立交設計說明書.docVIP

目 錄1.工程概況及交通資料分析11.1工程概況11.2交通資料分析12.主要設計指標的設計32.1計算行車速度32.2橋下凈空42.3路基和車道的寬度43.立體方案的設計43 .1立交方案設計與比選44. . 立交平面線形設計74 .1主線和被交線的平面線形設計74 .2變速車道和輔助車道的設計8 4 .3匝道平曲線的設計計算85.立體交叉的縱斷面設計125.1 主線的縱斷面設計125.2匝道縱斷面設計126.立體交叉的橫斷面設計136.1主線和被交線的橫斷面136.2匝道橫斷面137.交叉口連接部設計148.施工詳圖的繪制149.課程設計心得體會14參考文獻.15城市道路與立體交叉課程設計1.工程概況及交通資料分析1.1工程概況該立交工程是黃陵至延安高速公路上的一個工程，位于三十鋪至河莊坪段，處于一條雙向四車道的高速公路與另一條已經(jīng)通車的雙向四車道的一級公路的交叉路口處，為了確保車輛在兩條公路之間能自由流暢轉換和安全行駛，要求該立交設計成互通式立體交叉，并且在立體交叉的范圍內(nèi)不設置收費站。被交線是早已通車的繞城一級公路，交通量大，且在立交范圍內(nèi)路基填土較高，因此，應采用主線下穿的形式，并且依據(jù)地勢和設計的要求，應當把該立交設計成互通式三肢立交。1.2交通資料分析該立交工程是一條高速公路與另一條已經(jīng)通車的雙向四車道的一級公路相交，通過對該地區(qū)的交通量進行調(diào)查，并結合該地區(qū)的交通量資料，特別是已經(jīng)通車的四車道的一級公路的設計資料中的交通量的設計和遠景交通量的預測和推算，整理出該地區(qū)的基年交通量，并通過該基年交通量來推算遠景交通量。具體的推算，我采用了增長率法：式中：遠景設計年平均日交通量（輛/日）； 起始年平均日交通量（輛/日），包括現(xiàn)有交通量和道路建成后從其他道路吸引過來的交通量； 年平均增長率； 遠景設計年限。 交叉口現(xiàn)狀流量流向資料（AADT） 表1-1交叉出口交叉進口東南西東0450030500南700005000西25000160000令=5%，設計年限（遠景）為20年。由公式計算遠景年限交通量。依據(jù)路網(wǎng)交通量分配預測結果，得到2027年該交叉口的年平均日交通量。 交叉進出口交通量（AADT） 表1-2 東南西進口370001400038000出口290001600036500 2027年交叉口流量流向資料（AADT） 表1-3交叉出口交叉進口東南西東01020175408南20136010201西50438361010 2027年交叉進出口交通量（AADT） 表1-4 東南西進口860163040186016出口708104498986003根據(jù)工程可行性研究報告和交通量預測資料，該立交2007年和2027年折合成小客車的設計小時交通量即設計小時交通量與年平均日交通量（AADT）的比值分布，設計小時交通量系數(shù)10%。小時交通量分布如表1-5和圖1-1所示： 2027年立交轉彎交通量 表1-5進口位置左轉直行右轉AADT（輛/日）設計小時交通量（輛/時）AADT（輛/日）設計小時交通量（輛/時）AADT（輛/日）設計小時交通量（輛/時）東10201102176108767100南12595119400201632012西00361223538504385044圖1-1 互通式立交交通量分布圖（單位：輛/小時）2.主要設計指標的設計2.1計算行車速度匝道的計算行車速度主要是根據(jù)立交的等級、轉彎交通量的大小以及用地和建設費用等條件選定。（1）滿足最佳車速要求；（2）按匝道的不同形式選用；（3）考慮匝道的交通組織；綜合以上的資料和信息，最終采用匝道的設計速度為60。2.2橋下凈空按照高速公路的設計規(guī)范的規(guī)定，機動車輛采用5.0m，同時，考慮各個匝道的和主線的縱斷面設計，還要定出立交的交叉口處橋面的標高，在這里，經(jīng)過查閱相關的資料和標準，立交橋的主梁大多采用空心箱形梁或T形，梁高一般采用1.20m，加上橋面的鋪裝，上橋面的標高和該交叉處的下面路面的標高的差值至少要有6.3m。2.3路基和車道的寬度主線的路基寬度為24.5m，其中，中間帶寬度為3.0m（包括中央分隔帶2.00m和兩側的路緣帶寬20.50m），行車道寬度為27.50m，兩側硬路肩各為2.5m，兩側土路肩各為0.75m，在行車道與硬路肩交接處的路緣帶寬度為0.50m。如下圖所示：立交的單向單車道匝道路基寬度為8.50m，行車道寬為3.50m；單向雙車道匝道路基寬為12.00m，行車道寬為23.50m。由于超高和加寬的過渡等因素的影響，各個匝道的橫斷面有所不同，具體詳見匝道標準橫斷面圖。3.立交方案的設計3.1立交方案設計與比選根據(jù)立交的等級、地理位置、地形地物、交通量預測分析等因素，設計至少兩個以上的立交方案，以便比較。對于三肢互通式立交，在實際的設計和施工中經(jīng)常采用的幾種方式，依據(jù)具體的地勢和設計要求，從中選擇一種自己所需要的立交形式。3.1.1立交方案一三肢互通式立交-大Y型（半定向或半直接式）如圖3-1所示為大Y型立交方案的簡單示意圖，也是現(xiàn)在工程中比較常見的實例，交叉點集中在一處，形成一個三層式跨線橋，其中主線車道多，工程量大，交通量大，走地面直通，而兩個轉彎匝道一個下穿，一個上跨主線。對其優(yōu)點和缺點進行比較如下所示：優(yōu)點：（1）對繁重的交通量能夠提供高速度的半定向運行。（2）沒有交織。（3）所有運行為自由流式。（4）主線外側需占土地寬度較小，特別適宜于路線外側有障礙物，如平行于路線的鐵路、河流、房屋等情況。（5）左轉彎匝道由右側進入主線，運行較易，主線不必分開。缺點：（1）要求一座二橋式三層的立交，但是下穿的匝道的挖方可用于上跨匝道的填方，經(jīng)濟上可以得到補償（變化形式須三座橋）（2）主線路堤低，地下水位高時，下穿時會有困難，這時應該改成兩層上跨橋。（3）匝道修建和運行長度較小Y型的長。 圖3-1 三肢互通式立交-大Y式（半定向式）3.1.2立交方案二三肢互通式立交-喇叭式圖3-2是喇叭式A式的立交簡單圖示，圖3-3是喇叭式B式的立交簡單圖示。兩者的優(yōu)點和注意事項如下所示：優(yōu)點：（1）對較繁重的轉彎交通量提供了一個相當高速的半定向運行。（2）只須一個單一建筑物。（3）沒有交織。（4）由于所有運行都是自由流式，故通行能力高。注意：（1）主線轉彎交通量大時易用A式。（2）次線上跨時對整個轉彎匝道系統(tǒng)能有清楚的視野。（3）次線下穿時宜斜穿或彎穿，環(huán)圈式匝道作成卵形或水滴形。圖3-2 三肢互通式立交-喇叭式A式圖3-3 三肢互通式立交-喇叭式B式3.1.3立交方案三三肢互通式立交-子葉式優(yōu)點：（1）造型美觀（2）只需要一個建筑物，造價經(jīng)濟。（3）主線上跨時，對主線左轉彎高速車輛運行較為有利。（4）環(huán)圈形匝道不一定用圓形，如果改為卵形或水滴形，更有利于行車順暢安全，并且更加美觀。缺點：（1）主線駛出車輛須經(jīng)過環(huán)圈匝道進行轉彎運行。（2）主線在兩個環(huán)圈之間的那一段道路上存在加速的駛入車輛和減速的駛出車輛之間的交織，必要時可加設集散道來改善運行條件。圖3-4 三肢互通式立交-子葉式經(jīng)過多方面的考慮和比較，我在本次立交設計中采用三肢互通式立交-子葉式，并且考慮到主線為一條早已通車的高速公路，為了減少造價，決定保持主線不變，采用匝道上跨的方式，具體尺寸和平面布置見圖紙部分中的匝道線形圖和立交平面布置圖。4.立交平面線形設計4.1主線和被交線的平面線形設計在該互通式立交的范圍內(nèi)，主線處于一直線上，在交叉處為一條東西走向的直線布置。由于在地區(qū)的地勢平坦，豎曲線為直線過渡，交線在該立交的范圍內(nèi)，也采用直線形，線形比較簡單，兩條公路以交角為90度的平面布置，具體詳見圖紙部分的立交平面布置圖。4.2變速車道和輔助車道的設計該立交的匝道設計全部采用單車道的匝道設計，單車道的匝道的加減速車道都采用平行式。立交的變速車道是指車輛從正線以較高的速度駛出到較低速度的匝道上，必須有一定長度的減速車道，反之，應有一定長度的加速車道，統(tǒng)稱為變速車道。其長度的計算如下式所示：L=(m)V1正線平均行駛速度（Km/h）V2匝道平均行駛速度（Km/h）a加、減速度（m/s2），加速度取1，減速度取2。主線車速均為100Km/h，匝道設計速度為：60Km/h，對于右轉加速車道：L=246.5 m；右轉減速車道L=123.08右轉減速車道減速車道三角漸邊段斜率取25：1，加速車道三角漸邊段斜率取40：1。而匝道寬度均為3.5m，所以減速車道三角漸邊邊段長度為l=253.5=87.5m,取l=100m；加速車道三角漸邊段長度l=403.5=140m，取l=140m。4.3匝道平曲線的設計計算左右轉匝道均采用緩和曲線+圓曲線+緩和曲線的對稱式，具體參數(shù)的設置和計算如下：4.3.1匝道A和匝道B（1）第一段緩和曲線：a、基本參數(shù)： 取=65 R1=125b、緩和曲線長度： c、切線與基線夾角（切線角）： d、切點T坐標： e、內(nèi)移值： f、垂點M（由圓心至基線的垂線與基線的交點）距原點距離： g、切線長： 短切線長： 長切線長：（2）第二段緩和曲線：第二段緩和曲線的基本參數(shù)和緩和曲線長度，曲線半徑都與第一段相同，計算方法及公式如第一段緩和曲線，此處不加以重復計算。（3）匝道長及樁號計算：a. 匝道長： b. 平曲線幾何要素計算： 切線長 設路交點樁號為 ，可推出A和B匝道特殊點樁號： ZH點樁號為： HY點樁號為： QZ點樁號為： YH點樁號為： HZ點樁號為：（4）坐標計算： 設兩條路交點坐標為（X，Y）=（2000.00，3000.00）可推出A匝道特殊點坐標為： a、ZH點坐標 b、HY點坐標 切點橫距 c、QZ點坐標 d、YH點坐標 e、HZ點坐標 4.3.2匝道C和匝道D（1）第一段緩和曲線：a、基本參數(shù)： 取=75 R2=135b、緩和曲線長度： c、切線與基線夾角（切線角）： d、切點T坐標： e、內(nèi)移值： f、垂點M（由圓心至基線的垂線與基線的交點）距原點距離： g、切線長： 短切線長： 長切線長：（2）第二段緩和曲線：第二段緩和曲線的基本參數(shù)和緩和曲線長度，曲線半徑都與第一段相同，計算方法及公式如第一段緩和曲線，此處不加以重復計算。（3）匝道長及樁號計算：a. 匝道長： b. C匝道特殊點樁號： ZH點樁號為： HY點樁號為： QZ點樁號為： YH點樁號為： HZ點樁號為： d. D匝道特殊點樁號： ZH點樁號為： HY點樁號為： QZ點樁號為： YH點樁號為： HZ點樁號為：（4）坐標計算： C匝道特殊點坐標為：a、ZH點坐 b、HY點坐標 切點橫距 c、QZ點坐標 d、YH點坐標 e、HZ點坐標 5.立體交叉的縱斷面設計5.1 主線的縱斷面設計該立交采用被交線上跨主線的形式，主線為均一的1.5%縱坡度，被交線1.8%縱坡度。被交線跨線橋上部結構采用鋼筋混凝土單箱多室連續(xù)梁，因上跨被交線時橋下凈空規(guī)定為5.0m，連續(xù)箱梁結構高度約為1.20m，考慮橋面鋪裝，主線跨線橋面的設計標高最小要超出被交線6.30m，本設計采用6.40m。5.2匝道縱斷面設計匝道縱斷面設計除克服上、下線高差之外，需要解決好二個問題：一是出入口處匝道與正線的縱坡銜接，保證正線與匝道分岔處能順適連接；二是匝道各段縱坡大小應與交叉處橋跨、通道凈空需要協(xié)調(diào)配合，滿足各控制標高的要求。一般情況下，出口處匝道縱坡第一變坡點應設在匝道與正線分岔之后，相當于一個豎曲線切線長的距離之外。也就是說，在匝道與正線平面分岔之前匝道縱坡度應與正線縱坡完全一致，這樣才不致因兩線縱坡度不同面出現(xiàn)標高差，造成橫斷面上路面橫坡不協(xié)調(diào)。入口處縱坡銜接也是如此。設計中，A匝道與E匝道各自的兩個變坡點均滿足要求。匝道起、終點的設計標高，是匝道縱斷面設計起始或終止標高，必須與正線的設計標高協(xié)調(diào)一致。該標高應根據(jù)該點橫斷面上正線設計標高減去橫向坡度(路拱或超高橫坡度)引起的高差而求得。根據(jù)上面的設計要求，A匝道出口段縱坡取為1.5, 其中間段坡度為2，其入口段為1.8，C匝道出口段縱坡為1.8，其中間段坡度為2，其入口段為1.8。匝道縱斷面一般為S形，本設計也是如此。具體計算公式如下：A與D匝道凹豎曲線：半徑R=25000m，坡差=0.005 曲線長 L=R=250000.005=125m 切線長 T=L/2=125/2=62.5m 外距 E=T2/2R=0.08m 凸豎曲線：半徑R=30000m 坡差=0.018-0.02=-0.002曲線長 L=R=300000.002=60m 切線長 T=L/2=60/2=30m 外距 E=T2/2R=0.015mB與C匝道凹豎曲線：半徑R=25000m，坡差=0.02-0.018=0.002 曲線長 L=R=250000.002=50m 切線長 T=L/2=50/2=25m 外距 E=T2/2R=0.05m凸豎曲線：半徑R=30000m 坡差=0.018-0.02=-0.002曲線長 L=R=300000.002=60m 切線長 T=L/2=60/2=30m 外距 E=T2/2R=0.015m6.立體交叉的橫斷面設計6.1主線和被交線的橫斷面立交的主線和被交線粉分別是四車道高速公路和一級公路，路基正常寬度為26.00m，其中：中間帶寬度為4.50m(包括中央分隔帶3.00m及兩側路線帶寬20.75m)，行車道寬度27.50m，兩側硬路肩各3.25m(包括右側路緣帶0.75m)及兩側土路肩寬各0.75m。6.2匝道橫斷面該立交根據(jù)匝道的計算行車速度、設計交通量和交通組織，擬定A、B、C、D匝道均采用單向單車道匝道。單向單車道匝道路基寬度8.50m，其中行車道寬度3.50m，外側硬路肩與土路肩總寬為1.75m，內(nèi)側硬路肩與土路肩總寬為2.75m。匝道半徑小72m，曲線段需要加寬。本設計本設計匝道半徑都大于72m，故不需加寬，但設超高。其橫斷面如附圖匝道標準橫斷面圖所示。7.交叉口連接部設計匝道兩端與主線、被交線的連接區(qū)域，以及匝道與匝道間平面的交叉區(qū)域為交叉口的連接部。由于連接部線形復雜，形式多樣，其平、縱、橫設計非常繁雜。通常用連接部高程設計圖表示連接部的詳細設計。該互通式立交A匝道與C匝道交叉口連接部設計詳見附圖端部高程