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1、 城市立交桥设计中的几个问题分析 Summary:目前，随着城市机动车数量的急剧增加，交通拥堵、交通混乱现象在各大城市愈加严重，不仅日益制约着城市经济的可持续发展，而且给人们的工作、生活带来了严重的不便。在交通拥堵现象中，最严重的拥堵通常发生在道路交叉口上。因此，在交通繁忙的交叉口兴建立交桥成为了必要的解决手段。本文论述了设计立交桥过程中,常被设计人员忽视的技术问题,这些问题对立交桥的技术指标、运行安全性、交通功能的发挥有非常重要的影响。Keys:城市立交桥；平面设计；纵断面设计；横断面设计Urbanflyoverdesignseveralproblemsintheanalysis(LiHao
2、chongqingdesigninstitute400015)Abstract:atpresent,withtherapidincreaseofvehiclenumbercity,trafficjams,trafficchaosphenomenoninthemajorcitiesincreasinglyserious,notonlytobeincreasinglyrestrictsthesustainabledevelopmentoftheeconomyofthecity,andforpeoplesworkandlifehasbroughtseriousinconvenience.Inthet
3、rafficjamsphenomenon,themostseriouscongestionoftenoccursintheroadintersection.Therefore,inthebusytrafficintersectionbuildingflyoverbecamenecessarymeanstosolve.Thispaperdiscussesthedesignflyoverprocess,areoftendesignpersonnelneglectthetechnicalproblems,andtheseproblemsinoverpasstechnicalindex,operati
4、onsafety,trafficfunctionplayhasaveryimportantinfluence.Keywords:thecityoverpass,Planedesign;Profiledesign;Cross-sectionaldesign0引言目前，随着城市机动车数量的急剧增加，交通拥堵、交通混乱现象在各大城市愈加严重，不仅日益制约着城市经济的可持续发展，而且给人们的工作、生活带来了严重的不便。本文主要针对立交工程设计中容易被忽视的盲点问题,提出设计思路和解决办法,以免立交工程建成投入使用后存在后患。因为立交桥工程是永久性工程,一旦设计和建设完工,将永久发挥作用,若存在隐患问题
5、,立交改造工作是极为困难的。1立交桥型式选择中的盲点问题不同的交叉口有不同的型式，新建道路交叉口与改建道路交叉口也有不同的型式，同一交叉口由不同的设计人员设计也有不同的型式，没有一个固定的模式，也不是简单的大而全。立交型式选择的目的是为了提高行车效率,适应交通量需求和达到行车速度指标,并要与环境相协调。立交选型主要考虑的因素有:交通功能、地区路网规划、工程经济性、市容环境和场地自然条件。往往是其中一种或几种因素起控制作用,控制因素不一样,产生的立交型式也不一样。1.1立交造型问题立交桥型式较多，建设条件各不一样，其设计型式也较多。最为常见的立交有菱形立交、环形立交、蝶式立交、苜蓿叶立交、蜗轮形
6、立交、喇叭形立交、双子叶式立交等。目前,设计人员往往喜欢选用这些立交型式的变种或组合式立交,每一座立交均被认为是一座_建筑创作作品,建筑创作呈现多样性,当然是一件好事。然而,我们不能片面追求造型,特别是片面追求立交布局的对称美,而忽视有效利用地形、地势和地物等因素,忽视与周边环境的协调配合。我们认为,立交造型顺地势而布局,不但造型别致,而且经济性好。虽说有的立交造型异样,但如果通过立交绿化、景观和标志标线等附属设施的设计和配合,同样能使立交造型优美,与环境融为一体,相得益彰。1.2右进右出问题我国交通运行体制为右行制,对于单向3个车道道路,最内侧车道(靠道路中心线一侧车道)为超车道,行驶车速较
7、高;中间车道为行车道,其车道上车辆行驶车速一般为设计车速的0.9倍;最外侧车道一般为重型车行驶车道,该车道行驶速度较设计车速低。我们又知,重型车质量重、惯性大、车速低,从一个车道移位至另一个车道,比小型车困难,耗时多,易干扰车道上其它车辆行驶。因此,立交匝道的出口和入口宜考虑方便重型车行驶要求,因此,最理想的匝道出入口为右进右出。如果立交布置极为困难,难以避免采用左出或左进匝道,则要设置合理长度的变速车道,并且要在出入口处和之前有警告标志和指路标志,防止内侧车道驾驶者走错路线。2立交桥平面设计中的盲点问题2.1前后段曲线指标配合问题立交桥中主线的曲线技术指标和前后段曲线指标的配合,往往不成问题
8、,但匝道线经常遇到S形、C形、卵形以及突形等,前后段圆弧曲线半径相差不宜过大。对于卵形曲线:对于C形曲线:式中符号意义同上。除了考虑前后段曲线参数指标配合以外,每段圆弧曲线最小半径、最小长度和缓和曲线最小长度均要满足规定的技术指标要求。例如,缓和曲线段一般同时作为超高横坡变化段,或者兼作道路加宽渐变段,超高横坡变化有渐变率规定要求,见表1。因此,缓和曲线长度要满足渐变率要求。表1超高横坡渐变率匝道行车速度(km/h)绕边缘旋转绕中线旋转601/1251/175501/1101/160401/1001/150301/751/125201/501/1002.2匝道上曲率半径与车辆行驶特性配合问题一
9、般而言,匝道上车辆的行驶速度由大到小再到大变化,与之相应,匝道的曲率半径也应该由大到小再到大变化。因此,以典型的苜蓿叶匝道(环圈式匝道)为例,不能设置为单曲线,最好能将之设置为分合流点处半径较大,中间段半径较小的复曲线,或设置为水滴形,或设置为卵形曲线,不但匝道线形优美,视觉感受好,更重要的是符合车辆行驶轨道特性要求。对于出口匝道的分流点,应设置较大的平曲线半径和回旋曲线参数值,见表2。表2分流点的曲率半径和回旋曲线参数主线计算行车速度(km/h)分流点行驶速度(km/h)分流点最小曲率半径分流点回旋曲线参数A12060(80)250(400)90(160)100552007080501706
10、06040100502.3匝道端口形式选择问题匝道端口分为驶离主线的出口端和驶入主线的入口端两类,每一类端口又分为平行式和斜行式(又称直接式)两种形式。平行式端口和斜行式端口各有其优缺点,平行式的优点为视觉感观明显,易于驾驶者识别,缺点是由主线驶入匝道或由匝道驶入主线,行驶轨道为小S弯。斜行式的优点是车辆行驶直接、便捷,缺点是不易被识别。匝道端口最好设置在顺直主线路段或大半径主线路段,通视条件要好,并易尽早被识别。尽量避免在小半径的内侧或陡坡段下坡不远处设置驶出道口,前者行驶不安全,后者经常让驾驶员来不及识别驶出道口就开过头。当主线曲线半径较小(R250m,在曲线内侧或外侧均不太适宜设置驶出道
11、口,若非得设,则宜采用平行式驶出道口,不宜用斜行式驶出道口。如图1所示,在内侧或外侧设置斜行式驶出道口,一来减速车道线布不下,二来对于图2(a)情况,端口处由主线横坡调整到反方向的匝道横坡较为困难,另外,主线上车辆有顺着驶出匝道走错路线的可能性。(a)主线外侧直接式驶出道口图(b)主线内侧直接式驶出道口图图1主线曲线段驶出道口示意图同理,驶入道口设在小半径主线内侧或外侧,也宜采用平行式驶入道口。2.4构筑物后设置驶出道口构筑物后设置驶出道口的典型实例是三肢喇叭形立交,见图2所示,BA左转是D点下穿AC线后实现,D处的构筑物可能是箱涵,也可能是跨线桥,该构筑物对BA向车辆来说是“暗室”,若BD为
12、直线,且正交于AC,则车辆顺直快速驶过“暗室”后,突然小半径转弯,驾驶员会感到很突然,来不及转动方向盘而撞入护栏。因此,BD线不宜为直线,宜为大半径曲线,也不宜与AC线正交,大半径线与小半径线间用卵形线相连,这样,驾驶员驶入“暗室”之前就已转动了方向盘,便于顺利驶入小半径轨道。如图3所示,由主线BD转向至主线CA,设置苜蓿叶左转匝道BA是常见的一种形式,基于上述同样理由,设计时宜注意的问题有:(1)CA主线下桥墩间距应满足BA左转车辆视觉要求;(2)减速车道三角渐变段下宜设置在构筑物E之前;(3)在三角渐变段之前提前设置左转弯指路标志。图2典型肢喇叭形立交示意图图3典型左转苜蓿叶匝道设计示意图
13、3.立交桥纵断面设计中的盲点问题3.1匝道纵线起伏和极限纵坡问题设计匝道纵断面线时,尽量保持纵断面平缓,最好只有一次起伏,避免多次起伏。但设计立交匝道时,经常碰到匝道驶出主线后又分岔,一为左转匝道,另一为右转匝道,两匝道因在分岔处纵坡应需保持一致,常常使得有的匝道纵向起伏不止一次,这种匝道的行驶舒适性欠佳。实在无法避免多次起伏时,可以通过如下方法改善行驶舒适性,其一,可以适当在远处设置驶出道口,拉长匝道,使得纵坡平缓;其二,驶出匝道又分岔之前就将两条匝道分离为互为独立的两条匝道。匝道需克服上、下线的高差,往往需设置较大的纵坡,但尽量避免选用规范规定的极限最大纵坡,可选用一般最大纵坡值。若处于小
14、平曲半径匝道段,应计算合成纵坡是否满足要求,否则需提高匝道平曲线技术指标,拉长匝道,使匝道纵坡值调整到合理值之内。3.2匝道端口处纵坡处理匝道的起、终点必须与主线平顺连接,分岔之前和合流之后匝道的竖向标高应与主线保持一致。匝道的竖曲线应设在分岔之后和合流之前的匝道上。匝道起点、终点的标高应由主线相应桩号的设计标高,由主线横坡推算得到。对于匝道曲线与主线曲线相反的端v口,超高横坡方向相反,匝道在端口处的标高应根据主线超高横坡渐变规律推算得到,端口还应作详细的竖向设计。如果匝道的起、终点位于主线竖曲线上,一般来说主线竖曲线半径较大,匝道标高仍可由主线竖曲线标高和横坡推算得到,分岔之后或合流点之前的
15、匝道纵坡和标高应符合端口平顺与主线衔接的原则。4.立交桥横断面设计中的盲点问题4.1合理取用匝道超高横坡问题匝道的设计行驶车速取决于主线的设计车速,一般取用主线设计车速的0.50.7倍。选定匝道平曲线半径,主要考虑两个方面的因素,分别是匝道设计车速和超高横坡。设计和使用经验表明,匝道的超高横坡不宜取得太大,一般取用2%6%,最好取用2%,特别是对于城市立交,若取用大值,因交通流量大,匝道上行驶车速低或出现停车等候情况,此时正巧碰到冰雪天气,会发生侧滑等安全性事故。反映平曲线半径(R)、设计车速(v)和超高横坡(i)三者关系的关系式为:式中,f为横向力系数,f取用值0.15时,较为理想。城市立交匝道的设计车速常用值为30、35、40km/h,则由上式得到,超高横坡取用2%时,计算结果见表3。表3匝道取用半径常见值匝道设计车速(km/h)匝道最小半径(m)3054.53574.24096.94.2线型平纵横组合问题匝道平纵横线形组合设计的基本要求是使匝道立体线形平顺,无扭曲突变,行车安全舒适、路容美观。设计时要注意如下问题。(1)纵坡最高点不应是平曲线的切点或反向曲线拐点,对于陡纵坡,更应注意。调整的措施可以是移动平曲线切点(通过改变平曲线半径)、移动纵坡点最高点,适当拉长凸型竖曲线长度增大视距。(2)超高横坡的渐变满足最小渐变率要求,尽量少用连续S弯曲线,
