城市快速路與主干道十字相交互通設(shè)計畢業(yè)論文

題目城市快速路與主干道十字相交互通設(shè)計學(xué)院:汽車與交通工程學(xué)院專業(yè):交通工程學(xué)號:202123180029學(xué)生姓名:朱柯指導(dǎo)教師:劉明日期:二0一六年摘要隨著城市的快速開展，交通越來越供不應(yīng)求，為了更好地方便人們的出行，越來越多的城市快速路開始被修建。而當(dāng)城市快速路與車流量相對較多的主干道相交時通常采用立體交叉的方式，即立交。道路立體交叉是指兩條或多條路線在不同平面上相互交叉的連接方式，由于立交處設(shè)置有跨線結(jié)構(gòu)物和轉(zhuǎn)向匝道，使相交路線的交通流在平面和空間上分隔，是現(xiàn)代道路的重要交通設(shè)施，也是實現(xiàn)交通立體化的主要手段，其結(jié)構(gòu)形式十分靈活多變，所以其實踐性重于理論性，通常需要根據(jù)實際地形或經(jīng)濟水平進行設(shè)計。本次設(shè)計主要針對城市快速路與主干道的十字相交互通來進行研究。首先確定設(shè)計參數(shù)和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，接著根據(jù)設(shè)計依據(jù)進行方案比選，選出一個方案進行后續(xù)設(shè)計，主要是根據(jù)已有的交通量及調(diào)查數(shù)據(jù)進行交通量的預(yù)測，通過計算分析，對交叉口進行平縱橫的設(shè)計，包括主線和匝道，最后進行交通設(shè)施設(shè)計及交通組織設(shè)計。關(guān)鍵詞：快速路立交匝道交通量設(shè)計AbatractWiththerapiddevelopmentofthecity,moreandmoretrafficisinshortsupply,inordertofacilitatepeople'stravelbetter,agrowingnumberofurbanexpresswayhadbeentobebuilt.Whenurbanfreewayintertetswithroadwherethevehicleisrelativelymorethanothers,interchangesareusuallyusedtoconnectthem.Interchange,whichreferstothattwoormoreroutesintersectondifferentplanes,sincetheinterchangeisprovidedwithacrosswirestructureandsteeringramp,itcanseparatethetrafficflowintheplaneandspace,isnotonlyimportanttransportationfacilitiesinmordencity,butalsothemainmeanstoachievethetrafficseparationinthespace.Itsstructureisveryflexible,sothepracticeismoreimportantthantheory,itusuallydesignedaccordingtotheactualterrainoreconomiclevel.Thedesignfocusedonurbanexpresswaysandmainroadsintertectwithinterchange.First,weshoulddeterminethedesignparametersanddesigncriteria,thenaccordingtothedesignbasistoelectabetterprogramforthefollowingdesign.Thefollow-upprogramprimarilyforecastthetrafficvolumeinthefuture,accordingtodatawehavesuveyed.then,calculatingandanalysisingsothatwecandesigntheintersectionallofaspect,includingmainlineandramp,finally,wecandesigntransportationfacilitiesandtrafficorganization.Keyword:expresswayinterchangerampvehicledegign目錄緒論方案比選1.1立交類型1.2比選原那么1.3方案確定2.1車流量的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)2.2車道數(shù)及設(shè)計車速2.3匝道的最小間距3.橫斷面設(shè)計3.2立交匝道的橫斷面設(shè)計3.3城市主干道的橫斷面設(shè)計4.1立交匝道的平面設(shè)計4.2立交主線的平面設(shè)計4.3城市主干道的平面設(shè)計5.1概述5.2汽車的動力特性與縱坡5.3豎曲線5.4爬坡車道5.5避險車道5.6縱斷面設(shè)計方法及縱斷面圖6.1橫斷面組成及類型6.2機動車道、路肩、與中間帶6.3非機動車道、人行道6.4平曲線加寬設(shè)計6.5平曲線超高設(shè)計6.6橫斷面設(shè)計計算與成果7.2匝道設(shè)計7.3主線設(shè)計7.4立交進出口設(shè)計7.5立交跨越構(gòu)造物設(shè)計8.1交通設(shè)施8.2照明設(shè)施8.3排水設(shè)施8.4收費設(shè)費結(jié)束語致謝參考文獻(xiàn)緒論研究現(xiàn)狀我國的立交工程具有十分悠久的歷史，可以追溯到公元前221年--公元前206年秦代修復(fù)的“復(fù)道〞，接著就是浙江紹興的八字橋，我國車行立交最早是從城市道路開始的。我國的立交開展目前雖然落后于國外，但仍在飛速開展。在我國，北京是立交最多的、開展速度最快的城市，截至1992年，北京已建成立交83座，其中長33km的二環(huán)線有30座，長48km的三環(huán)線有23座。立交形式多種多樣，千姿百態(tài)、形式多樣。除北京外，廣州是我國立交較多的城市。天津、重慶等均比擬早就開始修建立交。美國是立交出現(xiàn)較早、開展最快的國家，繼1928年修建第一座立交后，在全國范圍內(nèi)開始大規(guī)模修建立體交叉。截至1936年，公路立交已超過125座。至于其他國家，加拿大修建立體交叉，在時間上稍遲于美國，但也是開展較快的國家，同樣，德國也是立體交叉出現(xiàn)的較早的國家，始于20世紀(jì)30年代初期。但前蘇聯(lián)就相對較晚?？偟膩碚f，國外立交開展先于國內(nèi)，開展的比擬快，歐美興旺國家大城市路網(wǎng)骨架已經(jīng)根本定型，當(dāng)前很少有大規(guī)模的城市快速路建設(shè)，因而研究的重點已轉(zhuǎn)向快速路的智能交通控制方面，也是我國的開展必經(jīng)階段。研究背景及意義在道路開展早期，由于交通量和車速不大，道路相交采用平面交叉就能滿足交通需求。第一次世界大戰(zhàn)后，隨著汽車工業(yè)的迅速開展，交通量不斷增長，人們對平面交叉進行了改良了改良，如加寬交叉口車行道，保證交叉口視距，加大交叉口轉(zhuǎn)彎半徑以及設(shè)置各種專用的交通標(biāo)志。這些措施對改善交叉口的交通條件有一定的作用。但隨著交通量和行車速度的不斷提高，上述措施已不能滿足行車快速、平安、暢通的要求，平面交叉口交通流的交叉點，給交通帶來了很大的危險性。為了解決這些問題，在英國出現(xiàn)了人與自行車從道路下的地道通過的環(huán)形交叉口。隨著高速公路的出現(xiàn)以及干線公路的開展，提高道路交叉口的通行能力和確保行車平安就具有非常重要的意義。要保證車輛大量、快速、平安地通過交叉口，根本途徑是運用一種使交通流線在空間上實行別離的新的交叉形式----立體交叉。傳統(tǒng)的平面交叉口交通復(fù)雜，由于交通量較大容易出現(xiàn)交通堵塞，同時，平面交叉口一般存在沖突點，這樣使得發(fā)生交通事故的幾率很高。對快速路和主干路的十字相交互通的研究，使其在交通流量較大的地方仍然能夠快速平安的通行，既促進其開展又改善了交叉口的平安狀況?，F(xiàn)如今的立交依然存在以下問題：在經(jīng)濟方面投資巨大在土地占有量方面占地面積大在資源方面資源損耗巨大受周邊環(huán)境的限制我們在進行立交的研究時，依然要立足于上述問題進行設(shè)計。1.1立交類型立交的種類繁多，形式多樣，根據(jù)不同的分類方式可將其劃分為不同的類型，其分類方式如下：按相交路線的類型劃分〔1〕道路與道路的立交〔2〕道路與鐵路的立交〔3〕道路與大車道的立交〔1〕車行立交：有分隔式和混合式兩類〔2〕人行立交：有人行天橋和人行地道兩類按相交道路數(shù)劃分〔1〕兩路立交〔2〕三路立交〔3〕四路立交〔4〕多路立交〔1〕別離式立交〔2〕互通式立交按相交道路跨越方式劃分〔1〕上跨式立交〔2〕下穿式立交〔3〕半跨半穿式立交〔1〕完全立交型立交〔2〕立交型立交〔3〕平交型立交按立交的匝道形式劃分〔1〕定向式立交〔2〕半定向式立交〔3〕非定向式立交1.2比選原那么立交類型選擇是指立交規(guī)劃設(shè)計中具有全面指導(dǎo)意義的重要工作，其主要目的是：通過對立交可行的方案進行分析、研究和比擬，選出合理、適用的立交形式，選型時應(yīng)滿足如下要求：立交的形式首先應(yīng)與相交道路的性質(zhì)、任務(wù)和遠(yuǎn)景交通量相適應(yīng)。選用的立交形式必須與當(dāng)?shù)貤l件相適應(yīng)，即應(yīng)與立交所在地點的自然、地形、地物等環(huán)境相適應(yīng)。選型應(yīng)注意遠(yuǎn)近期結(jié)合，既要考慮近期交通要求，力圖減少投資費用，又要考慮遠(yuǎn)期交通開展，改建提高的需要和可能性。類型選擇應(yīng)從實際出發(fā)，充分考慮施工、養(yǎng)護及排水的要求，盡量采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝，以提高施工質(zhì)量、縮短工期、降低本錢。選型時要注意主次清楚、全面安排。選型定位相結(jié)合。形式選擇必須考慮是否收費的問題及所實行的收費制。城市道路上的立交，選型時應(yīng)考慮城市的特點，盡量少占地，少拆遷，少下挖，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，行車方向應(yīng)明確，充分考慮非機動車及行人的要求，并盡可能考慮在景觀和城市建筑協(xié)調(diào)等方面的要求。為了到達(dá)上述要求，在選型過程中還應(yīng)該遵循以下原那么：車道數(shù)和車道平衡的原那么一致性原那么立交形式多樣統(tǒng)一的原那么與環(huán)境協(xié)調(diào)的原那么1.3方案確定根據(jù)交通量的需要，設(shè)計了如下兩個方案：方案一：方案二：方案一與方案二的形式都差不多，設(shè)計前提均為有一側(cè)不能采用苜蓿葉形來解決所有方向的左直右順利通行。但相比擬來說，方案一比方案二更好：其一，方案一的形式更為美觀；其二，方案一比擬平安沒有沖突點；其三，雖然在占用土地資源來說方案二可能更好，但其匝道高程的設(shè)計更為復(fù)雜，也沒有方案一施工平安。所以，選定方案一為本次設(shè)計方案。2.設(shè)計要求2.1車流量的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)對于車流量的預(yù)測，這里運用的是按平均環(huán)比增長率來算的，使用公式如下：Q=Q1*〔1+N*K〕Q--------------------預(yù)測的交通量Q1-------------------設(shè)計交通量K--------------------后年相對于前一年的平均增長量相對于數(shù)據(jù)統(tǒng)計最近年份的平均增長率N--------------------設(shè)計年限在收集資料時，查閱到湖北統(tǒng)計局網(wǎng)站上武漢市最近十年的汽車保有量、交通量、國民生產(chǎn)總值、人口、人均國內(nèi)生產(chǎn)總值，如下列圖：由于每年交通流量的增長率在遞減，那么取最近五年的平均增長率來計算，計算得有?城市道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?查出規(guī)定值：快速路、主干路設(shè)計年限為20年。通過調(diào)查，交通量如下：交叉口進口進入交叉口頂峰小時車流量〔pcu/h〕直行左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)合計東12353543981987南11124274872026西9076125052024北12083892691866帶入K值及N可得預(yù)測交通量如下：預(yù)測年的交通量交叉口進口進入交叉口頂峰小時車流量〔pcu/h〕直行左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)合計東4446127414322382南4003153717537293西3265220318187286北4348140096867162.2車道數(shù)與設(shè)計速度快速路及主干道的車道數(shù)一般都根據(jù)通行能力與預(yù)測的交通量來計算。城市快速路通行能力，分為可能通行能力和設(shè)計通行能力。道路效勞水平分為A~F六個等級。設(shè)計通行能力等于可行通行能力乘以道路設(shè)計效勞水平的V/C比率。根據(jù)最新觀測、研究成果整理，快速路主線或匝道一條車道可能通行能力可采用下表所列數(shù)值：快速路一條車道通行能力車道位置快速路主線快速路匝道計算行車速度〔km/h〕6080100304050可能通行能力〔pcu/h〕200018001700170017501800快速路的效勞水平分為A~F六個等級，設(shè)計時，主線一般采用C級、匝道采用D級。有關(guān)效勞水平等級劃分情況根據(jù)?城市道路設(shè)計?上的劃分，見下表：快速路效勞水平分級標(biāo)準(zhǔn)效勞等級水平交通運行特征V/C比率車速〔km/h〕10080605040~30A自由流，行車自由度大B自由流，行車自由適中C接近自由流，車速可維持設(shè)計車速D行車自由受限制，車速有所下降E飽和車流，行車沒有自由度F擁塞狀態(tài)，強制車流-----取主線設(shè)計車速80km/h主線一條車道設(shè)計通行能力=0.75*1800=1350pcu/h快速路主線車道數(shù)=4348/1350=4右轉(zhuǎn)匝道車速取40km/h，左轉(zhuǎn)車道為30匝道一條車道設(shè)計通行能力=0.92*1750=1610pcu/h根據(jù)匝道交通量，可取匝道車道為兩條。主干道為地面道路，受公交?？俊⑿熊囁俣?、交叉口間距及信號燈綠信比等因素影響，屬于間斷性交通流，不能簡單按路段通行能力來評價，地面道路的路段通行能力按50km/h標(biāo)準(zhǔn)取1350pcu/h進行計算，車道數(shù)為單向三車道。2.3匝道的最小間距出入口間距應(yīng)能保證主線交通不受分合流交通的干擾，并分為分合流交通加、減速及轉(zhuǎn)換車道提供平安、可靠的道路幾何條件，出入口間距由變速車道長度、交織距離及平安距離組成。其最小間距應(yīng)滿足如下要求：出入口最小間距工程匝道組合出-出出-入入-入入-出主線計算行車速度1007602607601270806102106101020604601604607603.1立交主線的橫斷面設(shè)計一般要求城市快速路橫斷面分為整體平地式和高架別離式。本設(shè)計方案屬于高架別離式。高架別離式的快速機動車道由行車道、中間帶、兩側(cè)防撞墻以及緊急停車帶、變速車道、集散車道組成。城市快速路的寬度應(yīng)根據(jù)交通開展要求的通行能力、地形條件、城市其他設(shè)施布置的要求、城市遠(yuǎn)期開展等因素綜合考慮，最小值為40m，城市中心以50~60為宜，高架路上、下匝道、變速車道、集散車道等應(yīng)另外預(yù)留寬度。在快速路紅線與建筑紅線之間應(yīng)該保存一定的距離。二、車行道城市快速路的車道數(shù)根據(jù)交通開展預(yù)測的交通量與道路的通行能力的關(guān)系來確定的車行道寬度和緊急停車帶寬度以及路緣帶寬度之和。主路一條車道寬度一般采用3.75m，當(dāng)城市中心市區(qū)以小車為主時，可將車行道設(shè)為3.5m，大、小混行車道為3.75m，路緣帶寬度均為0.5m，兩側(cè)防撞墻寬0.5m.在這里的以行駛小車為主的4車道快速路，設(shè)兩條3.5m小車道，兩條3.75m混行車道。當(dāng)快速路出入間距無法滿足車輛交織以及加減速要求規(guī)定時，應(yīng)增設(shè)集散車道。這里不設(shè)集散車道。變速車道變速車道設(shè)在快速路出、入口銜接路段，與輔路或匝道相連。變速車道宜為單車道，寬度與直行方向主路車道寬度相同，自干道的路緣帶算起，這里取寬度為3.75m，布設(shè)形式為平行式。為保證快速路通行能力及行車平安，四車道的快速路應(yīng)設(shè)2.5m寬連續(xù)或不連續(xù)的緊急停車帶，這里設(shè)為連續(xù)的緊急停車道。分車道快速路上、下行快速機動車道之間必須設(shè)中間帶予以分隔?？焖俾返闹虚g分隔帶由中央分隔帶及行車方向兩左側(cè)路緣帶組成。為保證快速路機動車的速度及行車平安，中間帶宜大于3m，即中央分隔帶大于2m，兩側(cè)路緣帶各位0.5m。3.2匝道的橫斷面設(shè)計設(shè)計匝道有左轉(zhuǎn)匝道和右轉(zhuǎn)匝道，左轉(zhuǎn)匝道為環(huán)形匝道，設(shè)為單車道單向匝道，寬度為6.25m，右轉(zhuǎn)匝道為雙車道，每條車道寬3.5m，路緣帶為0.5m。3.3城市主干道的橫斷面設(shè)計城市道路的橫斷面是由橫斷面設(shè)計線和地面線構(gòu)成。設(shè)計線包括機動車道、非機動車道、分隔帶、路側(cè)帶等。根據(jù)車行道的分隔情況，城市道路常劃分為單幅路、雙幅路、三幅路、四幅路以及不對稱路幅，本設(shè)計中采用的是雙幅路。?城市道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?〔CJJ〕規(guī)定的機動車車道寬度如下：車型及行駛狀態(tài)計算行車速度〔KM/h〕車道寬度〔m〕大、小汽車混行>=40小型汽車專用線-公共汽車?？空?由于設(shè)計車速為50KM/h，大小汽車混行，那么每一車道寬度定為3.75m，有三車道。城市道路與公路不一樣，通常不設(shè)路肩，這里為了節(jié)約用地，不設(shè)路肩。中間帶由兩條左側(cè)路緣帶和中央分隔帶組成。?城市道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?〔CJJ37〕規(guī)定中間帶的最小寬度為2.0-3.0m，左側(cè)路緣帶常用寬度為0.25m或0.50m。這里，同樣取中央分隔帶為2.0m，路緣帶為0.50m.為了有利于路面橫向排水，將里面做成中央高兩邊低的拱形，稱為路拱。城市快速路和城市主干道，由于其路面較寬，迅速排除路面水尤為重要，所以當(dāng)此類道路處于降雨強度較大的地區(qū)時路拱橫坡度應(yīng)采取最大值。路面類型路拱橫坡度〔%〕路面類型路拱橫坡度〔%〕水泥混凝土、瀝青混凝土路面碎、礫石等粒料路面其他黑色路面、整齊石塊低級路面半整齊石塊、不整齊石塊這里快速路與城市主干道均取1.5%。超高為了減小車輛在曲線路段上行駛所產(chǎn)生的離心力，將路面做成外側(cè)高內(nèi)側(cè)低的單向橫坡度的形式成為超高?城市道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?〔CJJ37〕規(guī)定的最大超高橫坡度比公路小，為2%-6%此外，當(dāng)圓曲線半徑足夠大時，那么可不設(shè)超高，而采用雙坡路拱斷面形式，這時位于圓曲線外側(cè)的路面橫坡常被稱為“反超高〞。4.1立交匝道的平面設(shè)計道路平面設(shè)計，是根據(jù)汽車行駛的力學(xué)性質(zhì)和行駛軌跡要求，合理地確定平面線形三要素的幾何參數(shù)，保持線形的連續(xù)性和均衡性，并注意使線形與地形、地物、環(huán)境和景觀等協(xié)調(diào)。平面線形要素有直線、圓曲線和緩和曲線，其具體參數(shù)確實定與設(shè)計車速有關(guān)。本立交為對稱結(jié)構(gòu)，已經(jīng)給所有匝道編好號，其中1、2、3、4為右轉(zhuǎn)匝道，5、6、7、8為左轉(zhuǎn)匝道，這里采用的是平行式的匝道出入口方式，其進入匝道之前通過減速車道減速，那么其設(shè)計車速右轉(zhuǎn)為40km/h，左轉(zhuǎn)車道為30km/h。一、右轉(zhuǎn)匝道1號匝道中線為直線，這里先計算高架橋與匝道連接的緩和曲線。假設(shè)超高為1.5%，速度為40km/h，計算過程如下：圓曲線半徑有以下公式求得：R=V^2/127(u+i)V------------------行駛速度，這里取40km/hu------------------橫向力系數(shù)，橫向力系數(shù)的存在對行車產(chǎn)生種種不利影響，u越大越不利，一般在0.10--0.16，這里取城市常用橫向力系數(shù)0.067，計算得出R=200m.滿足設(shè)超高推薦最小半徑。幾何算法進行校核：T=Rtan(α/2)L=π/180°*αRE=R(SEC(α/2)-1)J=2T-LT-----------切線長〔m〕L-----------曲線長〔m〕J------------超距或校正值〔m〕E----------外距〔m〕R----------圓曲線半徑〔m〕α-----------轉(zhuǎn)角〔°〕，這里取45°取上面計算所得R=200m，α=45°，計算出T=83m,L=157m,E=16m,J=9mR=T/tan(α/2)=201m>200m,可行。綜上所得，該匝道可取超高為1.5%。取半徑為200m，其他要素如上所示。當(dāng)設(shè)計車速V>=60km/h時，直線的最小長度宜滿足以下要求：同向曲線間的直線最小長度〔m〕宜>=6V，最大長度一般不大于20V。對V<=40km/h的低速路段，可參考執(zhí)行。這里取為400m。二、左轉(zhuǎn)匝道按上訴公式，設(shè)計車速取30km/h,其他數(shù)據(jù)不變，算出R=86m，取整為90m，符合設(shè)超高推薦半徑85m。由于其不存在不設(shè)緩和曲線的最小半徑，那么可不設(shè)緩和曲線。5號匝道為270°度圓周。三、同相位匝道校核°=236<200+83=283m，那么兩匝道不相交且有一定的距離。4.2立交主線的平面設(shè)計1.變速車道長度變速車道由漸變段與加、減速車道組成，3.1立交主線的平面設(shè)計道路平面設(shè)計，是根據(jù)汽車行駛的力學(xué)性質(zhì)和行駛軌跡要求，合理地確定平面線形三要素的幾何參數(shù)，保持線形的連續(xù)性和均衡性，并注意使線形與地形、地物、環(huán)境和景觀等協(xié)調(diào)。平面線形要素有直線、圓曲線和緩和曲線，其具體參數(shù)確實定與設(shè)計車速有關(guān)。主線超高設(shè)計主線的超高與設(shè)計車速有關(guān)，查閱?城市道路設(shè)計?中快速路圓曲線的超高最大值如下表：計算行車速度〔km/h〕1008060最大超高〔%〕654快速路的設(shè)計車速為80km/h，那么取超高不得超高5%。主線圓曲線設(shè)計圓曲線半徑有以下公式求得：R=V^2/127(u+i)V------------------行駛速度，這里取80km/hu------------------橫向力系數(shù)，計算得出R取整數(shù)為700m，滿足?城市道路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計?中的設(shè)超高推薦最小半徑400。三、曲線設(shè)計曲線幾何元素計算公式如下：內(nèi)移值：p=Ls^2/24R-Ls^4/(2384*R^3)(m)切線增長值：q=Ls/2-Ls^3/240*R^2(m)緩和曲線角：β=Ls*180°/2Rπ(°)切線長：T=(R+p)tanα/2+q(m)平曲線長:L=Rαπ/180°+Ls(m