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道路勘测设计四川大学建环学院2010.03主讲教师：向安田本章主要内容一、立体交叉口的组成及设置条件二、立体交叉的基本类型及适用条件三、立交规划四、立交设计第九章道路立体交叉设计设计任务：正确立体交叉口形式和规模、完成线位设计，包括匝道、端部和其他方法等。立体交叉的组成：1．跨线构造物：它是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（上跨式)以及设于地面以下的地道(下穿式）。2．正线：它是组成立交的主体。指相交道路的直行车行道。主要包括连接跨线构造物两端到地坪标高的引道和交叉范围内引道以外的直行路段。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，有时包括匝道与正线以及匝道与匝道之间的的跨线桥(或地道)。第一节、立体交叉组成及设置条件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，而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入口变速车道渐变段顶点以内包含的正线和匝道的全部区域。正线匝道构造物出口入口立交设置的影响因素及设置条件:影响因素：道路等级交通性质、交通量社会条件，自然条件及管理方式设置条件：一、道路等级高速公路与其他道路相交，必须立交（含铁路）一级公路与其他道路相交，应尽量立交一般路有条件可设立交城市快速路与快速路相交，必须立交（含铁路）城市快速路与主干路相交，应采用立交。城市道路：Q现状=4000～6000PCV/h主要交通性主干道，可选择立交。三、社会条件、自然条件及管理方式城市重要交叉口（出入城交叉口、快速路系统）山城、大桥下的滨河路城市边缘，交通量大而管理不方便。四、公、铁立交设置条件车交一次封闭时间超过20分钟。昼间汽车和火车交通量达到一定程度。昼间紧急封闭道口时间过长，且汽车交通量大。二、交通量、交通性质第二节、立体交叉的基本类型及适用条件（一)、立交分类与常用形式立交分类：1.按交通功能分分离式半互通式互通式2.按跨越方式分上跨下穿常用立交形式:1.互通式①环交立交②苜蓿形③喇叭形④全定向⑤组合式——上述几种方式的组合2.半互通式①菱形②不完全苜蓿叶、不完全定向等菱形立交部分苜蓿叶式立交(二)、各种立交分析a）部分互通式立交菱形立交(二)、各种立交分析a)三路立交，b)四路立交。优点：能保证主线直行车辆快速通畅；转弯车辆绕行距离较短；主线上具有高标准的单一进出口，交通标志简单；主线下穿时匝道坡度便于驶出车辆减速和驶入车辆加速；形式简单，仅需一座桥；用地和工程费用小。缺点：次线与匝道连接处为平面交叉，影响了通行能力和行车安全。布设：应将平面交叉设在次线上，主线上跨或下穿视地形和排水条件而定，一般以下穿为宜。次线上可通过渠化或设置交通信号等措施组织交通。部分苜蓿叶式立交优点：主线直行车快速通畅，单一驶出方式简化了主线上的标志；仅需一座桥，用地和工程费用较小；远期可扩建为全苜蓿叶式立交。缺点：次线上存在平面交叉，有停车等待和错路远行可能。布设：应使转弯车辆的出入尽量少妨碍主线的交通，最好使每一转弯运行均为右转弯出入，不得已时应优先考虑右转出口。平面交叉口应布置在次线上。喇叭形立交苜蓿叶式立交子叶式立交X型式立交Y型式立交b）完全互通式立交喇叭形立交喇叭形立交可分为A式和B式。经环圈式左转匝道驶入主线(或正线)为A式，驶出时为B式。优点：其它匝道都能为转弯车辆提供较高速度的半定向运行；只需一座构造物，投资牧省；无冲突点相交织，通行能力大，行车安全；造型美观，行车方向容易辨别。缺点：环圈式匝道适应车速较低。布设：应将环圈式匝道设在交通量小的方向上，主线交通量大时应采用A式。次线上跨对转弯交通视野有利，下穿时宜斜交或弯穿。苜蓿叶式立交a)为标准形；b)为带集散车道形。优点：立交平面形似苜蓿叶，交通运行连续而自然，无冲突点，可分期修建，仅需一座构造物。缺点：占地面积大，左转绕行距离较长，环圈式匝道适应车速较低，且桥上、下存在交织；应用：适于高速道路之间的立交，城市内因用地限制很难采用。因其形式美观，如果在城市外围的环路上采用，加之适当地绿化，也是较为合适的。布设：为消除主线上的交织、避免双重出口、使标志简化以及提高立交的通行能力和行车安全、可加设集散车道。只需一座构造物，造价较低，造型美观。但交通运行条件不如喇叭式好，正线存在交织，多用于苜蓿叶式立交的前期工程。布设时以正线下穿为宜。子叶式立交：X型式立交优点：各方向运行都有专用匝道，自由流畅，转向明确；无冲突点，无交织，通行能力大；适应车速高。缺点：占地面积大，层多桥长，造价高，在城区很难实现。Y型式立交为三层式Y形立交a)为定向Y形；b)为半定向Y形。优点：能为转弯车辆提供高速的定向或半定向运行；无交织，无冲突点，行车安全；方向明确，路径短促，通行能力大，正线外侧占地宽度较小。缺点：需要构造物多，造价较高。c）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。a)、b)、c)分别为三路、四路、多路立交。优点：能保证主线直通，交通组织方便，无冲突点，占地较少。缺点：次要道路的通行能力受到环道交织能力的限制，车速受到中心岛直径的影响，构造物较多，左转车辆绕行距离长。适用于：主要道路与一般道路交叉，以用于五条以上道路相交为宜。布设：应让主线直通，中心岛可采用圆形、椭圆形或其它形状。当采用环形立交时，必须根据相交道路的性质进行比较研究，看环道的最大通行能力和所采用的中心岛尺寸是否满足远期交通量和车速的要求。1.确保行车安全畅通和车流的连续。相交道路等级高时应采用完全互通式立交；交通量大、行车速度高的行车方向要求线形标准高、路线短捷、纵坡平缓；在城市道路上，若使机、非交通量都很大的车流分离行驶，可采用三层或四层式立交。2．立交形式应与环境相协调和周围建筑设施分布相适应，力求合理利用地形，工程营运经济，造型美观，结构新颖合理。3．近远期结合。既考虑近期交通要求，减少投资费用，又考虑远期交通需要而改建提高的可能。(三)、立交形式选择的基本原则4．选型应从实际出发，有利施工、养护和排水，尽量采用新技术、新工艺、新结构，以提高质量、缩短工期和降低成本。5．选型和总体布设要全面安排，分清主次，考虑平面线形指标和竖向标高的要求。如铁路与公路相交，常以铁路上跨为宜，可减小净空高度；高速道路与其它道路相交，原则上高速道路不变或少变，其它道路抬高或降低，城市立交非机动车道不变或少变，有利于行人及自行车通行。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，交织式或部分互通式二层式、三层式或四层式、机非分行或混行，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，如菱形、Y形等。对公路立交在确定基本形式时，应根据各向的交通量，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)直行或转弯交通量均大，相交公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。(四)、立交形式选择的步骤和要点2)相交公路等级相差较大，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，在无专用集散车道的情况下易出现交通阻塞和事故，应慎重选用。4)部分苜蓿叶式有两处相隔较近的平面交叉，对次线直行交通不利。当各向转弯交通量相差悬殊时，应在适当象限内布置匝道，将冲突降至最低程度。5)汽车专用公路与一般公路相交，不设收费站时，应优先采用菱形；若设收费站而主线转弯交通量较小时，允许匝道上存在平交。6)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和匝道布置，如跨线构造物的布置，出入口的位置，匝道布置象限，内外匝道采用整体式或分离式，匝道的平、纵、横几何形状及尺寸等。3．立交方案比较有时产生几个立交方案，经过多方案的技术、经济比较，选择合理的立交形式和适当的规模，以做出满足交通功能要求、适合现场条件、工程量小、投资省的立交方案。方案比较的方法较多，主要有综合评价法和技术经济比较法。第三节、立体交叉的规划一、满足立交的设置条件二、立交的间距1.交通需求：太大—不能满足交通要求太小—浪费且运营质量下降2.足够的交织段长度交织路段是指前一个立交匝道的合流点到后一个立交匝道的分流点之间的距离。3.满足标志和信号布置需要足够的距离以设置系列标志和信号，清楚地告诉驾驶员下一立交出口的到来。4.驾驶操作顺适的要求距离过近，特别是在城市道路上，互通式立交的平面纵断面变化频繁，会对车辆运行、驾驶操作均不利。5.城市道路规范规定V→80605040间距→10009008007006.公路规范规定①大城市、重要工业区周围为5～10Km②一般地区为15～25Km③≥4Km第四节、立体交叉的设计一、基本原则1.功能性原则2.经济性原则3.适应性原则4.艺术性原则二、立体交叉的设计资料和设计步骤所需设计资料：1．自然资料：测绘立交范围的1：500—1：2000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、横断面形式和尺寸；相交角度、控制坐标和标高；路面类型及厚度；确定净空高度、设计荷载、计算行车速度及平纵横指标等。4．排水资料：收集立交所在区域的排水制度、现状和规划；管渠位置、埋深和尺寸。5．文书资料：收集设计任务书，上级主管部门的具体要求、意见及有关文件等。6．其它资料：调查取土、弃土和材料来源；施工单位、季节、工期和交通组织与安全。设计步骤1.初拟方案：根据交通量和地形条件，在地形图或其上覆盖的透明纸上勾结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，半径能否满足，各层间可否跨越，拆迁是否合理，选2-4个比较方案。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、桥跨方案和概略工程量计算，做出各方案比较表。全面比较后确定推荐方案(一般1-2个)。应考虑交通是否流畅安全，各匝道的平面、纵断面与横断面是否合理，相互配合是否合适。立交桥的结构布置是否合理，设计和施工难易程度，整体工程的估价、养护营运条件以及立交的造型和绿化等。4．确定采用方案：对推荐方案视需要做出模型或透视图，征求有关方面意见，最后定出采用方案。应权衡造价与方案、近期与远期、局部与全局的关系，也可采用分期修建方案。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。三、匝道设计匝道是互通式立交必不可少的组成部分，匝道设计的合理与否，直接关系到立交枢纽的功能、营运及安全等，其中左转是关键。1）右转匝道：从右侧驶出后直接右转约900、到相交道路的右侧驶入、一般不设跨线构造物。其特点是形式简单，车辆运行方便，直捷顺当，行车安全。1、匝道基本形式2）左转匝道：车辆须转约900-2700，越过对向车道，至少需要一座跨线构造物。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。直接式：左出左进式行车方式：车辆直接从左侧驶出，左转弯，到相交道路的左侧驶入。优点：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。缺点：相交道路的双向行车之间需有足够间距；对重型车和慢速车左侧高速驶出困难，左侧高速驶入不安全。布设：单