造价最低。匝道线造价最低。匝道线形目的差，顺应车形目的差，顺应车速低，通行才干较速低，通行才干较小左转绕行间隔小左转绕行间隔长。长。 以匝道横断面车道类型分以匝道横断面车道类型分a)单向单车道单向单车道b)单向双车道单向双车道c)双向双车道双向双车道(无分隔无分隔d)双向双车道有分隔双向双车道有分隔二二 匝道的设计根据匝道的设计根据一立交的等级一立交的等级二计算行车速度二计算行车速度 匝道的计算行车速度主要是根据立交的等匝道的计算行车速度主要是根据立交的等级、转弯交通量的大小以及用地等条件控制级、转弯交通量的大小以及用地等条件控制的。的。 匝道的车速普通为主线的匝道的车速普通为主线的50%70%； 匝道的计算行车速度通常都较正线低，但匝道的计算行车速度通常都较正线低，但降低不得过大，以免车辆在分开或进入正线降低不得过大，以免车辆在分开或进入正线时产生急剧的减速或加速，导致行车危险和时产生急剧的减速或加速，导致行车危险和不顺畅。期望值以接近主线平均行驶速度为不顺畅。期望值以接近主线平均行驶速度为宜。宜。 三设计交通量三设计交通量匝道的设计交通量指远景设计年限的交通量。匝道的设计交通量指远景设计年限的交通量。根据相交道路设计年限的年平均日交通量，结合根据相交道路设计年限的年平均日交通量，结合交通调查资料推算出各转弯方向的交通量而得。交通调查资料推算出各转弯方向的交通量而得。设计小时交通量：设计小时交通量：DHV=AADT*KK-顶峰小时系数，普通应经过实践调查得到。顶峰小时系数，普通应经过实践调查得到。三、匝道的线形设计规范三、匝道的线形设计规范一匝道的平面线形一匝道的平面线形1普通要求普通要求a汽车在匝道上的行驶速度是由高到低再到高逐汽车在匝道上的行驶速度是由高到低再到高逐渐变化的过程，在匝道平面线形设计中，平曲线渐变化的过程，在匝道平面线形设计中，平曲线的曲率变化也应与此变速行驶形状相顺应；的曲率变化也应与此变速行驶形状相顺应；b. 匝道平面线形应与其交通量相顺应。转弯交通匝道平面线形应与其交通量相顺应。转弯交通量大的匝道通行才干较大，行车速度要求高一些量大的匝道通行才干较大，行车速度要求高一些线形应采用较高的技术目的，行车途径应尽量线形应采用较高的技术目的，行车途径应尽量短捷。短捷。c. 出口匝道的平面线形目的应高于入口匝道。出口匝道的平面线形目的应高于入口匝道。d. 分、合流处应具有良好的平面线形和通视条分、合流处应具有良好的平面线形和通视条件。件。e. 匝道平面线形在满足交通条件、场地条件和匝道平面线形在满足交通条件、场地条件和技术目的的前提下，各条匝道应合理组合，尽技术目的的前提下，各条匝道应合理组合，尽量减少拆迁和占地面积量减少拆迁和占地面积 。1.匝道的圆曲线半径匝道的圆曲线半径二匝道的平曲线要素二匝道的平曲线要素匝道计算行车速度匝道计算行车速度km/h806050403530匝道圆曲线匝道圆曲线最小半径最小半径m普通值普通值280150100604030极限值极限值230120804535252.匝道的盘旋线参数匝道的盘旋线参数对以曲线为主的匝道来说，在匝道平面线形设计中对以曲线为主的匝道来说，在匝道平面线形设计中应以盘旋线作为主要的线形要素加以灵敏运用。直应以盘旋线作为主要的线形要素加以灵敏运用。直线与圆曲线之间、圆曲线与圆曲线线与圆曲线之间、圆曲线与圆曲线(同向曲线或反同向曲线或反向曲线向曲线)之间均应以盘旋线平顺衔接。之间均应以盘旋线平顺衔接。3.分流点处的曲率半径与盘旋线参数分流点处的曲率半径与盘旋线参数匝道计算行车匝道计算行车速度速度km/h806050403530盘旋线参数盘旋线参数A(m)1407050353020三匝道的纵断面三匝道的纵断面1.匝道的最大纵坡匝道的最大纵坡2.竖曲线最小半径竖曲线最小半径匝道计算行车速度匝道计算行车速度km/h80605040最大纵坡最大纵坡普通地域普通地域455.56特殊地域特殊地域566/四匝道的横断面四匝道的横断面1.横断面方式横断面方式2.匝道的加宽匝道的加宽四、匝道的几何设计四、匝道的几何设计一匝道的平面设计一匝道的平面设计1.普通要求普通要求匝道平曲线曲率的变化要与变速行驶形状相顺应；匝道平曲线曲率的变化要与变速行驶形状相顺应；平面线形的技术规范应与交通量相顺应；平面线形的技术规范应与交通量相顺应；出口匝道的线形目的应高于入口匝道；出口匝道的线形目的应高于入口匝道；分、合流出应有良好的线形目的；分、合流出应有良好的线形目的；平面线形在满足交通条件、场地条件、和技术目的的平面线形在满足交通条件、场地条件、和技术目的的前提下，各个匝道应合理组织，尽量减少占地积；前提下，各个匝道应合理组织，尽量减少占地积；当匝道上设有收费站、停车场等设备时，要当匝道上设有收费站、停车场等设备时，要思索这些设备的用地以及保证变速行驶思索这些设备的用地以及保证变速行驶的条件；的条件；2.匝道的平曲线的特殊性匝道的平曲线的特殊性1展线空间小；展线空间小；2需充分思索纵断面；需充分思索纵断面；3匝道端部的线形的约束作用；匝道端部的线形的约束作用；4平曲线的组合问题；平曲线的组合问题；五、匝道的端部设计五、匝道的端部设计一车道平衡设计一车道平衡设计1.根本车道数根本车道数是指一条道路或某一区段内，根据交通量和通是指一条道路或某一区段内，根据交通量和通行才干的要求所必需设的一定数量的车道数。行才干的要求所必需设的一定数量的车道数。2.车道平衡原那么车道平衡原那么1两条车流合流后主线上的车道数应不少于两条车流合流后主线上的车道数应不少于合流前交汇道路上一切车道总数总和减一；合流前交汇道路上一切车道总数总和减一；2主线上车道数应不少于分流后分叉道路的主线上车道数应不少于分流后分叉道路的一切车道数总和减一；一切车道数总和减一；3主线上的车道数每次减少不应多于一条；主线上的车道数每次减少不应多于一条；3.辅助车道辅助车道在分、合流处在分、合流处既要坚持车道既要坚持车道数平衡，又要数平衡，又要保证根本车道保证根本车道数，假设二者数，假设二者发生矛盾，可发生矛盾，可经过在分流点经过在分流点前与合流点后前与合流点后的主线上增设的主线上增设辅助车道的方辅助车道的方法来处理。法来处理。1平行式：是在正线外侧平行增设的一条附加车道。其特点是车道划清楚确，行车容易识别，但车辆行驶轨迹呈反向曲线，对行车不利。加速车道原那么上采用平行式，由于加速车道较长，平行式容易布置，设计简单。2 2直接式：不设平行路段，由正线斜向直接式：不设平行路段，由正线斜向渐变加宽，构成一条与匝道衔接的附加车渐变加宽，构成一条与匝道衔接的附加车道。其特点是线形平顺与行车轨迹吻合，道。其特点是线形平顺与行车轨迹吻合，对行车有利，但起点不易识别。减速车道对行车有利，但起点不易识别。减速车道原那么上采用直接式。原那么上采用直接式。 二变速车道设计第五节第五节 匝道平面线形设计方法匝道平面线形设计方法积木法积木法把每条匝道看成由一个个独立的线形单元把每条匝道看成由一个个独立的线形单元拼接而成，只需知道匝道的起点信息或设拼接而成，只需知道匝道的起点信息或设计好的匝道的终点信息，对于任一线形单计好的匝道的终点信息，对于任一线形单元，只需给定必要的线形参数，从匝道的元，只需给定必要的线形参数，从匝道的起点开场，利用上述三种曲线单元之一逐起点开场，利用上述三种曲线单元之一逐段向前拼接，象搭积木一样设计出理想的段向前拼接，象搭积木一样设计出理想的匝道平面线形。匝道平面线形。1.直线单元直线单元知直线段长度，知直线段长度，起点的坐标和方起点的坐标和方位角。位角。求出终点的坐标求出终点的坐标和方位角。和方位角。