城市快速路与主干道十字相交互通毕业论文.docx

城市快速路与主干道十字相交互通毕业论文 目 录绪论1. 方案比选 1.1 立交类型 1.2 比选原则 1.3 方案确定 2.设计要求 2.1 车流量的设计标准及参数 2.2 车道数及设计车速 2.3 匝道的最小间距 3. 横断面设计 3.1立交主线的横断面设计 3.2 立交匝道的横断面设计 3.3 城市主干道的横断面设计 4.平面设计 4.1 立交匝道的平面设计 4.2 立交主线的平面设计 4.3 城市主干道的平面设计 5.纵断面设计 5.1 概述 5.2 汽车的动力特性与纵坡 5.3 竖曲线 5.4 爬坡车道 5.5 避险车道 5.6 纵断面设计方法及纵断面图 6.横断面设计 6.1 横断面组成及类型 6.2 机动车道、路肩、与中间带 6.3 非机动车道、人行道 6.4 平曲线加宽设计 6.5 平曲线超高设计 6.6 横断面设计计算与成果 7.道路立交设计 7.1立交的布置规划与形式设计 7.2 匝道设计 7.3 主线设计 7.4 立交进出口设计 7.5 立交跨越构造物设计 8.立交设施设计 8.1 交通设施 8.2 照明设施 8.3 排水设施 8.4 收费设费结束语致谢参考文献 绪论1 研究现状 1.国内现状 我国的立交工程具有十分悠久的历史，可以追溯到公元前221年-公元 前206年秦代修复的“复道”，接着就是浙江绍兴的八字桥，我国车行立交最早是从城市道路开始的。我国的立交发展目前虽然落后于国外，但仍在飞速发展。在我国，北京是立交最多的、发展速度最快的城市，截至1992年，北京已建成立交83座，其中长33km的二环线有30座，长48km的三环线有23座。立交形式多种多样，千姿百态、形式多样。除北京外，广州是我国立交较多的城市。天津、重庆等均比较早就开始修建立交。 2.国外现状 美国是立交出现较早、发展最快的国家，继1928年修建第一座立交后，在全国范围内开始大规模修建立体交叉。截至1936年，公路立交已超过125座。至于其他国家，加拿大修建立体交叉，在时间上稍迟于美国，但也是发展较快的国家，同样，德国也是立体交叉出现的较早的国家，始于20世纪30年代初期。但前苏联就相对较晚。 总的来说，国外立交发展先于国内，发展的比较快，欧美发达国家大城市路网骨架已经基本定型，当前很少有大规模的城市快速路建设，因而研究的重点已转向快速路的智能交通控制方面，也是我国的发展必经阶段。2 研究背景及意义在道路发展早期，由于交通量和车速不大，道路相交采用平面交叉就能满足交通需求。第一次世界大战后，随着汽车工业的迅速发展，交通量不断增长，人们对平面交叉进行了改进了改进，如加宽交叉口车行道，保证交叉口视距，加大交叉口转弯半径以及设置各种专用的交通标志。这些措施对改善交叉口的交通条件有一定的作用。但随着交通量和行车速度的不断提高，上述措施已不能满足行车快速、安全、畅通的要求，平面交叉口交通流的交叉点，给交通带来了很大的危险性。为了解决这些问题，在英国出现了人与自行车从道路下的地道通过的环形交叉口。随着高速公路的出现以及干线公路的发展，提高道路交叉口的通行能力和确保行车安全就具有非常重要的意义。要保证车辆大量、快速、安全地通过交叉口，根本途径是运用一种使交通流线在空间上实行分离的新的交叉形式-立体交叉。传统的平面交叉口交通复杂，由于交通量较大容易出现交通堵塞，同时，平面交叉口一般存在冲突点，这样使得发生交通事故的几率很高。对快速路和主干路的十字相交互通的研究，使其在交通流量较大的地方仍然能够快速安全的通行，既促进其发展又改善了交叉口的安全状况。现如今的立交依然存在以下问题： 在经济方面投资巨大 在土地占有量方面占地面积大 在资源方面资源损耗巨大 受周边环境的限制我们在进行立交的研究时，依然要立足于上述问题进行设计。 1.方案比选 1.1 立交类型立交的种类繁多，形式多样，根据不同的分类方式可将其划分为不同的类型，其分类方式如下：1. 按相交路线的类型划分 （1）道路与道路的立交 （2）道路与铁路的立交 （3）道路与大车道的立交2.按相交路线的交通流性质划分 （1）车行立交：有分隔式和混合式两类 （2）人行立交：有人行天桥和人行地道两类3. 按相交道路数划分 （1）两路立交 （2）三路立交 （3）四路立交 （4）多路立交4.按相交道路是否互通划分 （1）分离式立交 （2）互通式立交5. 按相交道路跨越方式划分 （1）上跨式立交 （2）下穿式立交 （3）半跨半穿式立交6.按立交的基本动线关系划分 （1）完全立交型立交 （2）立交型立交 （3）平交型立交7. 按立交的匝道形式划分 （1）定向式立交 （2）半定向式立交 （3）非定向式立交 1.2 比选原则立交类型选择是指立交规划设计中具有全面指导意义的重要工作，其主要目的是：通过对立交可行的方案进行分析、研究和比较，选出合理、适用的立交形式，选型时应满足如下要求：1. 立交的形式首先应与相交道路的性质、任务和远景交通量相适应。2. 选用的立交形式必须与当地条件相适应，即应与立交所在地点的自然、地形、地物等环境相适应。3. 选型应注意远近期结合，既要考虑近期交通要求，力图减少投资费用，又要考虑远期交通发展，改建提高的需要和可能性。4. 类型选择应从实际出发，充分考虑施工、养护及排水的要求，尽量采用新技术、新结构、新工艺，以提高施工质量、缩短工期、降低成本。5. 选型时要注意主次分明、全面安排。6. 选型定位相结合。7. 形式选择必须考虑是否收费的问题及所实行的收费制。8. 城市道路上的立交，选型时应考虑城市的特点，尽量少占地，少拆迁，少下挖，结构应简单，行车方向应明确，充分考虑非机动车及行人的要求，并尽可能考虑在景观和城市建筑协调等方面的要求。为了达到上述要求，在选型过程中还应该遵循以下原则：1. 车道数和车道平衡的原则2. 一致性原则3. 立交形式多样统一的原则4. 与环境协调的原则 1.3 方案确定 根据交通量的需要，设计了如下两个方案：方案一：方案二：方案一与方案二的形式都差不多，设计前提均为有一侧不能采用苜蓿叶形来解决所有方向的左直右顺利通行。但相比较来说，方案一比方案二更好：其一，方案一的形式更为美观；其二，方案一比较安全没有冲突点；其三，虽然在占用土地资源来说方案二可能更好，但其匝道高程的设计更为复杂，也没有方案一施工安全。所以，选定方案一为本次设计方案。 2. 设计要求 2.1 车流量的设计标准及参数对于车流量的预测，这里运用的是按平均环比增长率来算的，使用公式如下： Q=Q1*（1+N*K）Q-预测的交通量Q1-设计交通量K-后年相对于前一年的平均增长量相对于数据统计最近年份的平均增长率N-设计年限在收集资料时，查阅到湖北统计局网站上武汉市最近十年的汽车保有量、交通量、国民生产总值、人口、人均国内生产总值，如下图：由于每年交通流量的增长率在递减，则取最近五年的平均增长率来计算，计算得K值为0.13有城市道路设计规范查出规定值：快速路、主干路设计年限为20年。通过调查，交通量如下：交叉口进口进入交叉口高峰小时车流量（pcu/h）直行左转右转合计东12353543981987南11124274872026西9076125052024北12083892691866带入K值及N可得预测交通量如下： 预测年的交通量交叉口进口进入交叉口高峰小时车流量（pcu/h）直行左转右转合计东4446127414322382南4003153717537293西3265220318187286北434814009686716 2.2 车道数与设计速度快速路及主干道的车道数一般都根据通行能力与预测的交通量来计算。城市快速路通行能力，分为可能通行能力和设计通行能力。道路服务水平分为AF六个等级。设计通行能力等于可行通行能力乘以道路设计服务水平的V/C比率。根据最新观测、研究成果整理，快速路主线或匝道一条车道可能通行能力可采用下表所列数值： 快速路一条车道通行能力车道位置快速路主线快速路匝道计算行车速度（km/h）6080100304050可能通行能力（pcu/h）200018001700170017501800快速路的服务水平分为AF六个等级，设计时，主线一般采用C级、匝道采用D级。有关服务水平等级划分情况根据城市道路设计上的划分，见下表： 快速路服务水平分级标准服务等级水平交通运行特征 V/C比率 车速（km/h）1008060504030A自由流，行车自由度大0.300.320.340.350.36B自由流，行车自由适中0.500.540.570.590.61C接近自由流，车速可维持设计车速0.700.750.800.830.85D行车自由受限制，车速有所下降0.840.870.890.910.92E饱和车流，行车没有自由度1.001.001.001.001.00F拥塞状态，强制车流-取主线设计车速80km/h主线一条车道设计通行能力=0.75*1800 =1350pcu/h快速路主线车道数=4348/1350 =4右转匝道车速取40km/h，左转车道为30匝道一条车道设计通行能力=0.92*1750 =1610pcu/h根据匝道交通量，可取匝道车道为两条。主干道为地面道路，受公交停靠、行车速度、交叉口间距及信号灯绿信比等因素影响，属于间断性交通流，不能简单按路段通行能力来评价，地面道路的路段通行能力按50km/h标准取1350pcu/h进行计算，车道数为单向三车道。 2.3 匝道的最小间距出入口间距应能保证主线交通不受分合流交通的干扰，并分为分合流交通加、减速及转换车道提供安全、可靠的道路几何条件，出入口间距由变速车道长度、交织距离及安全距离组成。其最小间距应满足如下要求： 出入口最小间距项目匝道组合出-出出-入入-入入-出主线计算行车速度100760260760127080610210610102060460160460760 3.横断面设计 3.1 立交主线的横断面设计1、 一般要求 城市快速路横断面分为整体平地式和高架分离式。本设计方案属于高架分离式。高架分离式的快速机动车道由行车道、中间带、两侧防撞墙以及紧急停车带、变速车道、集散车道组成。 城市快速路的宽度应根据交通发展要求的通行能力、地形条件、城市其他设施布置的要求、城市远期发展等因素综合考虑，最小值为40m，城市中心以5060为宜，高架路上、下匝道、变速车道、集散车道等应另外预留宽度。在快速路红线与建筑红线之间应该保留一定的距离。 二、车行道1.车行道宽度城市快速路的车道数根据交通发展预测的交通量与道路的通行能力的关系来确定的车行道宽度和紧急停车带宽度以及路缘带宽度之和。主路一条车道宽度一般采用3.75m，当城市中心市区以小车为主时，可将车行道设为3.5m，大、小混行车道为3.75m，路缘带宽度均为0.5m，两侧防撞墙宽0.5m.在这里的以行驶小车为主的4车道快速路，设两条3.5m小车道，两条3.75m混行车道。2.集散车道当快速路出入间距无法满足车辆交织以及加减速要求规定时，应增设集散车道。这里不设集散车道。3. 变速车道 变速车道设在快速路出、入口衔接路段，与辅路或匝道相连。变速车道宜为单车道，宽度与直行方向主路车道宽度相同，自干道的路缘带算起，这里取宽度为3.75m，布设形式为平行式。4.紧急停车带为保证快速路通行能力及行车安全，四车道的快速路应设2.5m宽连续或不连续的紧急停车带，这里设为连续的紧急停车道。3、 分车道 快速路上、下行快速机动车道之间必须设中间带予以分隔。快速路的中间分隔带由中央分隔带及行车方向两左侧路缘带组成。为保证快速路机动车的速度及行车安全，中间带宜大于3m，即中央分隔带大于2m，两侧路缘带各位0.5m。 3.2 匝道的横断面设计设计匝道有左转匝道和右转匝道，左转匝道为环形匝道，设为单车道单向匝道，宽度为6.25m，右转匝道为双车道，每条车道宽3.5m，路缘带为0.5m。 3.3 城市主干道的横断面设计 城市道路的横断面是由横断面设计线和地面线构成。设计线包括机动车道、非机动车道、分隔带、路侧带等。 1.布置类型 根据车行道的分隔情况，城市道路常划分为单幅路、双幅路、三幅路、四幅路以及不对称路幅，本设计中采用的是双幅路。 2.车行道宽度 城市道路设计规范（CJJ）规定的机动车车道宽度如下：车型及行驶状态计算行车速度（KM/h）车道宽度（m）大、小汽车混行=403.75小型汽车专用线-3.5公共汽车停靠站-3.0由于设计车速为50KM/h，大小汽车混行，则每一车道宽度定为3.75m，有三车道。 3.路肩 城市道路与公路不一样，通常不设路肩，这里为了节约用地，不设路肩。 4.分车带 中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成。城市道路设计规范（CJJ37）规定中间带的最小宽度为2.0-3.0m，左侧路缘带常用宽度为0.25m或0.50m。这里，同样取中央分隔带为2.0m，路缘带为0.50m. 5.路拱 为了有利于路面横向排水，将里面做成中央高两边低的拱形，称为路拱。城市快速路和城市主干道，由于其路面较宽，迅速排除路面水尤为重要，所以当此类道路处于降雨强度较大的地区时路拱横坡度应采取最大值。路面类型路拱横坡度（%）路面类型路拱横坡度（%）水泥混凝土、沥青混凝土路面1.0-2.0碎、砾石等粒料路面2.5-3.5其他黑色路面、整齐石块1.5-2.5低级路面3.0-4.0半整齐石块、不整齐石块2.0-3.0 这里快速路与城市主干道均取1.5%。6. 超高为了减小车辆在曲线路段上行驶所产生的离心力，将路面做成外侧高内侧低的单向横坡度的形式成为超高城市道路设计规范（CJJ37）规定的最大超高横坡度比公路小，为2%-6%此外，当圆曲线半径足够大时，则可不设超高，而采用双坡路拱断面形式，这时位于圆曲线外侧的路面横坡常被称为“反超高”。 4.平面设计 4.1 立交匝道的平面设计道路平面设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求，合理地确定平面线形三要素的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。平面线形要素有直线、圆曲线和缓和曲线，其具体参数的确定与设计车速有关。 本立交为对称结构，已经给所有匝道编好号，其中1、2、3、4为右转匝道，5、6、 7、 8为左转匝道，这里采用的是平行式的匝道出入口方式，其进入匝道之前通过减速车道减速，则其设计车速右转为40km/h，左转车道为30km/h。 一、右转匝道 1.1号匝道曲线1号匝道中线为直线，这里先计算高架桥与匝道连接的缓和曲线。假设超高为1.5%，速度为40km/h，计算过程如下： 圆曲线半径有以下公式求得： R=V2/127(u+i) V-行驶速度，这里取40km/h u-横向力系数， i-超高值,取0.015 横向力系数的存在对行车产生种种不利影响，u越大越不利，一般在0.10-0.16，这里取城市常用横向力系数0.067，计算得出R=200m.满足设超高推荐最小半径。几何算法进行校核：T=Rtan(/2) L=/180*R E=R(SEC(/2)-1) J=2T-LT-切线长（m）L-曲线长（m）J