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第六章道路交叉设计 1 一 交叉口设计的基本要求和内容定义 道路与道路 或铁路 在同一平面上相交的地方称为平面交叉 又称为交叉口 基本要求 1 车辆和行人最短的时间顺利通过 通行能力要求 2 交叉口的 立面 保证行车稳定和排水 安全要求 第一节交叉口设计概述 2 交叉口设计的主要内容 1 交叉口形式选择 确定各部分尺寸 车道宽度 转弯半径 交通岛尺寸等 2 进行交通组织 布置各种交通设施 专用车道 渠化交通 3 验算交叉口行车视距 保证通视条件 4 交叉口立面设计 布置雨水口和排水管道 3 二 交叉口的交通分析 进出交叉口的车辆可能产生的交错点 分流点 同向行驶的车辆向不同方向分离行驶的地点 挤撞 追尾 合流点 不同行驶方向的车辆以较小的角度 向同一方向汇合的地点 追尾 挤撞 冲突点 不同行驶方向车辆以较大角度相互交叉的地点 碰撞 4 5 6 特点 1 交叉道路条数越多 交错点越多 其中冲突点增加的最快 各条路均为双车道时 分流点 合流点 n n 2 冲突点 n 交叉口相交道路的条数2 产生冲突点的大多是左转弯车辆 处理好左转车辆至关重要 7 1 实行交通管制设置交通信号灯交通警察指挥 冲突的车流在时间上错开 2 采用渠化交通布置交通岛 交通标志和标线 增设车道等 引导车流沿一定路径行驶 减少干扰 如环形交叉 3 修建立体交叉将相互冲突的车流从通行空间上分开 这是解决交叉口交通问题最彻底的办法 减少或消灭冲突点的方法 8 平面交叉口的形式 十 字形 T 字形 X形 Y形 错位 多路交叉 平面交叉的布置类型 1 加铺转角式用适当半径的圆曲线平顺连接相交道路 第二节平面交叉口的形式和选择 9 优点 形式简单 占地少 造价低 设计方便 缺点 行车速度低 通行能力小 适用 交通量小 车速低 转弯车辆少的三 四级公路或地方道路 转弯交通量较小的主要道路与次要道路交叉 解决 R和视距问题 10 通过设置导流岛 划分车道等措施 使转弯车流以较大半径分道行驶的平面交叉 2 分道转弯式 特点 交叉口转弯车辆 尤其是右转弯车辆行驶速度和通行能力都较高 适用 车速较高 转弯车辆较多的一般道路 11 解决 R 视距和交通岛尺寸问题 12 为使转弯车辆不影响其它车辆的正常行驶 在交叉口连接部增设变速车道和转弯车道的平面交叉 3 扩宽路口式 增设右转车道 增设直行车道 13 同时增设右转 左转车道 14 优点 对直行交通的干扰少 车速较高 事故率低 通行能力大 缺点 但占地多 投资较大 适用 交通量较大 转弯车辆较多的一 二级公路和城市主干路 设计时主要解决 扩宽的车道数 视距要求转角曲线半径 15 在交叉口中央设置中心岛 所有车辆一律按逆时针方向绕岛单向行驶 直至驶出的平面交叉 俗称转盘 4 环形交叉 解决的问题 中心岛形状 半径环道的布置 宽度交织段长度交织角进出口曲线半径视距要求 16 优点 车辆单向 连续运行 延误时间减少 只有分流与合流 消灭了冲突点 交通组织简便 不需信号管制 缺点 是占地面积大 增加了左转弯车辆绕行距离 造价高于其他平面交叉 适用 多条道路相交 左右转弯车辆较多 交通量为500 3000辆 小时 地形较平坦 17 第三节交叉口的交通组织设计 一 车辆交通组织方法有意安排车辆如何行驶 限定车流行驶方向设置专用车道渠化交叉口信号管理 一 设置专用车道不同行驶方向的车辆分道行驶 互不干扰 根据行车道宽度和左 直 右行的交通量可作出多种组合的车道划分 18 a 三个方向车辆分布均匀 分别设 b 直行多 左 右也不少 设2条直行c 左转多 右转少设左转 直行和右转合一d 右转多 设右转 直左合一 19 e 左 右转均较少 设二直 左直和右直合一f 车道窄 不设单独转向车道g 更窄时 机动车和非机动车不分道 20 1 设置专用左转车道2 实行交通管制 信号灯 交警3 变左转为右转 图a 二 左转弯车辆的交通组织 环行交通 21 1 设置专用左转车道2 实行交通管制3 变左转为右转 图b 二 左转弯车辆的交通组织 街坊绕行远引绕行 22 在车道上划线 或用绿带和交通岛来分隔车流 使各种不同类型和不同速度的车辆能象渠道内的水流那样 沿规定的方向互不干扰地行驶的交通组织 三 渠化交通组织 各走其道 避免相互干扰 23 改变交叉角度 改变交叉角度 24 限制车道宽度 控制车速 防止超车 限制车道宽度 控制车速 防止超车 左转候驶 变速车道 25 二 行人及非机动车交通组织 一 行人交通组织任务 是组织行人在人行道上行走 在人行横道线内安全过街 使人 车分离 干扰最小 转角加宽 R大 26 安全岛 原则与道路垂直设置 有时也可与相交道路平行 宽度 4 8m6条车道以上或人行道宽度 30m 设安全岛 27 天桥是彻底解决的方法 28 一 中心岛的形状一般多用圆形 有时也用圆角方形和菱形主次道路相交时宜采用椭圆形交角不等的畸形交叉可采用复合曲线形 二 中心岛的半径1 按计算行车速度的要求计算 式中 b 紧靠中心岛的车道宽度 m ib 环道横坡度 一般采用1 5 第四节环形交叉口设计 一 中心岛的形状和半径 29 交织 就是两条车流汇合交换位置后又分离的过程 交织长度 进环和出环的两辆车 在环道行驶时相互交织 交换一次车道位置所行驶的距离 称为交织长度 2 按交织段长度的要求计算半径R d 30 交织段长度 使进出环道的车辆顺利交织而不影响连续行驶 该段距离称为交织段长度 大致取相邻道路机动车道外侧边缘延长线与环道中心线的交叉点之间的弧长 31 中心岛半径应满足最小交织段长度的要求 否则无法完成交织 交织段长度所要求的中心岛半径Rd 近似地按交织段长度所围成的圆周大小来推导 32 式中 n 相交道路的条数l 相邻路口交织段的长度 m B 环道宽度 m BP 相交道路的平均路宽由上式可知 环岛周围的路越多 应不多于6条 Rd就要越大 33 环道上的车道布置 1 靠近中心岛的一条车道作绕行之用 2 最靠外侧的一条车道供右转弯之用 3 中间一至二条车道为交织之用环道上一般设计三到四条车道为宜 如交织段长度较长时 环道车道数可布置四条 若相交道路的车行道较窄 也可设二条车道 每条车道宽3 50 3 75m 二 环道的宽度 34 交织角 是进环车辆轨迹与出环车辆轨迹的平均相交角度 表示方法 距右转机动车道的外缘1 5m和中心岛边缘1 5m的两条切线交角 三 交织角 交织角越小 行车就越安全 交织角以控制在20 30 之间为宜 35 四 环道外缘线形及进出口曲线半径 环道外缘线形 不宜 采用反向曲线 20 的路面无法利用 宜采用 直线 圆角曲线三心复曲线 进出口曲线半径 R进 R中心 限制进环速度R出 R进 快速疏散 36 五 环道的横断面 环道路脊线 设在交织车道中间 与进口和出口中线相连 或设于机动与非机动之间 环道排水 内侧排水 中心岛设排水井外侧排水 各路口适当位置设排水井 环道的路拱脊线 37 第六节交叉口竖向设计 交叉口立面设计 又称竖向设计 是指设计行车道 非机动车道 人行道及附近其它地面的合理标高 达到行车舒适 排水迅速 与周围建筑物协调的目的 38 一 交叉口立面设计的要求和原则 1 相同等级道路相交时 一般维持各自的纵坡不变 而改变纵坡较小的道路的横坡度 2 主要道路与次要道路相交时 主要道路的纵 横断面均维持不变 而将次要道路双坡横断面 逐渐过渡到与主要道路纵坡相一致的单坡横断面 以保证主要道路的交通便利 39 3 设计时至少应有一条道路的纵坡方向背离交叉口 4 交叉口范围布置雨水口时 一条道路的雨水不应流过交叉口的人行横道 或流入另一条道路 也不能使交叉口内产生积水 5 交叉口范围内横坡要平缓些 纵坡度宜不大于2 困难情况下应不大于3 6 交叉口立面设计标高应与周围建筑物的地坪标高协调一致 40 二 交叉口立面设计的基本类型 凸形地形 立面形式 取决与纵坡 横坡和地形 以十字交叉为例 共6种 a 相交道路的纵坡均背离交叉口 水流方向 设计要点 交叉口纵坡与相交道路一致 调整横坡 使雨水流向路基外侧 交叉口内不设雨水井 41 凹形地形 b 交叉口的纵坡方向都指向交叉口 排水困难 尽可能避免 设计要点 交叉口中心设雨水井 修纵坡 使一条道路的变坡点远离交叉口 中间抬高 42 分水线地形 c 有三条道路的纵坡背离交叉口 一条指向交叉口 设计要点 相交道路横断面不变 在指向交叉口道路的人行道外设雨水井 43 谷线地形 d 三条指向 一条背离 常见 设计要点 形成横沟 宜错开 插入竖曲线 纵坡指向交叉口的人行道外设雨水井 44 斜坡地形 e 两条指向 两条背离 常见 设计要点 相交道路纵坡不变 横坡逐渐向相交道路纵坡变化 形成单向倾斜平面 纵坡指向交叉口的人行道外设雨水井 45 马鞍形地形 f 两条指向 两背离 设计要点 纵坡 横坡均可适当调整 纵坡指向交叉口的人行道外设雨水井 46 设计方法 三 交叉口立面设计的方法 47 方格网法 以相交道路中心线为坐标基线打网格 测出方格点上的地面标高 计算出设计标高 标出相应的施工高度设计等高线法 选定路脊线和标高计算线网 计算各点高程 勾绘等高线 标出各点施工高度优缺点 等高线法 能反映交叉口的立面形状 但施工不便方格法 相反二者结合 方格网设计等高线法 48 1 收集资料 1 测量资料 交叉口的控制标高和控制坐标 收集或实测1 500或1 200地形图 应标有附近地坪及建筑物标高 2 道路资料 相交的道路等级 宽度 半径 纵坡 横坡等 3 交通资料 交通量及交通组成 4 排水资料 区域排水方式 已建或拟建地下 地上排水管 渠的位置和尺寸 设计步骤 49 2 绘制交叉口平面图 1 按比例绘出 道路中线车行道 机 非机 分隔带转角曲线交通岛其他 2 以相交道路中心线为坐标基线打方格图 方格尺寸5 5 10 10 测方格交叉点的地面标高 斜交道路方格网线选择方便施工测量的方向 50 3 确定交叉口的设计范围设计范围 转角园曲线的切点以外5 10m 一个方格 主要用于横坡 标高的过渡 4 确定立面设计图式和等高距相交道路的等级根据 纵坡方向确定立面设计图式 6种 地形情况排水要求根据纵坡大小和精度要求选择等高线间距h h 0 10m 取偶数为宜 51 5 路段设计等高线的计算和画法 已知 i1 行车道中心线的设计纵坡 i3 行车道边线的设计纵坡 通常i3 i1 i2 行车道的路拱横坡 B 行车道宽度 m h1 行车道路拱起高度 m 52 设等高距为h 则中心线上相邻等高线的水平距离l1为 设置路拱以后 路拱高h1 等高线在车行道边线上的位置沿纵向上坡方向偏移的水平距离l2为 h1 53 6 交叉口上设计等高线的计算和绘法 选定路脊线和控制标高选路脊线 一般为行车道的中心线 斜交丁字路口 应做适当调整 控制标高 路脊线交点处的标高 有时也有不同 双向车流中间位置 调整路脊线 54 确定标高计算线网仅靠路脊线上的设计高尚不能反应 面 上的立面形状 借助它勾绘交叉口的等高线较困难 增加辅助线 标高计算线网 方格网法标高计算线网有 圆心法等分法平行线法a 方格网法 适用于正交的交叉口 55 脊线交叉点的控制标高为hA 其它特征点的标高可以计算 G点的标高 E2 E3点的标高 C3点的标高 D3点的标高 的平均坡度其它点的标高可用插值的方法求得 56 a 方格网法 hG hA AG i1 57 b 圆心法 在路脊线上按施工要求每隔一定距离或等分出若干点 并与转角处曲线的圆心连成直线 即得到圆心法标高计算线网 58 c 等分法 将路脊线等分为若干份 转角处的曲线也等分为相同份数 连接对应点即可得到一个等分法的标高计算线网 59 d 平行线法 先将路脊线交叉点与转角曲线圆心连直线 再按施工要求在路脊线上分若干点 过这些点作该直线的平行线并相交于行车道边线 即构成平行线法标高计算线网 60 标高计算线上的设计标高计算计算点数 根据交叉口的大小 要求的精度等确定 改进三次抛物线 B 14m 计算公式与路拱形式有关 改进二次抛物线形路拱 B 14m 式中 h1 高差或路拱高度 m 路拱横坡 B 车行道宽度 m 61 7 勾绘和调整等高线根据交叉口立面设计图式和等高矩h 将各等高点连接起来 一般不会恰好在计算点上 因此叫勾绘 得到初步的设计等高线图 如需要 调整个别点的标高 合理布置两水口 8 检查等高线分布是否合理 雨水口位置是否合适 各种坡度是否满足行车和排水要求 62 定义 立体交叉 简称立交 是利用跨线构造物使道路与道路 或铁路 在不同标高相互交叉的连接方式 立交是高速道路 高速公路和城市快速路的统称 必不可少的组成部分 优点 使各方向车流在不同标高的平面上行驶 消除或减少了冲突点 车流可连续运行 提高了道路的通行能力 节约了运行时间和燃料消耗 控制了相交道路车辆的出入 减少了对高速道路的干扰 第七节立体交叉概述 63 64 65 一 立体交叉的组成 66 正线 匝道 构造物 出口 入口 67 二 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 68 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 69 三 立交的等级公路互通式立交根据相交道路的等级划分为三级 互通式立交的等级 70 四 立交的间距公路 在大城市 重要工业区周围为5km 10km 一般地区为15km 25kmm 最大间距以不超过30km为宜 最小间距不应小于4km 城市道路 互通式立交的间距一般比公路小 但最小间距按正线计算行车速度为80km 60km和50km h 分别采用1km 0 9km和0 8km 71 第七节立体交叉的分类和形式选择 一 按结构物形式分类1 上跨式 用跨线桥从相交道路上方跨过的交叉方式 特点 施工方便 造价较低 排水易处理 但占地大 引道较长 高架桥影响视线和市容 宜用于市区以外或周围有高大建筑物处 2 下穿式 用地道 或隧道 从相交道路下方穿过的交叉方式 特点 占地较少 立面易处理 对视线和市容影响小 但施工期较长 造价较高 排水困难 多用于市区 72 二 按交通功能分类 一 分离式立交构成 仅设跨线构造物一座 使相交道路空间分离 上 下道路无匝道连接的交叉方式 特点 立交结构简单 占地少 造价低 但相交道路的车辆不能转弯行驶 适用 高速道路与铁路或次要道路之间的交叉 73 二 互通式立交构成 设跨线构造物使相交道路空间分离 且上 下道路有匝道连接 以供转弯车辆行驶的交叉方式 特点 车辆可转弯行驶 全部或部分消灭了冲突点 各方向行车干扰较小 但立交结构复杂 占地多 造价高 74 互通式立体交叉分类及平面布置方式 1 部分互通式立交相交道路的车流轨迹线之间至少有一个平面冲突点的交叉 适用条件 当个别方向的交通量很小或分期修建时 高速道路与次要道路相交或用地和地形等限制时可采用这种类型立交 代表形式 菱形立交 部分苜蓿叶式立交等 1 菱形立交 三路立交 四路立交 75 2 部分苜蓿叶式立交 76 2 部分苜蓿叶式立交 77 2 完全互通式立交 相交道路的车流轨迹线全部在空间分离的交叉 匝道数与转弯方向数相等 各转向都有专用匝道 适用条件 高速道路之间及高速道路与其它高等级道路相交 代表形式 喇叭形 苜蓿叶形 y形 X形等 1 喇叭形立交 经环形左转匝道驶入主线 或正线 78 1 喇叭形立交 经环形左转匝道驶出主线 或正线 79 2020 3 3 长沙喇叭型立交图 80 2 苜蓿叶式立交 81 2 苜蓿叶式立交 带集散车道形 82 2020 3 3 武汉某苜蓿型立交 83 3 子叶式立交 84 定向Y形 4 Y形立交 85 半定向Y形 4 Y形立交 86 5 X形立交 又称半定向式立交 87 对角左转匝道拉开布置 5 X形立交 又称半定向式立交 88 2020 3 3 首都机场高速公路四元桥 四层定向式立交 89 2020 3 3 亚特兰大定向立交 90 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 3 环形立交 三路立交 91 四路立交 92 多路立交 93 二 立体交叉形式的选择 一 影响立交形式选择的因素 94 二 立体交叉形式的选择 95 高速公路同其它各级公路交叉 必须采用立体交叉 除在控制出入的地点设互通式立体交叉外 均采用分离式立体交叉 全部立交 一级公路同其它公路交叉 应尽量采用立体交叉 交叉类型可根据具体情况采用互通式立体交叉或分离式立体交叉 部分立交 一般公路间的交叉 在交通条件需要或有条件的地点 可采用立体交叉 个别立交 二 宜采用立体交叉的情况 96 1 相交道路的性质 任务 高速 一级公路之间及其与通往市 县 级及其以上城市或其他重要政治 经济中心 重要港口 机场 车站和游览胜地的道路相交处应设置互通式立交 2 相交道路的交通量 公路上采用平面交叉冲突交通量较大 通过渠化或信号控制仍不能满足通行能力要求时 城市道路规定进入交叉口的交通量达4000辆 小时 6000辆 小时 小汽车 相交道路为四车道以上 3 经济条件 经对投资成本 运营费用和安全性分析 设置互通式立体交叉的效益投资比和社会效益等大于设置平面交叉时 三 宜采用互通式立体交叉的情况 97 第八节立体交叉设计 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 98 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 99 设计步骤1 初拟方案上 根据交通量和地形条件 在地形图或其上覆盖的透明纸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 100 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 101 一 匝道的基本形式按匝道的功能及其与相交道路的关系划分 右转匝道 左转匝道 1 右转匝道 三 匝道设计 102 103 2 左转匝道 车辆须转约90 270 越过对向车道 至少需要一座跨线构造物 1 直接式 又称定向式或左出左进式 左转车辆直接从左侧驶出 左转弯 到相交道路的左侧驶入 104 2 半直接式 又称半定向式匝道 1 左出右进式 左转车辆从左侧直接驶出后左转弯 到相交道路时由右侧驶入 105 2 右出左进式 左转车辆从右侧右转驶出 在匝道上左转 到相交道路后直接由左侧驶入 2 半直接式 又称半定向式匝道 106 3 右出右进式 左转车辆都是右转弯驶出和驶入 在匝道上左转改变方向 107 3 间接式 又称环圈式 左转车辆先驶过正线