《立交桥毕业设计》word版.doc

石家庄铁道大学毕业设计第1章 绪论1.1立体交叉的发展上世纪20年代初，新建城市中构思采用多层、空间交叉的高效快速交通系 ，就已在国外提出并建成。美国在上世纪20年代就开始修建立体交叉，1928年美国在新泽西州的两条道路交叉处修建了世界上第一座公路立体交叉。该立体交叉为全苜蓿叶式，平均每昼夜通过的交通量达到62500辆，高峰小时交通量达6074辆。1930年又在芝加哥建成了第一座拱式立体交叉桥，到1936年已建成125座立体交叉桥。1931年到1935年，瑞士在斯德哥尔摩建成了著名的斯鲁先立体交叉，该立体交叉采用了3个小环道的部分苜蓿叶式立交解决交通问题。德国自第二次世界大战之前即开始修建高速公路，战后继续修建，其标准和质量之高是举世闻名的，由于高速公路是不收费的，因此，从1935年开始修建了大量的苜蓿叶式或部分苜蓿叶式立体交叉，这种立交只需修建一座跨线构造物，匝道可以用土方填筑，降低了造价，而且适宜于分期修建，使部分苜蓿叶式立体交叉易于改建为全苜蓿叶式立体交叉。1936年，加拿大在安大略省别尔里格顿城附近的公路上建成第一座三路喇叭式立体交叉，1937年在克列奇特港城附近的米德尔-鲁乌德公里与10号干线公路相交处修建了一座全苜蓿叶式立体交叉，1938年又在阿尔里格顿城附近建成了第一座四路环形立体交叉。二次世界大战后，随着汽车保有量的急剧增加，人类活动时空观的转变，要求运输方式的快速化，使高速公路应运而生。由于传统的平面交叉不能适应高速公路特性的要求，代之而起的是空间立体交叉的交通分配模式。上世纪50年代中期开始，美、英、法、德和日本等国开始大量修建高速公路，立体交叉向多层化方向发展。进入60年代，澳大利亚、西班牙、墨西哥、加拿大、捷克斯洛伐克、南斯拉夫以及一些发展中国家也加入了大量修建立体交叉的行列。到目前，各国陆续修建了大量的立体交叉，并逐步地形成了不同的特色和风格。比如，美国国土辽阔，立交形式众多，日本国土狭窄，近70%的立交形式是喇叭形或组合喇叭形；英国则以环形立交为主，特别是小环岛立交。国外立体交叉正向着多层定向式方向发展，比如X形定向匝道立体交叉。相对来看，我国修建立体交叉起步较晚，首先是从解决城市道路交叉口的交通问题开始的。1955年武汉在滨江路上建成了第一座部分苜蓿叶式立体交叉，1956年，北京开始在京密引水工程滨河路上修建第三座部分苜蓿叶式立体交叉。1964年，广州市在大北路修建成第一座双层环形立体交叉，该立交在1986年有改建为三层环形立体交叉。从上世纪70年代初开始，北京市在二环路上先后修建了十几座立体交叉，例如，西直门三层环形立交、二环路上的建国门立交和复兴门立交。进入80年代后，随着我国改革开放政策的步步深入，经济的快速增长，全国各地纷纷修建高速公路和环城高速公路，1984年12月动工、1988年10月建成通车的沪嘉高速公路，是我国大陆第一条最早建成通车的高速公路。1984年6月动工、1990年8月建成通车的沈大高速公路，长375km，为我国大陆第一条最长的高速公路。到1998年，我国高速公路通车里程已达6258km，在这些公路上修建了大量的立体交叉。北京市三元立体交叉、沈大高速公路大石桥立体交叉、天津中环线中山门立体交叉、广州市区庄四层环形立体交叉、大连市萨大路立体交叉、鞍山市解放路立体交叉、北京市四元立体交叉，以及上海延安中路立体交叉、延安西路立体交叉、浦东新区龙阳路立体交叉和罗山路立体交叉等都是我国立体交叉高水平发展的典范。我国立体交叉的规划与设计，尽管起步较晚，但发展速度是举世瞩目的。从整体来看，立体交叉正在向形式简洁、功能齐全、线路平顺、流畅美观、施工方便方向发展。要求跨线构造物材料轻质、高强、便于连接。规划设计将全面合理。利用智能型CAD技术向全自动化方向发展。线性设计向灵活、方便的曲线型设计方法转变。施工向快速简便、工业化制造的方向发展。这些方向将是我国立体交叉发展的趋势。1.2 立体交叉的作用、组成及特征立体交叉的作用、组成及特征是了解立交桥最基本元素，做设计的最重要的首先应该从最基本的开始。1.2.1作用立体交叉是两条或多条路线，在不同平面上相互交叉的连接人工构造物。互通式立体交叉两条道路在不同平面上相互交叉，并用匝道连接起来的人工构造物。它的作用。（1）保证交通安全立体交叉实现了线路上的空间分离，消除或大大减少了交通流线之间的相互干扰，保证车辆的流畅，安全行驶，大大降低了交通事故。（2）提高行车速度，减少时间延误车辆通过平面交叉路口，受到交叉口红绿灯控制、停车等候及其他侧向干扰，延误较长，行车速度较慢。当修建了立体交叉后，实现了各向交通流线空间分离，消除了信号控制，减少城市道路上，减少了侧向影响，提高行车速度，大大减少了交叉口的延误时间。（3）大大提高了交叉口通行能力立体交叉设置了独立的单向转弯匝道和直行车道，是通行能力大大提高，发挥了道路的运输的效益。1.2.2组成互通式立体交叉分为主体交叉部分和附属部分。1）主体部分：包括跨线构造物、主线、匝道。（1）跨线构造物主要有跨线桥和跨线地道两种，是实现交通六线空间分离的设施，形成立交的基础；（2）主线是指相交道路的直行车道，有上线和下线之分；（3）匝道是指供相交道路转弯车辆转向使用的连接车道。它使空间分离的两条主线相互连接，形成互通式结构。有匝道的成为互通式立交；（4）变速车道：公车辆出入主线或交叉线之前减速或加速的路段。当被交叉公路或道路等级较低，其计算车速与匝道计算车速接近时，可不是变速车道；（5）过渡段：是变速车道于主线顺势衔接渐变过渡的路段。2）附属部分：包括出口、入口、变速车道、集散车道、三角地带及立交范围内其他一切附属设施。1.2.3特征1）位置重要，功能明确城市道路立交用地限制较严，往往采用非标准立交；城市道路立体交叉受地上地下各种建筑物和管线影响大。而且确保车辆快速、安全、通常行驶发挥重要作用。 2）规模庞大，造价昂贵立体交叉占地较多、结构尸体庞大、投资费用高。3）工程复杂，形式多样立体交叉桥与匝道的布置灵活多变，加上立体交叉地形和环境的复杂性，使得立交多变，类型复杂，适应不同的交通特点和需要。4）区域制约，设计灵活立交工程还具有很强的区域性。它的形式、规模、造型以及结构尺寸等受到区域的特性、经济、地形地物及其它环境条件制约，如何紧密结合区域条件，做好立交规划和设计具有重要意义。5）城市立交与公路立交的却别城市道路立交比公路立交排水系统更为复杂，城市道路立交设计需考虑施工时，在狭小的场地条件下维持还原有的交通功能；城市立交比公路立交更为重视绿化，公路立交计算车速比城市立交车速要高。1.3立体交叉的设计资料与步骤1.3.1设计资料 在立体交叉设计之前，应通过实地勘测和调查，收集下列所设计资料：1）自然资料：测绘立交范围的1：5001：2000地形图，详细标注建筑物的建筑线，种类、面积、层高、地上及地下的各种柱和管线；调查并收集用地发展规划等资料。2）交通资料：调查并收集个转弯及直行交通量，交通组成，推算远景交通量，制作交通量流量流向图或表，调查并收集非机动车辆和行人流量等。3）道路资料：调查相交的道路等级、平纵面线性、横断面形式和尺寸；相交道路交角、控制坐标和标高；路面类型及厚度；确定道路净高、设计荷载、计算行车速度及平纵横技术指标等。4）排水资料：收集立交所在区域的排水系统、现状和规划；调查各种管渠的位置、埋深和尺寸等。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）其他资料：调查取土、弃土和材料来源；施工单位、施工季节、工期、交通组织和安全等方面的资料。1.3.2 设计步骤1）立交区资料调查与收集；2）初拟方案；一般先在地形图上绘制出各种可能的立交方案。方案应能满足基本设计要求、符合立交所在地点的地形条件及有关规定。3）方案对比；对拟定方案进行初步分析比较，选出可比方案在进一步进行深入比较。在1：1000或1：2000地形图上，绘出各种可比方案，完成初步的平、纵面设计、桥跨方案布置和概略工程量计算，做出个方案比较表，采用不同的比较方法，全面评比选出最佳方案。4）详细测量；按采用方案实地放线。进行详细测量和资料调查，收集平、纵、横设计、桥跨设计等所需资料。5）施工图设计；包括平面设计、纵面设计、横断面设计，结构设计附属设施设计以及预算编制等。完成立交全部施工图标资料，并编制工程预算。1.4立交规划和布置条件一般而言，国内外公路公交的布置，主要根据相交公路的性质和等级而定。交规划是一项重要的工作，是立交设计基础。也是准备工作中最重要的一项工作之一，所以做好立交桥规划和布置条件对后期的工作至关重要。1.4.1规划内容立交规划是一项重要的工作，是立交设计基础。其主要内容：（1）立交设置依据；（2）交叉口交通量调查、预测、计算和分配；（3）立交设置与否的判断；（4）立交位置、间距或设置数目的确定；（5）立交规模、立交分类及分级、立交类型的初步确定；（6）立交设置原则，等等。1.4.2规划任务立交规划是为了完成立交的前期工作，为下阶段的方案设计和初步设计提供依据。1.4.3规划成果1）交通量的大小及分布；2）立交的具体位置；3）立交的等级及立交的基本类型；4）其他相关的技术资料。1.4.4布置条件一般而言，国内外公路公交的布置，主要根据相交公路的性质和等级而定。我国公里路线设计规范规定。（1）高速公路同其他各级公路相交，必须立体交叉；（2）一级公路同其他公路交叉，应尽量采用立体交叉；（3）汽车专用公路间相互交叉，以及汽车专用公路同交通繁忙的一般公路相交，应设置立体交叉；（4）高速公路、一级公路同交通重要的港口、机场、车站和旅游圣地的公路相交，应该设置立体交叉；（5）高速公路、一级公路同通往交通源的支线起点相交，应设置立体交叉；（6）设置互通式立体交叉，应根据交通量、远景规划及其在路网中的作用，并结合地形、用地条件、投资等因素加以确定等等。99第2章 总体设计2.1概述互通式立交桥修建目的：为了解决城市交通拥挤，实现道路顺畅。设计结果：通过空间车辆分类、分离。实现交通通顺。互通式立交桥主要有以下三大类：（1）三枝交叉互通式立交桥，包括喇叭型互通式立交桥和定向型互通式立交桥；（2）四枝交叉互通式立交桥，包括菱形互通式立交桥、不完全的苜蓿叶型互通式立交桥；完全的苜蓿叶型互通式立交桥和定向型互通式立交桥；（3）多枝交叉的互通式立交桥。互通式立交桥的通行方法：苜蓿叶型立交桥通行方法：通过苜蓿叶型立交桥时，直行车辆按照原方向行驶，右转弯车辆通过右侧匝道行驶。左转弯车辆必须直行通过立交桥，然后转进入匝道再右转270度。环型立交桥通行方法：通过环型立交桥时，除下层路线的直行车辆可以按照原方向行驶以外，其他车辆都必须开上环道，绕行选择去向。2.2 工程背景河北省邯郸市某互通式立交桥。2.2.1原始资料河北省邯郸市位于“凸”型地形的两条主干道（双向6车道，柔性路面结构。一条为南北向，一条为东西向）形成“十”字交叉口，交叉口中的交叉点处的标高为100.08m，南北向的道路从交叉点往外为4%的下坡，长度为437.5m；东西向的道路从交叉口往外为5%的下坡，长度为350m。两条道路的横坡均为3%，由于平面交叉口不适应城市交通需要，拟改建互通式立交，基本资料见下。图2-1 主线标准横断面（单位：m）（1）交通量组成：据统计该“十”字交叉口各路口断面高峰小时交通量为汽车7500辆，自行车1500辆，行人1200人，左右转弯的交通量各占20%；（2）主线双向六车道，主线横断面为四幅路，其横断面尺寸如图2-1；中间带为2m，机动车道路缘带宽为0.5m，机动车道为双向六车道，每个宽度为11.25m，两侧带宽为1.5m，非机动车道宽为3m，非机动车道路缘带宽度为0.25m，路缘石宽0.1m。机动车道的路拱是以机动车道中心线为轴的修正的三次抛物线形，非机动车道的路拱为单面坡，坡度为2%；主线的计算行车速度为80km/h；（3）主线的道路路面类型为沥青混凝土路面；（4）地质情况；地处河北邯郸市，地面往下10m为中密砂砾，15-20m为松散圆砾，20-50m为大块状硬质岩；（5）水文条件：地下水不发育，由于大气降水补给，水量一般不大；（6）地震基本烈度：地震基本烈度为六度，不作防震处理；（7）气象：本地区年平均降水量为754.8mm，其中5-9月份降水集中，全年最多风向为东南风，极端最高温度为38，最低气温为-15.8，最大冻土深度为32cm；（8）本地有石灰、工业废渣、粉煤灰、天然砂砾供应；（9）地价：基本地价120万元/亩（含房屋、管线的拆迁）。2.2.2主要设计内容及步骤1）平面线型设计（包括其中的平面交叉）确定合理的立交型式，根据计算行车速度、；地形、用地条件等选择匝道圆曲线半径，保证车辆能连续、安全地运行，并考虑美学设计，使之成为人为城市景观。做全桥及各主线桥、各匝道的平面图。2）纵面线型设计（含主线桥及匝道）根据计算行车速度、用地情况，排水情况，确定主线桥、匝道的最大纵坡、竖曲线最小半径及长度，并作图。3）桥梁设计（只要求确定合理的桥式、跨度、基础类型及其埋深，不要求作检算）根据交通量等级、地质水文资料等确定合理的桥式、跨度、基础类型及其埋深，并说明理由。4）桥下净空高度设计根据桥下通车要求设计合理的桥下净空高度。5）匝道的曲线加宽、超高及其过渡设计匝道上圆曲线应根据规定要求设置必要的加宽、超高，以适应行车需要。加宽、超高设置时要采取一定得方式从小到大过渡，应考虑行车、美观、占地等因素。6）停车视距检算根据规范要求，校核匝道的停车视距及分流点之前主线上的识别视距。7）匝道起、终点与变速车道设计根据用地情况、视距、行车方便等因素合理确定匝道起、终点，在分流点之前需设置减速道，在合流点之前需设置加速道，变速车道应选择型式、平面线形，设计渐变段长度及渐变率。8）排水设计根据原“十”字交叉口的地形特征、纵面线型设计、水文、气象等，按照规范进行互通式立体交叉范围内的排水设计。9）通过能力检算根据本互通式立交桥的设计情况，计算其通行能力，如若不能满足交通要求，应该修改设计，直到满足为止。2.3选择立交形式根据资料提供，初步选择四路互通式立交方案的造型。四枝交叉互通式立交桥，包括菱形互通式立交桥、不完全的苜蓿叶型互通式立交桥。完全的苜蓿叶型互通式立交桥和定向型互通式立交桥。考虑到所建为城市道路互通式立交桥下面和车流量的统计，最终选择，部分苜蓿叶式桥型，即可满足要求。对以下几种部分苜蓿叶式桥型方案进行简单综合评比：X形立体交叉、组合式立体交叉中的两个环圈式匝道形、无环圈式匝道形。简单对其中几种桥型进行对比。2.3.1部分苜蓿叶式立体交叉X形立体交叉又称半定向式立交，是全互通式立交的最高级形式之一，其形式见图2-2。这种立交形式具有以下优点：（1）各转弯方向车辆运行都有专用的匝道，自由流畅，转向明确；（2）单一的出口或入口，便于车辆运行和简化标志；（3）无交织，无冲突点，行车安全；（4）适应车速高，通行能力大；但是这种形式的立交桥不可避免的存在着缺点，主要有下面两点：（1）层多桥长，造价高；（2）占地面积大，在城区很难实现；由于本桥修建在城市中心位置，地价较贵，所以本方案是不太理想的图2-2 X形立体交叉2.3.2组合式立体交叉（含两个环圈式）立交的左转匝道是由两个环圈式匝道和两个半定向匝道组合而成的全互通式立体交叉。具体形式见图2-3 图2-3 组合式立体交叉（含两个环圈式）这种类型的立交适用于两个方向左转弯交通量比较小的情况。布设时，将环圈式匝道设于交通量较小的左转方向，另两个左转方向采用回绕程度不同的半定向式匝道。另外，环圈式匝道可布设在同侧或者对角象限，视交通量较小的方向而定。2.3.3组合式立体交叉（无环圈式）当各方向左转交通量都比较大，或者因地形、地物限制的情况下，不设环圈式左转匝道，而采用由半定向左转匝道组合而成的全互通式立体交叉，具体形式见图2-3。图2-4 组合式立体交叉（无环圈式）这种桥型适应于相交道路等级较高，左转弯交通量比较大的情况。布设时，合理选用半定向匝道形式，充分利用空间高度，尽量减少占地面积和降低建筑高度。2.3.4确定立交形式综合比较以上三种立体交叉形式，同时结合当地的具体情况（交叉口处的左转交通量大、道路等级较高、地处在市区，地价高），初步选取第二种桥型作为设计方案，即本桥采用环圈式组合立体交叉。第3章 平面设计3.1概述道路是一条带状的三维空间实体。路线是指道路中线的空间形态。路线在水平面上的投影线性称作道路的平面线性。沿着中线竖直剖切，在行展开就成纵断面，中线上任意一装好的法相切面是道路在该桩号的法向切面是道路在该桩号的横断面。离线设计是指合理确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。为了设计和研究工作方便，通常把路线设计分解为道路的平面设计、纵断面设计和横断面设计，三者应分别进行，但相互关联，其设计效果一般需要通告透视图来检验。3.1.1线形选型原则公路和城市道路的路线位置均受社会经济、自然地理和技术条件等因素的制约。设计者的任务是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省钱的路线来。在设计的顺序上，一般是在顾及到纵断面、横断面的提前下限定平面，平面先行进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其他必要的资料后，在设计纵断面和横断面。为求得线性的均衡、土石方数量的减少以及构造物的节省，必要时再修改平面，这样经过几次反复，渴望得到一个满意的结果。路线设计的范围，仅限于路线的几何性质，不涉及结构。结构设计在路基路面和桥梁工程等课程中讲述。3.1.2.平面线性设计要素行驶中的汽车导向轮旋转面与车身纵轴之间有下列三种关系：（1）夹角角度为零；（2）夹角角度为常数；（3）夹角角度为变数。与上述三种关系对应的行驶轨迹线为：（1）曲率为零的线性，即直线；（2）曲率为常数的线性，即圆曲线；（3）曲率为变数的线性，及缓和曲线（回旋曲线）。现在道路平面线性正是由上述三种基本几何线性即直线、圆曲线和缓和曲线的合理组合而构成，称之为“平面线性三要素”。各要素所占的比例及使用频率并无统一规定。各要素使用合理、配置得当，均可满足汽车行驶要求。至于它们的参数则要视地形情况和人的视觉、心理、道路技术等级条件来确定。3.2平面设计内容3.2.1主线设计由于本次立交桥设计为十字交叉，所以其主线的设计可以用以上基本线性进行设计。其中设计各要素所占的比例及使用频率并无统一规定。各要素使用合理、配置得当，均可满足汽车行驶要求。至于它们的参数则要视地形情况和人的视觉、心理、道路技术等级条件来确定。并且满足规范要求即可。3.2.2匝道设计由于匝道线性复杂，结构多变，但是万变不离其宗。究其根本，匝道设计本质上还是属于线性设计。设计线性的方法很多，比较常用的是积木法和模式法。经过本人对立交桥设计大量、多次修改，发现两种方法各有利弊，且还用共同的缺点。积木法:设计简单，但比较盲目，只要其中一个线性选择不对，则会前功尽弃。模式法：可以有效的控制线性的位置，但是比较复杂，工作量较大。而它们设计共同的缺点：只能设计较短的线性，对于较长曲线的设计容易出错。如果用书上给的线性进行设计，两种方法很难兼容。所以在大量实践的过程，为了寻求更简单的设计方法。并且兼容它们优缺点和弥补两种方法的缺陷，自己用简单的几何模型和数学公式推理出一种长曲线设计方法。和在对线性的选择过程中，摸索出有效的结合三种方法的方法。但其根本要旨在于自己选择线性。3.2.3线性选择1）性选择是立交桥设计的灵魂之处，对设计的质量、设计简便有决定性作用。所以对于线性选择，不能用方法找线性。比如使用积木法设计，边设计边找线性。这样不是不可以，只是这样做容易陷入方法本身的缺陷中，如果没有大量的经验，容易出错。2）计中一般用线形找方法，这样不但有利于结合以上三种方法，达到取长补短的效果，而且大大提高了设计的灵活性。选择线性的标准，越简单越少越好，这样不但有利于施工而且可以大大节省成本，对行车舒适度有明显的提高作用。3）如何选择线性，第一你对设计的理解高度，比如某匝道起点A、终点B。你只是想要从A点到B点。不管我选择什么样的线性，只要能实现这个目的、满足规范要求并且不影响整个结构的设计即可。对于线性课本上介绍了，圆曲线、直线、缓和曲线、复合曲线，但其实线性还有大量的抛物线，各类函数，以及各式几何模型等。只要能满足以上要求，都可以使用。3.2.4积木法和模式法 积木法：是把每条匝道都看成有一个个独立的直线段、圆曲线或回旋线段线性单元拼接而成的线性组合，只要已知匝道的起点信息或已设计好的匝道终点信息，对于任何一种线性单元，给定必要的线性参数，从匝道的起点开始，利用上述三种曲线单元之一逐段向前拼接，像搭积木一样设计出理想的匝道平面线性。下面分别列出不同曲线在积木法中的计算方法。（1）对于圆曲线，如图3-1所示。 （3-1） （3-2） （3-3） （3-4） （3-5） （3-6）图3-1 圆曲线计算图示（2）对于完全回旋曲线，如图3-2所示。图3-2 完全回旋线计算图示 （3-7）， （3-8） （3-9） （3-10） （3-11） （3-12） （3-13） （3-14） （3-15） （3-16）（3）对于不完全回旋线，如图3-3所示。图3-3 不完全回旋线计算图示 （3-17）， （3-18）， （3-19）， （3-20） （3-21） （3-22）， （3-23）， （3-24） （3-25） （3-26） （3-27） （3-28） （3-29）模式法：是把设计中常用到的线性组合，根据直线与圆曲线、圆曲线与直线、圆曲线与圆曲线之间的关系，简单的有直圆形、卵形、S形和C形等几种基本线性模型。在模式法中，设计者按控制条件要求，首先布设圆曲线和直线以表达设计者的设计构思，圆曲线与圆曲线、直线与直线、直线与圆曲线之间的连接则由它们之间的几何关系及一些必要的线性控制参数来求解。 3.3平面线型设计的一般要求1）互通式立交范围内，主线的技术标准要满足立交所在路段统一的路线等级和标准要求，由于两条相交的城市主干道计算行车速度为80km/h，则取技术标准应满足参考文献1中的各项技术指标；2）立交主线应力求正交，由于是“十”字形交叉，则满足各项要求；3）主线设计力求平缓，利于车流出入，即各项技术标准都应尽量不取规定的极限值，同时注意排水问题，排水主要是通过纵坡和道路横坡及其它排水设施完成的；4）立交主线是整个立交布置的依据，因此，在线型设计中，原则上匝道线型应服从主线要求，但主线设计时应考虑匝道线型设计影响因素。3.3.1主线平面线型设计的技术标准两条相交道路的计算行车速度为80km/h，由参考文献1可知技术标准如下：（1）不设超高的最小平曲线半径为1000m；（2）设超高推荐半径为400m；（3）设超高的最小半径为250m；（4）平曲线最小长度为140m；（5）圆曲线的最小长度为70m；（6）缓和曲线的最小长度为70m；（7）不设缓和曲线的最小圆曲线半径为2000m；（8）停车视距为110m；（9）桥梁引道与桥梁轴线线型保持一致最小长度为60m。3.3.2匝道平面设计的一般要求匝道平面线型设计应与匝道的设计车速及类型相适应，同时考虑地形、地物、占地条件，从而保证匝道上行驶的车辆连续、稳定、安全。具体如下：（1）匝道的平面线型要与汽车的行驶速度变化相适应，例如当圆曲线半径小到应设缓和曲线时，则必须设置缓和曲线以连接圆曲线和直线，保证汽车行驶连续，使汽车行驶路线的曲率连续变化；（2）匝道的平面线型设计要考虑匝道承担的交通量的大小，由于原始资料提供的左右转的交通量只各占总交通量的20%，则匝道的线型要求并不太高，没有必要采用定向型和半定向型的左转匝道，在满足通行能力和远景交通量的前提下，可以少占土地、减少桥跨构造物，以节省投资；（3）匝道的起终点以及匝道的合、分流点，交通复杂，易发生事故，设计时应注意保证视距，并创造良好的视线诱导条件，使司机在足够远的距离内能够看见看清交通标志，判别立交位置和走向，不致产生犹豫不决的不良心理，以利于安全驾驶。3.3.3匝道行车速度的规定由于匝道受地形、地物和立交形式限制，其计算车速应低于主线。计算车速是决定匝道技术标准、通行能力的决定因素，必须慎重而正确选定。参考文献1对立体交叉的计算车速作了如下规定：（1）分离式、苜蓿叶型、环形立交直行方向和定向式立交的定向方向，应采用与路段相应等级道路的计算行车速度；（2）立体交叉中匝道计算车速，当两条相交道路的计算行车速度都为80km/h时，匝道的计算行车速度为40-50km/h。城市道路立体交叉中匝道的计算行车速度选定应注意以下几点：匝道车速应与交通量相适应，由于本设计匝道担负的交通量较小，则选定较低的车速；匝道车速应与主线、交叉线设计车速相适应，为减少因车流进出入主线或交叉线时车速变化悬殊造成司机操纵紧张和困难，匝道车速最好不低于主线车速70%-60%，困难条件下也不得低于50%；匝道车速应与立交型式、匝道位置相适应，例如定向式、半定向式立交，车速应高些，环形、扁苜蓿叶型立交车速应低些。外环（右转车道）匝道车速应当高些，内环（左转）匝道车速应当低些；匝道车速应与立交所处场地条件相适应，由于本设计所在地面地形平坦，则车速应当高些；城市道路，为充分发挥其同性能力，确保行车安全，匝道设计车速，一般不宜大于一条车道最大通行能力时的车速为好。由以上要求和规定确定匝道的计算行车速度为50km/h。3.3.4行车检算（1）主线车道数拟定先拟定机动车道为双向四车道，进行通过能力的检算。道路通行能力分为可能通行能力和设计通行能力。城市道路，没有平面交叉影响时，一般情况下，一条机动车道的可能通过能力可按下式计算 (3-29) 式中，条车道的路段可能通行能力(pcu/h)； 连续车流平均车头间隔时间(s)。从公式可以看出，只要通过观测取得的值，可能通行能力即可求得。但原始资料中未给出，则可能通过能力可采取教科书中的规定值。当计算行车速度为80km/h时，一条车道的可能通过能力为2000 pcu/h。但上述算得的可能通行能力，尚属理想条件下的计算结果，还不能作为设计通行能力。实际的通行能力，还受许多因素的影响，如道路纵坡陡缓、行人不同干扰、道路宽窄、车道多少不同、尤其不同道路有不同的计算车速及其相适应的安全和制动距离、不同车辆的长度不同等等，都影响通过能力的计算。所以，参考文献1规定不受平面交叉口影响的机动车道的设计通行能力，应按下式予以折减 (3-30) 式中，条机动车道的设计通行能力(pcu/h)； 机动车道通行能力的道路分类系数。当道路为快速路时，道路的分类系数为0.75，则单向两条车道的设计通行能力=20000.752=3000pcu/h，根据平面线型可知，机动车辆的左右转弯可以同时进行的，则计算是按单向两车道设计交通量为3750pcu/h来计算，3750pcu/h，不满足实际的设计交通量，则设计为双向六车道，再来进行通过能力的检算，此时，=20000.753=3900pcu/h满足实际的设计交通量的要求，则两条主线机动车道设计为双向六车道。（2）机动车道宽度的确定主线引道的道路横断面各部分宽度，设计为与主线横断面各部分尺寸相同，由原始资料可知，单向一条机动车道的宽度为3.75m，则单向的机动车道为11.25m。（3）河北省邯郸市位于平原地区，且为非冻土地带，而本立交桥位于市区凸形地带。由参考文献1可得：表3-1 公路立交匝道圆曲线最小半径匝道计算行车速度（km/h）806050403530圆曲线最小半径（m）一般值280150100604030极限值23012080453525表3-2 城市立交匝道圆曲线半径及平曲线最小长度匝道计算行车速度（km/h）6050454035302520横向力系数u0.180.160.14超高的最小半径（m）12080655040302015超高的最小半径（m）13090756045352520超高的最小半径（m）145100806550403020不设超高的最小半径（m）1801251008060453530平曲线最小长度（m）10085756560504035结合以上信息及上述规定，采用。3.4匝道设计3.4.1匝道平面设计2号匝道平面设计（积木法）2号匝道设计关键点：A1点为2号匝道的起点，A6为2号匝道的端点,且两端点也是与主线的切点。设圆曲线A1A2与主线相切，向外偏离且切点为A1,则令圆弧的半径，弧长。圆心角A2点的坐标A2点的方位角设直线A2A3,与上段圆曲线A1A2相切，且切点为A2，令A2A3的长度。A3点的坐标A3方位角设圆曲线A4A3与直线A2A3相切，向外偏离且切点为A3,则令圆弧的半径，弧长。圆心角A4点的坐标距离A4方位角设回旋曲线A4A5分别与圆曲线A3A4和圆曲线A5A6相切于点A4和A5，为两切线的交，则交点的坐标。即，回旋曲线长对角公式且曲线必须在三角形内，则，令，由城市道路设计规范中知，符合要求。回旋曲线参数回旋曲线线性数学表达式其中，为A4的坐标。A5A6分别与回旋曲线A4A5和主线相切于点A5和点A6，根据城市道路设计规范，取圆曲线的半径，,。A5的坐标A5方位角同时，根据城市道路设计规范符合要求。4号匝道设计（积木法，模式法）4号匝道设计的关键点：B1为4号匝道的起点，B6为4号匝道的端点，且B1点和B6点分别为两主线的切点。设圆曲线B1B2与主线相切，向外偏离且切点B1,则令圆弧的半径,弧长。圆心角 B2的坐标B2方位角设圆曲线B6B5分别与直线B5B4和主线相切于点B5和点B6，根据城市道路设计规范要求，且令的圆曲线B5B6长度，半径。B5点的坐标B5方位角对于点的曲线设计。建立几何几何模型计算；即圆曲线B1B2且相交与点和圆曲线B5B6的切线相交于点B0,以点B0为圆心，在切线B2B3和切线B5B4分别取点B3和点B4。则，切线B2B0的直线表达式为切线B5B0的直线表达式为B0点的坐标（联立方程求解），取点B3和点B4使得，。即点B4的坐标B4方位角B3点的坐标B3方位角由于，则可找半径为R的圆曲线，使得圆曲线B3B4分别与切线B0B2和切线B0B5相切于点B3和点B4。点B3和点B4的距离用S表示。则，令表示圆曲线B3B4的弧长则，且弧长，符合要求；同时，根据城市道路设计规范符合要求。5号匝道设计（积木法）5号匝道设计的关键点：点C1为5号匝道的起点，点C5为5号匝道的端点，点C1和点C5分别为主线的切点。设圆曲线C1C2与主线相切，向偏离且切点为C1,则令圆弧的半径，弧长。圆心角C2点的坐标C2方位角设圆曲线C4C5分别与回旋曲线C3C4和主线相切于点C4和点C5,外偏。根据城市道路设计规范要求，且令的圆曲线C4C5长度，半径。C4点的坐标C4方位角设计圆曲线C2C3与圆曲线C1C2相切于点C2，且外偏。令，圆曲线C2C3的弧长为，半径。圆心角令，表示圆曲线C2C3的弦长圆曲线弦长的与水平轴的夹角C3点的坐标C3方位角点C3到点C4回旋曲线设计，则点为圆曲线C2C3和圆曲线C4C5切线的交点。则点的坐标则，回旋曲线的弦长根据对角公式则，且曲线必须在三角形内，则。令，回旋曲线C3C4的弧长，则。回旋曲线参数回旋曲线线性数学表达式其中：为点C3的坐标。6号匝道平面设计（积木法）6号匝道设计的关键点：D1点为6号匝道的起点，点D6为6号匝道的端点，切点D1和D6分别是主线的切点。设圆曲线D1D2与主线相切，向外偏离且切点为D1,则令圆弧的半径，弧长。圆心角D2点的坐标D2方位角设圆曲线D5D6分别与回旋曲线D4D5和主线相切于点D5和点D6，外偏。根据规范要求，且令的圆曲线D5D6长度，半径。D5点的坐标D5方位角设直线D2D3与圆曲线D1D2相切于点D2，令D2D3的长度。D3点的坐标D3方位角设圆曲线D3D4与直线D2D3相切于点D3，外偏。令圆曲线D3D4的弧长，半径。圆心角令，表示圆曲线D3D4的弦长其圆曲线弦长与水平轴的夹角D4点的坐标D4方位角设回旋曲线D4D5分别与圆曲线D3D4和圆曲线D5D6相切于点D5和点D6，外偏。点为两切线的交点。交点的坐标则，回旋曲线弦长根据对角公式则，且曲线必须在三角形内，则则令：，即。回旋曲线参数回旋曲线线性数学表达式其中：为点D4的坐标；同时，根据城市道路设计规范符合要求。7号匝道平面设计（积木法）7号匝道设计的关键点：点B2为7号匝道的起点，点D4为7号匝道的端点，圆曲线B2D4分别与4号匝道和6号匝道相切且内切，切点分别为点B2和点D4，内偏。由于4号匝道、7号匝道、6号匝道都不在同一坐标系下，所以需要进行坐标转换，则令所有的匝道以4号匝道 的坐标系为准。其中6号匝道坐标系的原点D1的坐标则D4点的在4号匝道的坐标系下的坐标D4方位角B2点的坐标B2方位角设圆曲线B2F1,与上段圆曲线B2B1相切，且切点为B2，内切，令B2F1的半径R=1600m。F1点的坐标圆曲线B2F1的弧长，半径。已知，B2点的坐标B2方位角令，表示圆曲线B2F1的弦长F1点的方位角弧长设不完整回旋曲线F1D4与圆曲线B2F1相切于F1，内偏。已知点F2的坐标F2（600,0），在圆曲线F1F2上。为圆曲线F1B2和点F2方位角的切线的交点，则交点的坐标则，回旋曲线弦长根据对角公式则，且曲线必须在三角形内，则，令，即。点为圆曲线F2D4和点F2方位角的切线的交点，则交点的坐标则，回旋曲线的弦长根据对角公式 即，且回旋曲线必须在三角形内，则令，即。回旋曲线参数回旋曲线线性数学表达式同时，根据城市道路设计规范符合要求。3号匝道的平面设计(积木法，模式法，几何模型法)3号匝道设计的关键点：A4点为3号匝道的起点，C3点为3号匝道的端点，且曲线A4C3分别与圆曲线A3A4和圆曲线C3C4相切于点A4和点C3。 由于2号匝道、3号匝道、5号匝道都不在同一坐标系下，所以需要进行坐标转换,则令所有的匝道以2号匝道 的坐标系为准。A4点的坐标其中5号匝道坐标系的原点C1的坐标则C3点在2号匝道的坐标系下的坐标C3方位角H2点的坐标过H2点作直线H2H0平行于x轴，且与点A4方位角的切线相交与点。令，y=150，则x=325.6。则H0点的坐标H0(352.6,150)。直线A4H0的长度在直线H2H0上取一点H1，使得，则H1点的坐标H1(390.3,150)。A4点到H1点的距离过点A4和点H1作半径为R的圆曲线A4H1，使得圆曲线分别与直线A4H0和直线H1H0相切，且切点为点A4和点H1，内偏。圆曲线H1A4的半径圆曲线的A4H1圆心角可知直线H1H2的长度设圆曲线H2H3与直线H1H2相切与点H2，内偏。令，圆曲线H2H3的弧长，半径。圆心角令，表示圆曲线H2H3的弦长H3点的坐标H3点的方位角的切线与点C3方位角的切线相交于点H5。则，直线H3H5的方程式可表示为切线H5C3的方程式可表示为则，H5点的坐标即，y=55.9。H5点到C3点的距离在直线C3H5上取点H4，使得，则H4点的坐标H4方位角则，圆曲线C3H4的圆心角即，圆曲线C3H4的弧长同时，根据城市道路设计规范符合要求。特殊点的计算7号匝道与3号匝道的交点，即跨线点的坐标；点的坐标总结：匝道平面设计是平面设计的关键，所选的线性多种多样，所用的方法也灵活多变，而其根本都是按照实际情况而定。主线平面设计：主要是构造上的要求，线性选择根据实际情况和现实原有的条件进行选择 。3.4.2匝道加宽设计 (3-3) (3-4) (3-5)式中，加宽总长度，单位m； 缓和曲线长度，单位m； 加宽和线段内任一点到缓和端起点的长度，单位m； 行车道加宽值，单位m； 加宽缓和段内任一点的加宽值，单位m。表3-3 匝道加宽设计匝道加宽线段附注2A4-A3101501501.20 0.02 A4点的加宽值为1.2m300.18 600.42 900.66 1200.90 1401.17 4B3-B42093931.20 0.16 B3-B4的中点加宽值为1.2m400.42 600.68 801.13 5C2-C3-C4201001001.20 0.15 在此弧段外侧加宽，端点C3点加宽值为1.2m400.39 600.63 80