石家庄铁道大学毕业设计1第 1 章 绪论1.1 立体交叉的发展上世纪 20 年代初，新建城市中构思采用多层、空间交叉的高效快速交通系 ，就已在国外提出并建成美国在上世纪 20 年代就开始修建立体交叉，1928 年美国在新泽西州的两条道路交叉处修建了世界上第一座公路立体交叉该立体交叉为全苜蓿叶式，平均每昼夜通过的交通量达到 62500 辆，高峰小时交通量达 6074 辆1930 年又在芝加哥建成了第一座拱式立体交叉桥，到 1936 年已建成 125 座立体交叉桥1931年到 1935 年，瑞士在斯德哥尔摩建成了著名的斯鲁先立体交叉，该立体交叉采用了 3个小环道的部分苜蓿叶式立交解决交通问题德国自第二次世界大战之前即开始修建高速公路，战后继续修建，其标准和质量之高是举世闻名的，由于高速公路是不收费的，因此，从 1935 年开始修建了大量的苜蓿叶式或部分苜蓿叶式立体交叉，这种立交只需修建一座跨线构造物，匝道可以用土方填筑，降低了造价，而且适宜于分期修建，使部分苜蓿叶式立体交叉易于改建为全苜蓿叶式立体交叉1936 年，加拿大在安大略省别尔里格顿城附近的公路上建成第一座三路喇叭式立体交叉，1937 年在克列奇特港城附近的米德尔-鲁乌德公里与 10 号干线公路相交处修建了一座全苜蓿叶式立体交叉，1938 年又在阿尔里格顿城附近建成了第一座四路环形立体交叉。
二次世界大战后，随着汽车保有量的急剧增加，人类活动时空观的转变，要求运输方式的快速化，使高速公路应运而生由于传统的平面交叉不能适应高速公路特性的要求，代之而起的是空间立体交叉的交通分配模式上世纪 50 年代中期开始，美、英、法、德和日本等国开始大量修建高速公路，立体交叉向多层化方向发展进入 60 年代，澳大利亚、西班牙、墨西哥、加拿大、捷克斯洛伐克、南斯拉夫以及一些发展中国家也加入了大量修建立体交叉的行列到目前，各国陆续修建了大量的立体交叉，并逐步地形成了不同的特色和风格比如，美国国土辽阔，立交形式众多，日本国土狭窄，近 70%的立交形式是喇叭形或组合喇叭形；英国则以环形立交为主，特别是小环岛立交国外立体交叉正向着多层定向式方向发展，比如 X 形定向匝道立体交叉相对来看，我国修建立体交叉起步较晚，首先是从解决城市道路交叉口的交通问题开始的1955 年武汉在滨江路上建成了第一座部分苜蓿叶式立体交叉，1956 年，北京开始在京密引水工程滨河路上修建第三座部分苜蓿叶式立体交叉1964 年，广州市在大北路修建成第一座双层环形立体交叉，该立交在 1986 年有改建为三层环形立体交石家庄铁道大学毕业设计2叉。
从上世纪 70 年代初开始，北京市在二环路上先后修建了十几座立体交叉，例如，西直门三层环形立交、二环路上的建国门立交和复兴门立交进入 80 年代后，随着我国改革开放政策的步步深入，经济的快速增长，全国各地纷纷修建高速公路和环城高速公路，1984 年 12 月动工、1988 年 10 月建成通车的沪嘉高速公路，是我国大陆第一条最早建成通车的高速公路1984 年 6 月动工、1990 年 8 月建成通车的沈大高速公路，长 375km，为我国大陆第一条最长的高速公路到 1998 年，我国高速公路通车里程已达 6258km，在这些公路上修建了大量的立体交叉北京市三元立体交叉、沈大高速公路大石桥立体交叉、天津中环线中山门立体交叉、广州市区庄四层环形立体交叉、大连市萨大路立体交叉、鞍山市解放路立体交叉、北京市四元立体交叉，以及上海延安中路立体交叉、延安西路立体交叉、浦东新区龙阳路立体交叉和罗山路立体交叉等都是我国立体交叉高水平发展的典范我国立体交叉的规划与设计，尽管起步较晚，但发展速度是举世瞩目的从整体来看，立体交叉正在向形式简洁、功能齐全、线路平顺、流畅美观、施工方便方向发展要求跨线构造物材料轻质、高强、便于连接。
规划设计将全面合理利用智能型 CAD 技术向全自动化方向发展线性设计向灵活、方便的曲线型设计方法转变施工向快速简便、工业化制造的方向发展这些方向将是我国立体交叉发展的趋势1.2 立体交叉的作用、组成及特征立体交叉的作用、组成及特征是了解立交桥最基本元素，做设计的最重要的首先应该从最基本的开始1.2.1 作用立体交叉是两条或多条路线，在不同平面上相互交叉的连接人工构造物互通式立体交叉两条道路在不同平面上相互交叉，并用匝道连接起来的人工构造物它的作用1）保证交通安全立体交叉实现了线路上的空间分离，消除或大大减少了交通流线之间的相互干扰，保证车辆的流畅，安全行驶，大大降低了交通事故2）提高行车速度，减少时间延误车辆通过平面交叉路口，受到交叉口红绿灯控制、停车等候及其他侧向干扰，延误较长，行车速度较慢当修建了立体交叉后，实现了各向交通流线空间分离，消除了信号控制，减少城市道路上，减少了侧向影响，提高行车速度，大大减少了交叉口石家庄铁道大学毕业设计3的延误时间3）大大提高了交叉口通行能力立体交叉设置了独立的单向转弯匝道和直行车道，是通行能力大大提高，发挥了道路的运输的效益1.2.2 组成互通式立体交叉分为主体交叉部分和附属部分。
1）主体部分：包括跨线构造物、主线、匝道1）跨线构造物主要有跨线桥和跨线地道两种，是实现交通六线空间分离的设施，形成立交的基础；（2）主线是指相交道路的直行车道，有上线和下线之分；（3）匝道是指供相交道路转弯车辆转向使用的连接车道它使空间分离的两条主线相互连接，形成互通式结构有匝道的成为互通式立交；（4）变速车道：公车辆出入主线或交叉线之前减速或加速的路段当被交叉公路或道路等级较低，其计算车速与匝道计算车速接近时，可不是变速车道；（5）过渡段：是变速车道于主线顺势衔接渐变过渡的路段2）附属部分：包括出口、入口、变速车道、集散车道、三角地带及立交范围内其他一切附属设施1.2.3 特征1）位置重要，功能明确城市道路立交用地限制较严，往往采用非标准立交；城市道路立体交叉受地上地下各种建筑物和管线影响大而且确保车辆快速、安全、通常行驶发挥重要作用2）规模庞大，造价昂贵立体交叉占地较多、结构尸体庞大、投资费用高3）工程复杂，形式多样立体交叉桥与匝道的布置灵活多变，加上立体交叉地形和环境的复杂性，使得立交多变，类型复杂，适应不同的交通特点和需要4）区域制约，设计灵活立交工程还具有很强的区域性它的形式、规模、造型以及结构尺寸等受到区域的特性、经济、地形地物及其它环境条件制约，如何紧密结合区域条件，做好立交规划和设计具有重要意义。
石家庄铁道大学毕业设计45）城市立交与公路立交的却别城市道路立交比公路立交排水系统更为复杂，城市道路立交设计需考虑施工时，在狭小的场地条件下维持还原有的交通功能；城市立交比公路立交更为重视绿化，公路立交计算车速比城市立交车速要高1.3 立体交叉的设计资料与步骤1.3.1 设计资料在立体交叉设计之前，应通过实地勘测和调查，收集下列所设计资料：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、面积、层高、地上及地下的各种柱和管线；调查并收集用地发展规划等资料2）交通资料：调查并收集个转弯及直行交通量，交通组成，推算远景交通量，制作交通量流量流向图或表，调查并收集非机动车辆和行人流量等3）道路资料：调查相交的道路等级、平纵面线性、横断面形式和尺寸；相交道路交角、控制坐标和标高；路面类型及厚度；确定道路净高、设计荷载、计算行车速度及平纵横技术指标等4）排水资料：收集立交所在区域的排水系统、现状和规划；调查各种管渠的位置、埋深和尺寸等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）其他资料：调查取土、弃土和材料来源；施工单位、施工季节、工期、交通组织和安全等方面的资料。
1.3.2 设计步骤1）立交区资料调查与收集；2）初拟方案；一般先在地形图上绘制出各种可能的立交方案方案应能满足基本设计要求、符合立交所在地点的地形条件及有关规定3）方案对比；对拟定方案进行初步分析比较，选出可比方案在进一步进行深入比较在1：1000 或 1：2000 地形图上，绘出各种可比方案，完成初步的平、纵面设计、桥跨方案布置和概略工程量计算，做出个方案比较表，采用不同的比较方法，全面评比选石家庄铁道大学毕业设计5出最佳方案4）详细测量；按采用方案实地放线进行详细测量和资料调查，收集平、纵、横设计、桥跨设计等所需资料5）施工图设计；包括平面设计、纵面设计、横断面设计，结构设计附属设施设计以及预算编制等完成立交全部施工图标资料，并编制工程预算1.4 立交规划和布置条件一般而言，国内外公路公交的布置，主要根据相交公路的性质和等级而定交规划是一项重要的工作，是立交设计基础也是准备工作中最重要的一项工作之一，所以做好立交桥规划和布置条件对后期的工作至关重要1.4.1 规划内容立交规划是一项重要的工作，是立交设计基础其主要内容：（1）立交设置依据；（2）交叉口交通量调查、预测、计算和分配；（3）立交设置与否的判断；（4）立交位置、间距或设置数目的确定；（5）立交规模、立交分类及分级、立交类型的初步确定；（6）立交设置原则，等等。
1.4.2 规划任务立交规划是为了完成立交的前期工作，为下阶段的方案设计和初步设计提供依据1.4.3 规划成果1）交通量的大小及分布；2）立交的具体位置；3）立交的等级及立交的基本类型；4）其他相关的技术资料石家庄铁道大学毕业设计61.4.4 布置条件一般而言，国内外公路公交的布置，主要根据相交公路的性质和等级而定我国《公里路线设计规范》规定1）高速公路同其他各级公路相交，必须立体交叉；（2）一级公路同其他公路交叉，应尽量采用立体交叉；（3）汽车专用公路间相互交叉，以及汽车专用公路同交通繁忙的一般公路相交，应设置立体交叉；（4）高速公路、一级公路同交通重要的港口、机场、车站和旅游圣地的公路相交，应该设置立体交叉；（5）高速公路、一级公路同通往交通源的支线起点相交，应设置立体交叉；（6）设置互通式立体交叉，应根据交通量、远景规划及其在路网中的作用，并结合地形、用地条件、投资等因素加以确定等等石家庄铁道大学毕业设计7第 2 章 总体设计2.1 概述互通式立交桥修建目的：为了解决城市交通拥挤，实现道路顺畅设计结果：通过空间车辆分类、分离实现交通通顺互通式立交桥主要有以下三大类：（1）三枝交叉互通式立交桥，包括喇叭型互通式立交桥和定向型互通式立交桥；（2）四枝交叉互通式立交桥，包括菱形互通式立交桥、不完全的苜蓿叶型互通式立交桥；完全的苜蓿叶型互通式立交桥和定向型互通式立交桥；（3）多枝交叉的互通式立交桥。
互通式立交桥的通行方法：①苜蓿叶型立交桥通行方法：通过苜蓿叶型立交桥时，直行车辆按照原方向行驶，右转弯车辆通过右侧匝道行驶左转弯车辆必须直行通过立交桥，然后转进入匝道再右转 270 度②环型立交桥通行方法：通过环型立交桥时，除下层路线的直行车辆可以按照原方向行驶以外，其他车辆都必须开上环道，绕行选择去向2.2 工程背景河北省邯郸市某互通式立交桥2.2.1 原始资料河北省邯郸市位于“凸”型地形的两条主干道（双向 6 车道，柔性路面结构一条为南北向，一条为东西向）形成“十”字交叉口，交叉口中的交叉点处的标高为100.08m，南北向的道路从交叉点往外为 4%的下坡，长度为 437.5m；东西向的道路从交叉口往外为 5%的下坡，长度为 350m两条道路的横坡均为 3%，由于平面交叉口不适应城市交通需要，拟改建互通式立交，基本资料见下图 2-1 主线标准横断面（单位：m）石家庄铁道大学毕业设计8（1）交通量组成：据统计该“十”字交叉口各路口断面高峰小时交通量为汽车7500 辆，自行车 1500 辆，行人 1200 人，左右转弯的交通量各占 20%；（2）主线双向六车道，主线横断面为四幅路，其横断面尺寸如图 2-1；中间带为 2m，机动车道路缘带宽为 0.。