正十字立交方案设计-城市道路课程设计说明书.doc

1 河南城建学院河南城建学院 城市道路设计城市道路设计 课程设计说明书课程设计说明书 课 程 名 称 城市道路设计 题 目 正十字立交方案设计 专 业 交通工程 学 生 姓 名 刘星辰 学 号 071413126 指 导 教 师 曹恒慧 张蕾 秦丹丹 开 始 时 间 2015 年 12 月 28 日 完 成 时 间 2016 年 1 月 1 日 课程设计成绩 学习态度及平 时成绩 30 技术水平与实际 能力 20 创新 5 图纸及说明书质量 45 总 分 100 等级 指导教师签名 年 月 日 1 目目 录录 1 1 设计方案确定设计方案确定 1 1 11 1 设计初始条件设计初始条件 1 1 21 2 立交方案的选型立交方案的选型 1 1 31 3 立交方案的确定立交方案的确定 3 2 2 绘图的实施绘图的实施 4 2 12 1 立体交叉平面绘制立体交叉平面绘制 4 2 1 1 道路主线的绘制 5 2 1 2 匝道的绘制 5 2 1 3 环形交叉口的绘制 6 2 1 4 变速车道的绘制 8 2 22 2 交通组织方案交通组织方案 9 2 32 3 横断面的绘制横断面的绘制 9 1 1 设计方案确定 1 1 设计初始条件 我们本次 城市道路设计 课程设计的主要任务是正十字立交方案的设计 课程设计任务书上所给出的初始条件如下已知的某城市新区正十字交叉路口 相交道路分别为城市快速路 设计车速 60 100km h 可用红线宽度限 60 米 和一级城市主干路 设计车速 50 60km h 可用红线宽度限 80 米 路口范围 内地势平坦 需拆迁地物很少 用地范围基本不限 依据以上条件 并且结合 城市道路设计课程以及相关规范设计立交 1 2 立交方案的选型 依据以上初始条件 我们首先确定的是城市的一条快速路与一条主干路相 交叉 快速路设计车速为 60 100km h 可用红线宽度为 60 米 一级城市主干路 设计车速为 50 60km h 可用红线宽度为 80 米 根据这些条件 我首先确定我所 设计的交叉口其中快速路设计车速 80km h 主干路设计车速为 60km h 依据 城市道路设计 一书中表 1 1 之规定 我将主干路车道数设为双向六车道 快速路车道数设置为双向四车道 两条道路均设置有分隔带 中央绿化带均设 为 4 米 两边各两米 路两边的路缘石外加隔离墩共设置一米宽 在设置好两条道路主线的相关参数后 接下来就该考虑立交桥的选型问题 了 城市道路立交类型的选择 遵循以下原则 1 应根据交叉节点在城市道路 网中的地位 作用 相交道路的等级 并结合城市性质 规模 以及立交节点 所在区域内用地条件选定 2 立交的选型必须于当地条件相适应并且要分清主 次 首先应满足主要道路的交通需求 然后考虑次要道路 处理好相交道路的 关系 3 立体交叉匝道口处机动车与诶机动车互相干扰 造成交通阻塞 影响 正常运行时 可以采用机动车与非机动车分型的立体交叉 立体交叉口类型及交通流行驶特性如表 1 1 所示 2 表 1 1 立体交叉口类型及交通流行驶特性 立体交叉口类型 主线直行车流行驶特 征 转向车流行驶特征 非机动车及行人干扰情 况 立 A 类 枢纽立交 连续快速行驶 较少交织 无平面 交叉 机非分行 无干扰 立 B 类 一般立交 主要道路连续快速行 驶 次要道路存在交 织或平面交叉 部分转向交通存在 交织或平面交叉 主要道路机非分行 无 干扰 次要道路机非混 行 有干扰 立 C 类 分离式立交 连续行驶 城市道路立交类型选择如表 1 2 所示 表 1 2 城市道路立交类型选择 选 型 立体交叉口类型 推荐形式可选形式 快速路 快速路立 A1 类 快速路 主干路立 B 类立 A2 类 立 C 类 快速路 次干路立 C 类立 B 类 快速路 支路 立 C 类 主干路 主干路 立 B 类 根据表 1 1 与表 1 2 我们可以得出此次课程设计需要设计立交桥最合适的 形式属于立 B 类立交桥而属于这个类型的立交桥有主要形式为喇叭形 苜蓿叶 形 环形 菱形 迂回式 组合式全互通或半互通立交 宜用于城市中心区间 从这么多形式中我首先考虑两个形式 一个是苜蓿叶形 另一个是环形立交桥 先来说说苜蓿叶形立交桥 这种立交是道路互通式立体交叉运用最早的一种形 式 但是这种立交桥有很多缺点 比如占地面积太大 不适宜在城市之中使用 另外一个就是匝道过长 给车辆行驶带来很多不便 因此我决定此次立交选型 为环形立交 环形立交最大的优势就是在于相较于苜蓿叶形立交 他的占地面 积大大缩小 比较适宜在城市之中使用 毕竟城市用地向来比较紧张 3 1 3 立交方案的确定 本次是给一条快速路和一条主干路设计立交桥 因此本次设计只在主干路 上考虑人行道与非机动车道 在快速路上不考虑设置非机动车道与人行车道 环形立体交叉有两层式 三层式以及四层式等 三层式环形立体交叉可以用于 特大以及大城市的主干路之间的交叉 符合本次设计对路的要求 因此 本次 设计采用三层式环形立体交叉 关于三层环形立体交叉的设置问题 我参考了 许多现实生活中的环形立交桥 比如平顶山市新华路与平安大道互通环形立交 南京市中央路与建宁路环形立交桥 图 1 1 福州市某条道路上的环形立交桥 图 1 2 决定这样设置 首先 环形立体交叉的第一层只设置主干路的非机动 车与人行道 并且由于快速路上并没有非机动车道和人行道 主干路的非机动 车道和人行道只负责直行 没有转向 第二层设置主干路机动车道直行和主干 路与快速路的立体交叉 主干路机动车道在到达立交桥之前与非机动车道保持 在一个平面上 也就是环形立交第一层所在的平面 之后 主干路机动车道通 过设置一个纵向斜坡使之抬升至环形立交第二层所在的平面这个斜坡依据标准 我将其设置为 2 4 这个坡度距离规定极限值 4 还相差很远 设置这种坡度 很小的上坡有一个很好地优势就是方便司机进行驾驶车辆上坡 第三层为快速 路机动车道 第三层的快速路机动车道与处在第二层的主干路机动车道之间通 过匝道相连 至于第三层的快速路 我考虑的是既然是一条城市快速路 那么 采用高架的形式比较好 因此默认快速路主线位于在第三层环形立交所在的平 面上 不考虑纵向斜坡问题 对于这个三层式环形立体交叉口每层道路之间的 净空问题 通过查找书中相关规范 我决定将第二层与第三层的净空设置为 4 5 米 由于第一层仅仅只是主干路的非机动车与人行道直行 并不通行大型车辆 出于经济性的考虑并不需要设置太高的净空 因此第一层与第二层的净空设置 为 3 5 米 这样既可以保障快速路上的车辆可以快速通过交叉口 也可以保障 主干路上的非机动车与行人安全通过交叉口 4 图 1 1 南京市中央路与建宁路环形立交桥 图 1 2 福州市某环形立交 2 绘图的实施 2 1 立体交叉平面绘制 本次绘图采用的软件是鸿业市政道路软件 软件运行环境是 AUTO CAD2007 对于立体交叉平面的绘制 我大概将整个工程分成了一下几个模块 主干路主线绘制 快速路主线绘制 连接主干路与快速路的匝道的绘制 环形 5 交叉口 转盘 的绘制 变速车道的绘制 根据我设置的这些模块 我大致设 置以下几个图层 如图 2 1 所示 图 2 1 图层设置 2 1 1 道路主线的绘制 设置好图层之后 我首先绘制的是快速路道路主线 根据方案设置 快速 路为双向四车道 每条车道宽度均为 3 75 米 中间的绿化带的宽度为 4 米 两 边路缘石与防撞墩均设置为 0 5 米 共计 1 米 主干路为双向六车道 每条车 道宽度 3 75 米 中间绿化带宽度为 4 米 两边路缘石与防撞墩均设置为 0 5 米 非机动车道设置为 6 米 人行道设置为 4 米 然后在鸿业软件中的 平面 中 选择 道路绘制 输入相关参数后 直接生成一条道路 这样的道路还要进行 道路标线等工作 直接生成的道路中再经过一些修改 比如划分车道等等 就可以快速准确 的完成快速路的绘制 同样的 我采取同样的办法 很快就完成了主干路的道 路主线的绘制 2 1 2 匝道的绘制 绘制完道路主线后 接下来就该进行连接快速路与主干路之间匝道的绘制 了 参考我在上文提到的现实中的几个环形立交的匝道设置 我发现环形立交 的匝道大多是直连式匝道 并且直连式匝道几乎是与快速路平行下降 因此 我决定将匝道设计成直连式匝道 匝道设计车速为快速路设计车速的一半 也 就是 40km h 鉴于匝道连接的两条道路等级均比较高 所以我将匝道车行道设 置为单向双车道 因为设计车速为 40km h 根据 城市道路设计 表 6 9 之规 6 定每条车道设置宽度为 3 5 米 再根据 城市道路设计 表 6 8 匝道横断面布置 图示 我决定不对匝道设置紧急停车带 根据现实中的环形立交匝道 我发现 匝道达到环形交叉口时并不是与快速路完全平行 因此我设计的匝道边线从快 速路在到达下面的环形交叉口时与快速路向外有 1 米的距离 也就是说 匝道 的整个线形是与快速路线形略有偏斜的 关于匝道的纵坡设置 参照 城市道 路工程设计通用规范 有关最大纵坡的设置的规定 如表 2 1 以及 城市道 路设计 表 3 28 有关最小坡长的规定 如表 2 2 我决定将坡度设置为 3 79 立交平面图中的匝道长度为 120 米 关于匝道口与变速车道口出连接的 问题 书中并没有详细说明有关直连式匝道与变速车道连接问题 参考工程实 例 通过测距我发现匝道与快速路中的变速车道相连有 20 米左右的长度为圆曲 线 鉴于这些数据 我将匝道与变速车道之间的连接的长度设为 25 米 由此产 生的圆曲线半径为 571 43 米 表 2 1 机动车最大纵坡度 设计时速 km h 10080605040 最大纵坡度推荐 3455 56 最大纵坡限制 5678 表 2 2 纵坡坡段最小长度 2 1 3 环形交叉口的绘制 环形交叉口是本次立交平面设计的重要的一个环节 首先 我要确定环岛 交叉口的设计车速控制在 25km h 至 40km h 那么我的环岛设计车速就控制在 30km h 依据表 2 3 上面的规定 环岛中心岛半径控制在 35 米 交织区控制在 56 78 米 环岛共设置三条车道 每条车道加宽前的宽度为 3 75 米 根据 城 市道路设计 表 5 9 中有关环岛上车道加宽值的有关规定 每条车道加宽 0 5 米 7 最终每条车道宽 4 25 米 表 2 3 环岛最小交织长度和中心岛最小半径 环道计算行车速度 km h 35302520 横向力系数0 180 180 160 14 最小交织长度 m 40 4535 403025 中心岛最小半径 m 50352520 在确定好环岛的相关参数之后 我就将环岛绘制出来 如图 2 7 所示 接 下来就要解决的问题就是有关环岛四周的主干路还有从快速路上下来的匝道与 环岛的连接问题 通过在网上查阅相关资料 我发现缓和曲线的计算相当复杂 以至于需要进行计算机编程 将计算原理写好代码整合进 auto cad 软件中才可 以运行 所幸的是鸿业市政道路软件里有缓和曲线自动生成功能 当你把现有 的两条道路的进行对象捕捉 并采用软件中的 基本缓和曲线 一项 就可完 成缓和曲线的设计工作 环岛的四个路口距离环岛中心圆圈边缘均为 25 米 这 个数据也是参照大量实例得出的 无奈书中并没有这方面的规范 所以就采取 了这样的办法 图 2 2 立交环道平面图 8 2 1 4 变速车道的绘制 接下来需要进行的就是变速车道的绘制了 对于变速车道 首先需要确定的是变速车道的车道数以及车道行驶形式 由于匝道的设置形式为双向单车道 于是变速车道的车道数设置为两车道 加 速车道的入口形式为平行式入口 这种入口是在汇流点处起 提供一条附加平 行车道 使车辆因汇合点处开始加速到接近到主线速度 在附加变速车道的末 端设置过度渐变段 有较长的插入区段 有利于车辆驶入 加速车道的出口形 式同样也设置为平行式出口 平行式出口的最大特点就是其线形渐变段及减速 车道线形特征明显 能为驾驶员提供醒目的出口区域 以防止主线车辆误驶出 主线 确定好形式之后 接下来确定其加减速车道的宽度 根据表 2 4 供的变速 车道长度 我确定加速车道长度为 220 米 减速车道长度为 110 米 变速车道 内车道宽度与匝道每条车道宽度宽度一致 同样设置为 3 5 米 渐变段长度设 置为 110 米 表 2 4 速车道规定长度表 主线行车速度12010080605040 一车道1009080705030 除宽度缓 和部分减 速车道规 定长度 两车一车道2001801601209050 除宽度缓 和部分减 速车道规 定长度 两车道300260220160 宽度缓和 路段宽度 一车道706050454040 以上就是整个立体交叉口平面图的绘制 至于道路标志边线 则是由鸿业 市政道路软件直接进行绘制 9 2 2 交通组织方案 整个立交桥的交通组织方案为 位于第三层的快速路上的车辆 依次通过 减速车道减速 匝道 到达第二层的环岛 在这里车辆可以通过环岛驶入主干 路的任一个方向 同样的 在主干路上的车辆要想驶入快速路中 首先在主干 路上坡路段来到立交第二层的环岛上 在环岛中在经过通往快速路的匝道驶入 快速路中的加速车道 在加速车道中通过加速并线进快速路中 而位于主干路 上的非机动车则不通过第二层的环岛直接在环岛下方也就是整个立体交叉的第 一层通过交叉口 这样设置立交桥 即可以保证非机动车以及行人通过交叉口 时不受机动车的干扰 充分保证行人的安全 又可以保证快速路上的直行的机 动车辆基本不受交叉口的影响可以快速通过交叉口 可谓是一举两得 并且这 种立交桥匝道长度较短 占用城市用地面积相较于苜蓿叶形可大大减小 是一 种较为理想的城市市中心用的正十字立体交叉模式 2 3 横断面的绘制 由于我的立交方案中包括快速路主干路的主线部分 快速路的变速车道部 分 匝道部分均为直线设置 没有圆曲线 因此 不考虑在这些部分设置超高 并且 考虑到匝道并不担心排水问题 因为整个