互通式立交橋設(shè)計(jì)

1、國(guó)鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院互通式立交橋設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：土二。一零年12月互通式立交橋設(shè)計(jì)摘要本文著重對(duì)互通式立體交叉設(shè)計(jì)所涉及的位置選擇，型式選定及幾何設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行探討。具體分析設(shè)計(jì)中的影響因素和技術(shù)要求，提出觀點(diǎn)，旨在提高互通式立交設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。關(guān)鍵詞高速公路互通式立交匝道設(shè)計(jì)速度變速車道1 前言互通式立體交叉是高速公路之間和高速公路與其它公路交叉時(shí)所采用的主要交叉方式之一，是高速公路的重要組成部分，也是高速公路的重要構(gòu)造物之一，它是公路網(wǎng)中最完美的溝通設(shè)施?；ネㄊ搅⒔辉O(shè)計(jì)除了具有路線設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)外，還受小區(qū)域車輛行駛軌跡多向性、行駛速度多變性、線形元素多元化的影響，在技術(shù)上具

2、有一定的復(fù)雜性。如何正確把握互通式立交設(shè)計(jì)要素，合理選定互通式立交位置，正確選擇立交型式，準(zhǔn)確應(yīng)用各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)保證互通式立交具有完善的交通功能、較高的服務(wù)水平、行車安全舒適、降低工程造價(jià)，減少占用土地和拆遷建筑物，提升公路景觀效果等至關(guān)重要。2 互通式立體交叉位置的選擇互通式立體交叉位置的選定應(yīng)以現(xiàn)有公路網(wǎng)或規(guī)劃的公路網(wǎng)為依據(jù)，結(jié)合考慮交通，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、自然等條件慎重選擇。一條高速公路與既有公路或規(guī)劃的公路相交時(shí)， 不可能也沒有必要在每個(gè)交叉點(diǎn)都設(shè)立互通式立交，應(yīng)根據(jù)相交公路等級(jí)、路網(wǎng)中的地位、發(fā)展遠(yuǎn)景、服務(wù)功能、互通立交間的合理間隔、交通流量以及場(chǎng)地條件等權(quán)衡確定。一般情況下，凡符合下

3、列條件之一者應(yīng)設(shè)置互通式立體交叉：(1)(1)高速公路之間及其同一級(jí)公路相交處。(2)(2)高速公路、一級(jí)公路同通往縣級(jí)以上城市、重要的政治或經(jīng)濟(jì)中心的主要公路相交處。(3)(3)高速公路、一級(jí)公路同通往重要工礦區(qū)、港口、機(jī)場(chǎng)、車站和游覽勝地等主要公路相交處。(4)(4)兩條具有干線功能的一級(jí)公路相交時(shí)(5)(5)由于地形或場(chǎng)地條件等原因設(shè)置互通式立交的綜合效益大于設(shè)置平面交叉時(shí)。確定相交公路應(yīng)設(shè)互通式立體交叉后，要進(jìn)一步根據(jù)項(xiàng)目功能、被交公路現(xiàn)狀、地形、項(xiàng)目所在地城鎮(zhèn)規(guī)劃、收費(fèi)制式等，綜合確定互通立交具體位置，即高速公路結(jié)點(diǎn)位置。3 互通式立體交叉型式設(shè)置互通式立體交叉的目的是為了減少交叉路

4、口的車流相互干擾，提高通行能力，保證交通安全與快速通行。但互通式立交車流行駛多向性，要消除直行車流與左轉(zhuǎn)彎車流的沖突，關(guān)鍵是選擇好左轉(zhuǎn)彎匝道，把交通流部署在空間分層行駛，消除沖突。在某種意義上說，互通式立交的型式，主要取決于轉(zhuǎn)換交通量的大小及左轉(zhuǎn)彎匝道的選擇，左轉(zhuǎn)彎匝道型式不同，互通式立交的型式也跟著變化，其交通功能、服務(wù)水平、景觀、占地、投資、經(jīng)濟(jì)效益也相應(yīng)起變化。因此選擇互通式立交型式時(shí)，首先要充分考慮匝道的功能，滿足轉(zhuǎn)換交通量主流方向的要求，不應(yīng)片面追求匝道的高指標(biāo)，匝道平面技術(shù)指標(biāo)越高，匝道里程越長(zhǎng)，占地面積將成倍增加，所以只要匝道涉足功能需要，互通立交的型式就具有較高的服務(wù)水平。常用

5、的互通式立體交叉型式有喇叭形、苜蓿葉形、部分苜蓿葉形、直連式和半直連式等基本型式。由于目前多數(shù)互通式立交是為高速公路與較低的等級(jí)公路相交而設(shè)置的，被交公路交通量不很大，且大部分高速公路都是利用銀行貸款建設(shè)，以收取過路費(fèi)還本付息，為了少設(shè)收費(fèi)站和便于管理，互通立交的型式受到了限制。當(dāng)高速公路與較低等級(jí)公路相交時(shí)，通常都以喇叭形和半苜蓿葉形為主要類型，高速公路與高速公路相交一般都采用設(shè)計(jì)速度較高的能使轉(zhuǎn)彎車流保持良好自由流的直連式或半直連式互通式立體交叉。3.13.1喇叭形與半苜蓿葉形互通式立交喇叭形互通式立交有單喇叭形互通式立交和雙喇叭形互通式立交兩種。高速公路與轉(zhuǎn)換交通量較小的二級(jí)公路或更低等

6、級(jí)公路相交時(shí)，宜采用在被交公路上設(shè)置平面交叉的旁置式單喇叭形互通式立交或半苜蓿葉形互通式立交。高速公路同一級(jí)公路或轉(zhuǎn)換交通量大的二級(jí)公路相交，且設(shè)置收費(fèi)站時(shí)，宜采用雙喇叭形互通式立交，漳詔高速公路常山互通、詔安東互通、詔安南互通都采用該型式，如圖 1 1所示。圖 1 1 雙喇叭形立交3.1.13.1.1單喇叭形互通式立交單喇叭形互通式立交又按主要公路的左轉(zhuǎn)彎出口在跨線橋之前和之后而分為 A A 型和 B B 型兩種，如圖 2 2(a)(a)及(b)(b)所示。圖 2 2 單喇叭形立交A A 型以外環(huán)作為流出匝道，線形指標(biāo)較高，利于行車。以內(nèi)環(huán)匝道作為流入匝道，行駛速度由低變高，車輛進(jìn)入高速公路

7、較為安全，但內(nèi)環(huán)匝道半徑較小，速度較低，影響車輛進(jìn)入主線車道，需增長(zhǎng)加速車道。B B 型以內(nèi)環(huán)匝道為流出匝道，因內(nèi)環(huán)半徑小，對(duì)從主線車道高速駛出的車輛存有隱患。但外環(huán)線形好，視線開闊，有利流入車輛加速進(jìn)入高速公路。因此選擇 A A 型或 B B 型應(yīng)根據(jù)交通流量和流向及地形地物等具體情況選定。通常交通流量大的應(yīng)使用外環(huán)匝道，路程短捷流暢，交通流量小的應(yīng)用內(nèi)環(huán)匝道。若流出流入交通量相當(dāng)，宜采用 A A 型。在特殊條件下，也可靈活布設(shè)為變異喇叭形。3.1.23.1.2半苜蓿葉形互通式立交半苜蓿葉形互通式立交按匝道布置方向可分為三類，即主要公路出口在跨線橋之前的 A A 型，如圖 3 3(a)(a)

8、所示。是以外環(huán)匝道為流出匝道，視線開闊，行駛條件良好，車速較快，但不利于被交公路上平交口的車輛運(yùn)行。出口在跨線橋之后的 B B 型，如圖 3 3(b)(b)所示。以內(nèi)環(huán)匝道為流出匝道，主線流出車輛視線受影響，對(duì)行車不利，但內(nèi)環(huán)匝道車速較慢，對(duì)被交公路上平交口的車輛運(yùn)行有利。以主要公路為對(duì)稱軸布置兩相鄰匝道的ALB B 型，如圖 3 3(c)(c)所示。其車輛在次要公路上轉(zhuǎn)彎時(shí)，右轉(zhuǎn)和左轉(zhuǎn)車輛在兩個(gè)平交口易產(chǎn)生交織，車輛運(yùn)行較混亂。福州市灣邊特大橋連接線六十份洲互通就是采用該型式。綜上分析，A A 型對(duì)行車安全較為有利，不過也應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地條件及其它因素比較確定。圖 3 3 半苜蓿葉形立交3.23.

9、2直連式和半直連式互通式立交3.2.13.2.1直連式互通式立交直連式互通式立交就是左轉(zhuǎn)彎匝道均從左方分流后左轉(zhuǎn)而從左匯流的直連式匝道組成的互通式立交， 使左轉(zhuǎn)彎車輛在直接定向型匝道上由一個(gè)方向的車道左側(cè)駛出，以較好的線形和較短捷的路線直接進(jìn)入另一方向的連接車道而完成左轉(zhuǎn)運(yùn)行，如圖 4 4所示。由于車輛直接左轉(zhuǎn)彎，方向明確，結(jié)構(gòu)緊湊，路線短捷，利于行車，通行能力大，但跨線橋較多，把兩層跨線橋分設(shè)在三處，造價(jià)較高，適用于兩條高速公路相交、交通量大的樞紐互通式立交，京福高速公路南平南互通就是采用該型式。半直連式互通式立交是設(shè)置半直接定向型匝道來實(shí)現(xiàn)車輛左轉(zhuǎn)彎的，即車輛先從右方分流略作右轉(zhuǎn)彎后左轉(zhuǎn)并

10、從右方匯流的半直連式匝道組成的互通式立交，如圖 5 5 所示。行車條件較好，通行能力較大，但跨線橋較多，造價(jià)較高，適用于兩條高速公路相交，交通量相對(duì)較小的樞紐互通式立交，京福高速公路青口互通就是采用這種型式。4 幾何設(shè)計(jì)4.14.1 主線3.2.23.2.2半直連式互通式立交互通式立交范圍內(nèi)的主線是立交的組成部分，也是高速公路本身，它受到匝道、跨線構(gòu)造物的影響，車輛進(jìn)出產(chǎn)生合流、分流、交織等狀況，比一般路段復(fù)雜。從行車方向易辨別性及快速、安全、舒適的原則考慮，互通式立交范圍內(nèi)主線的線形有更高的要求，平、縱面指標(biāo)應(yīng)高于高速公路正常路段的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在主線分、合流部位應(yīng)有良好的視距，較大的平曲線半

11、徑（要盡量把互通式立交布置在直線段內(nèi)），較平緩的縱坡，采用較大的豎曲線半徑，盡量避免較大的橫坡，尤其是應(yīng)避免在長(zhǎng)陡坡底部設(shè)置互通式立交。20062006 年新發(fā)布的公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)互通式立交范圍內(nèi)主線線形指標(biāo)的規(guī)定明顯高于正常路段的指標(biāo)，這將對(duì)互通式立交內(nèi)車流快速、安全、舒適運(yùn)行起著重要的保障作用。匝道設(shè)計(jì)速度匝道的作用是使車輛快速、便捷地由一個(gè)方向轉(zhuǎn)向另一個(gè)方向，匝道的功能主要體現(xiàn)在匝道的通行能力上，合理確定匝道設(shè)計(jì)速度是保證匝道功能的關(guān)鍵因素。匝道的設(shè)計(jì)速度應(yīng)根據(jù)互通立交的型式和主線的設(shè)計(jì)車速、交通量、車輛組成、地形及匝道車速變化條件而定，新“路規(guī)”已對(duì)匝道設(shè)計(jì)速度作了規(guī)定。匝道的設(shè)計(jì)速

12、度是確定匝道幾何形態(tài)的基本控制因素，協(xié)調(diào)各幾何要素的指標(biāo)，方能保證一定速度下的行車安全。在匝道上行駛的車輛與在主線上行車不同， 汽車在匝道上行駛過程中存在著變速，匝道設(shè)計(jì)速度實(shí)際上是匝道線形受限制路段所能保證的最大安全值，其余路段上應(yīng)以與匝道中必然存在的變速行駛相適應(yīng)的速度作為設(shè)計(jì)控制值。接近自由流出、入口附近的匝道部分應(yīng)有較高的設(shè)計(jì)速度，接近收費(fèi)站或平面交叉的匝道端部，設(shè)計(jì)速度可酌情降低。因此匝道幾何設(shè)計(jì)不能像主線上某一段落之間以一個(gè)固定的設(shè)計(jì)速度來確定匝道各部位的幾何要素，在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)匝道的不同部位的實(shí)際行駛速度來決定其幾何要素。匝道平面線形上面談到匝道設(shè)計(jì)要根據(jù)不同部位的行駛速度來決定

13、其幾何要素，因此匝道平面線形設(shè)計(jì)中，在主線出入口至匝道平面線形緊迫路段之間，平面線形應(yīng)與交通量和變化著的行駛速度相適應(yīng)，在出入口過渡段內(nèi)速度較高，應(yīng)采用較高的線形指標(biāo)。在緊迫路段具線形指標(biāo)也應(yīng)保證其最大的安全速度，不能以滿足規(guī)范規(guī)定的一般指標(biāo)范圍為滿足，更要慎重使用極限指標(biāo)。在收費(fèi)站附近，行車速度較慢，可采用較低指標(biāo)。車輛駛出速度比流入速度高，駛出匝道線形應(yīng)比駛?cè)氲暮?，所以喇叭形互通式立交常?A A 型把外環(huán)匝道作為出口匝道，內(nèi)環(huán)匝道作為入口匝道，只要駛?cè)敫咚俟返能囕v不高于出口流量，這樣做就是合理的。內(nèi)環(huán)匝道是互通式立交匝道中技術(shù)指標(biāo)最低的匝道，如最小平曲線半徑，最大縱坡，最大超高等都出現(xiàn)

14、在內(nèi)環(huán)匝道上。因此對(duì) B B 型內(nèi)環(huán)匝道主曲線采用兩個(gè)半徑不同的圓弧組成復(fù)曲線，兩端配置足夠參數(shù)的緩和曲線，則可改善出口匝道的行車條件。喇叭形互通立交的匝道跨線橋不宜正交，并避免反彎的線形，這雖使跨線橋造價(jià)高一些，但對(duì)行車是有利的。匝道縱面線形匝道的最大縱坡“路規(guī)”已有明確規(guī)定，匝道縱坡還應(yīng)盡量平緩，避免多次不必要的反坡，最大縱坡應(yīng)留有余地，最小縱坡應(yīng)滿足縱向排水要求，匝道同主線相連接部位，其縱面線形應(yīng)連續(xù)，避免突變。出口匝道宜為上坡匝道，入口匝道宜為下坡匝道，因此將次要公路或匝道橋上跨高速公路對(duì)行車十分有利，使駛離高速公路的車輛因上坡而減速，駛?cè)敫咚俟返能囕v因下坡而借勢(shì)加速，縮短加速車道長(zhǎng)

15、度，且車流進(jìn)入主線前就能看清主線車流，順利與主線車流匯合，提高合流的安全性。上坡加速或下坡減速的匝道應(yīng)采用較緩的縱坡，避免采用最大縱坡。車輛下坡急彎駛離匝道的線形是很危險(xiǎn)的，務(wù)必避免。在喇叭形互通式立交的匝道上跨主線時(shí)，跨線橋前后反向縱坡以不超過 3 3 勵(lì)宜，同時(shí)應(yīng)設(shè)置有半徑足夠大的豎曲線以緩和縱向變化，擴(kuò)大視野。匝道平、縱面線形組合設(shè)計(jì)匝道平縱面線形組合設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能采用公路路線的線形組合設(shè)計(jì)，變坡點(diǎn)不應(yīng)與反向平曲線的拐點(diǎn)重合，尤其是跨線橋不可設(shè)在反向曲線的拐點(diǎn)處。直線段內(nèi)不宜插入短的豎曲線，特別是設(shè)計(jì)速度較大的直連式、半直連式匝道縱面設(shè)計(jì)更須注意。如出口處的凸形豎曲線接下坡匝道時(shí)應(yīng)加大豎曲

16、線半徑，加長(zhǎng)豎曲線長(zhǎng)度，以增長(zhǎng)視距。在入口處如上坡接凸形豎曲線，應(yīng)使匝道縱斷面與鄰近的主線基本一致，使駕駛員能看清主線上的交通情況，安全駛?cè)?。變速車道變速車道是專門為車輛進(jìn)出高速公路而設(shè)置的車道，供流入車輛使用的為加速車道，供駛出車輛使用的為減速車道。加速車道的作用是使從匝道進(jìn)入高速公路的車輛行至匯流鼻端后繼續(xù)加速達(dá)到與主線上車輛相同的速度并尋找時(shí)機(jī)匯入主線車道。減速車道的作用是使駛出高速公路的車輛在分流點(diǎn)至進(jìn)入匝道前的這一段變速車道長(zhǎng)度內(nèi)，把車速從容地降低到匝道的設(shè)計(jì)速度而安全進(jìn)入匝道運(yùn)行。變速車道為單車道時(shí)，加速車道宜采用平行式，減速車道宜采用直接式。當(dāng)變速車道為雙車道時(shí)，力口、減速車道均

17、應(yīng)采用直接式，以利車輛進(jìn)出。變速車道及漸變段最小長(zhǎng)度和漸變率，新“路規(guī)”已作了明確規(guī)定，盡管變速車道比舊“路規(guī)”的規(guī)定增長(zhǎng)了，但仍應(yīng)使鄰接變速車道的匝道部分具有較高的線形指標(biāo)。對(duì)于下坡路段的減速車道和上坡路段的加速車道的長(zhǎng)度，尚須按縱坡的大小采用修正系數(shù)予以修正。高速公路一般路段上設(shè)計(jì)速度越低，運(yùn)行速度常常超過設(shè)計(jì)速度，而互通立交范圍內(nèi)主線線形往往高于一般路段，更有超速的可能，減速需要更長(zhǎng)的路程。載重車輛或大客車速度較低，車身長(zhǎng)，加速不靈敏，要加速到與主線上車輛相同速度也須增長(zhǎng)加速車道的長(zhǎng)度。因此當(dāng)主線設(shè)計(jì)速度小于或等于 100km/h,100km/h,匝道線形指標(biāo)又不高時(shí)，宜采用高一個(gè)設(shè)計(jì)速

18、度檔次的變速車道長(zhǎng)度。當(dāng)主線、匝道的預(yù)測(cè)交通量接近通行能力，或載重車和大客車比例較高時(shí)，宜增長(zhǎng)變速車道長(zhǎng)度。5 匝道橋病害檢測(cè)情況檢測(cè)內(nèi)容和檢測(cè)方法利用橋檢車提供的平臺(tái)，對(duì)匝道橋箱梁梁體底板、腹板和翼緣板等進(jìn)行全面檢查，并對(duì)墩柱外觀和偏位，以及支座工作狀況進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)。(1)(1)墩柱和梁體外觀檢測(cè)：近距離主要以目測(cè)為主，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行詳細(xì)觀察。發(fā)現(xiàn)裂縫的位置，紅筆標(biāo)識(shí)并拍照，并用刻度尺、裂縫寬度儀和深度儀對(duì)裂縫長(zhǎng)度、寬度、深度進(jìn)行觀測(cè)及記錄。(2)(2)支座工作狀況檢查：目測(cè)破損、異常變形等情況，有無明顯的變位痕跡、墊石破損等情況。如發(fā)現(xiàn)支座有變形、位移等，分別用游標(biāo)卡尺、墊尺等進(jìn)行量測(cè)。(3)(3)墩柱的變位觀測(cè)：該橋?qū)儆谇€橋，橋墩為墻式橋墩，同時(shí)橋墩高度均較大。為保證測(cè)量的精度，墩柱的偏位采取在每個(gè)墩柱橫向和縱向的正前方架設(shè)全站儀，分別測(cè)量墩柱的橫向和縱向偏樁基施工注意事項(xiàng)。a.a.樁基施工要求鋼護(hù)筒落入巖面，全過程采用回旋鉆鉆孔，反循環(huán)吸漿工藝，施工過程中避免對(duì)樁周土體產(chǎn)生震動(dòng)。b.b.樁底進(jìn)入微風(fēng)化巖面長(zhǎng)度應(yīng)全截面進(jìn)入巖面不少于 1.51.5