1、目 录1.工程概况及交通资料分析 .11.1 工程概况 .11.2 交通资料分析 .12.主要设计指标的设计 32.1 计算行车速度 .32.2 桥下净空 .42.3 路基和车道的宽度 .43.立体方案的设计43 .1 立交方案设计与比选44. . 立交平面线形设计74 .1 主线和被交线的平面线形设计74 .2 变速车道和辅助车道的设计84 .3 匝道平曲线的设计计算85.立体交叉的纵断面设计 .125.1 主线的纵断面设计 .125.2 匝道纵断面设计 126.立体交叉的横断面设计 .136.1 主线和被交线的横断面 136.2 匝道横断面 137.交叉口连接部设计 .148.施工详图的绘
2、制 .149.课程设计心得体会 .14参考文献.151城市道路与立体交叉课程设计1.工程概况及交通资料分析1.1 工程概况该立交工程是黄陵至延安高速公路上的一个工程，位于三十铺至河庄坪段，处于一条双向四车道的高速公路与另一条已经通车的双向四车道的一级公路的交叉路口处，为了确保车辆在两条公路之间能自由流畅转换和安全行驶，要求该立交设计成互通式立体交叉，并且在立体交叉的范围内不设置收费站。被交线是早已通车的绕城一级公路，交通量大，且在立交范围内路基填土较高，因此，应采用主线下穿的形式，并且依据地势和设计的要求，应当把该立交设计成互通式三肢立交。1.2 交通资料分析该立交工程是一条高速公路与另一条已
3、经通车的双向四车道的一级公路相交，通过对该地区的交通量进行调查，并结合该地区的交通量资料，特别是已经通车的四车道的一级公路的设计资料中的交通量的设计和远景交通量的预测和推算，整理出该地区的基年交通量，并通过该基年交通量来推算远景交通量。具体的推算，我采用了增长率法： 10()ndN式中： 远景设计年平均日交通量（辆/日） ；dN起始年平均日交通量（辆/日） ，包括现有交通量和道路建成后从其0他道路吸引过来的交通量；年平均增长率；远景设计年限。n交叉口现状流量流向资料（AADT） 表 1-1东 南 西东 0 4500 30500南 7000 0 5000西 25000 16000 0令 =5%，
4、设计年限（远景）为 20 年。由公式 计算远景年限交通量。10()ndN交 叉出 口交 叉进 口城市与立体交叉2依据路网交通量分配预测结果，得到 2027 年该交叉口的年平均日交通量。交叉进出口交通量（AADT） 表 1-2东 南 西进口 37000 14000 38000出口 29000 16000 365002027 年交叉口流量流向资料（AADT ） 表 1-3东 南 西东 0 10201 75408南 20136 0 10201西 50438 36101 02027 年交叉进出口交通量（AADT） 表 1-4东 南 西进口 86016 30401 86016出口 70810 44989
5、 86003根据工程可行性研究报告和交通量预测资料，该立交 2007 年和 2027 年折合成小客车的设计小时交通量即设计小时交通量与年平均日交通量（AADT）的比值分布，设计小时交通量系数 10%。小时交通量分布如表 1-5 和图 1-1 所示： 2027 年立交转弯交通量 表 1-5左转 直行 右转进口位置AADT（辆/日）设计小时交通量（辆/时）AADT（辆/日）设计小时交通量（辆/时）AADT（辆/日）设计小时交通量（辆/时）东 10201 1021 76108 7671 0 0南 12595 1194 0 0 20163 2012西 0 0 36122 3538 50438 5044
6、交 叉出 口交 叉进 口3年年图 1-1 互通式立交交通量分布图（单位：辆/小时）2.主要设计指标的设计2.1 计算行车速度匝道的计算行车速度主要是根据立交的等级、转弯交通量的大小以及用地和建设费用等条件选定。（1）满足最佳车速要求；（2）按匝道的不同形式选用；（3）考虑匝道的交通组织；城市与立体交叉4综合以上的资料和信息，最终采用匝道的设计速度为 60 。/kmh2.2 桥下净空按照高速公路的设计规范的规定，机动车辆采用 5.0m，同时，考虑各个匝道的和主线的纵断面设计，还要定出立交的交叉口处桥面的标高，在这里，经过查阅相关的资料和标准，立交桥的主梁大多采用空心箱形梁或 T 形，梁高一般采用
7、1.20m，加上桥面的铺装，上桥面的标高和该交叉处的下面路面的标高的差值至少要有 6.3m。2.3 路基和车道的宽度主线的路基宽度为 24.5m，其中，中间带宽度为 3.0m（包括中央分隔带2.00m 和两侧的路缘带宽 2 0.50m） ，行车道宽度为 2 7.50m，两侧硬路肩各为2.5m，两侧土路肩各为 0.75m，在行车道与硬路肩交接处的路缘带宽度为0.50m。如下图所示：立交的单向单车道匝道路基宽度为 8.50m，行车道宽为 3.50m；单向双车道匝道路基宽为 12.00m，行车道宽为 23.50m。由于超高和加宽的过渡等因素的影响，各个匝道的横断面有所不同，具体详见匝道标准横断面图。
8、3.立交方案的设计3.1 立交方案设计与比选根据立交的等级、地理位置、地形地物、交通量预测分析等因素，设计至少两个以上的立交方案，以便比较。对于三肢互通式立交，在实际的设计和施工中经常采用的几种方式，依据具体的地势和设计要求，从中选择一种自己所需要的立交形式。3.1.1 立交方案一5三肢互通式立交-大 Y 型（半定向或半直接式）如图 3-1 所示为大 Y 型立交方案的简单示意图，也是现在工程中比较常见的实例，交叉点集中在一处，形成一个三层式跨线桥，其中主线车道多，工程量大，交通量大，走地面直通，而两个转弯匝道一个下穿，一个上跨主线。对其优点和缺点进行比较如下所示：优点：（1）对繁重的交通量能够
9、提供高速度的半定向运行。（2）没有交织。（3）所有运行为自由流式。（4）主线外侧需占土地宽度较小，特别适宜于路线外侧有障碍物，如平行于路线的铁路、河流、房屋等情况。（5）左转弯匝道由右侧进入主线，运行较易，主线不必分开。缺点：（1）要求一座二桥式三层的立交，但是下穿的匝道的挖方可用于上跨匝道的填方，经济上可以得到补偿（变化形式须三座桥）（2）主线路堤低，地下水位高时，下穿时会有困难，这时应该改成两层上跨桥。（3）匝道修建和运行长度较小 Y 型的长。 图 3-1 三 肢 立 交 ， 大 式 （ 半 定 向 式 ）图 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
10、交-喇叭式图 3-2 是喇叭式 A 式的立交简单图示，图 3-3 是喇叭式 B 式的立交简单图示。两者的优点和注意事项如下所示：优点：（1）对较繁重的转弯交通量提供了一个相当高速的半定向运行。（2）只须一个单一建筑物。（3）没有交织。（4）由于所有运行都是自由流式，故通行能力高。注意：（1）主线转弯交通量大时易用 A 式。（2）次线上跨时对整个转弯匝道系统能有清楚的视野。（3）次线下穿时宜斜穿或弯穿，环圈式匝道作成卵形或水滴形。城市与立体交叉6图 3-2 三肢互通式立交-喇叭式 A 式图 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-子叶式优点：（1）造型美观（2
11、）只需要一个建筑物，造价经济。（3）主线上跨时，对主线左转弯高速车辆运行较为有利。（4）环圈形匝道不一定用圆形，如果改为卵形或水滴形，更有利于行车顺畅安全，并且更加美观。缺点：（1）主线驶出车辆须经过环圈匝道进行转弯运行。（2）主线在两个环圈之间的那一段道路上存在加速的驶入车辆和减速的驶出车辆之间的交织，必要时可加设集散道来改善运行条件。7图 3-4 三 肢 互 通 立 交 子 叶 式图 3-4 三肢互通式立交-子叶式经过多方面的考虑和比较，我在本次立交设计中采用三肢互通式立交-子叶式，并且考虑到主线为一条早已通车的高速公路，为了减少造价，决定保持主线不变，采用匝道上跨的方式，具体尺寸和平面布
12、置见图纸部分中的匝道线形图和立交平面布置图。4.立交平面线形设计4.1 主线和被交线的平面线形设计在该互通式立交的范围内，主线处于一直线上，在交叉处为一条东西走向的直线布置。由于在地区的地势平坦，竖曲线为直线过渡，交线在该立交的范围内，也采用直线形，线形比较简单，两条公路以交角为 90 度的平面布置，具体详见图纸部分的立交平面布置图。4.2 变速车道和辅助车道的设计该立交的匝道设计全部采用单车道的匝道设计，单车道的匝道的加减速车道都采用平行式。立交的变速车道是指车辆从正线以较高的速度驶出到较低速度的匝道上，必须有一定长度的减速车道，反之，应有一定长度的加速车道，统称为变速车道。其长度的计算如下
13、式所示：L= (m)aV261V1正线平均行驶速度（Km/h）V2匝道平均行驶速度（Km/h）a加、减速度（ m/s2） ，加速度取 1，减速度取 2。主线车速均为 100Km/h，匝道设计速度为：60Km/h，对于右转加速车道：城市与立体交叉8L=246.5 m；右转减速车道 L=123.08 右转减速车道减速车道三角渐边段斜率取25：1，加速车道三角渐边段斜率取 40：1。而匝道宽度均为 3.5m，所以减速车道三角渐边边段长度为 l=253.5=87.5m,取 l=100m；加速车道三角渐边段长度l=403.5=140m，取 l=140m。4.3 匝道平曲线的设计计算左右转匝道均采用缓和曲
14、线+圆曲线+ 缓和曲线的对称式，具体参数的设置和计算如下：4.3.1 匝道 A 和匝道 B（1）第一段缓和曲线：a、基本参数 ： 取 =65 R1=12511b、缓和曲线长度 ：LS21653.8AmRSc、切线与基线夹角（切线角） ：12213.80.57.6LASd、切点 T 坐标：554438.006sXL3737262681.25ssYAe、内移值 ：R1(cos).2(10.9).35f、垂点 M（由圆心至基线的垂线与基线的交点）距原点距离 ：MX1sin3.745.36.8XRg、切线长：短切线长： .21.si0KYt9长切线长： 1.523.743.610LYtXtg（2）第二
15、段缓和曲线：第二段缓和曲线的基本参数和缓和曲线长度，曲线半径都与第一段相同，计算方法及公式如第一段缓和曲线，此处不加以重复计算。（3）匝道长及桩号计算：a. 匝道长： 12302()230.5SL圆b. 平曲线几何要素计算： 322.8.16.8944SLqR.0.15SP切线长 ()tan(26.89)tan4.38142.7TRq设路交点桩号为 ，可推出 A 和 B 匝道特殊点桩号：0496.27KZH 点桩号为： 0 0.(1.7)KHY 点桩号为： 0383.QZ 点桩号为： 07.45922KL圆YH 点桩号为： 06.K圆HZ 点桩号为： 053687（4）坐标计算：设两条路交点坐
16、标为（X，Y）=（2000.00，3000.00）可推出 A 匝道特殊点坐标为：a、ZH 点坐标 20.142986.0X30.(142.7)843.7b、HY 点坐标 切点横距 522383.704018ZHSxxXRL212cos()9.3s()Z SSlAl城市与立体交叉1021230sin().7430co()ZHSSxlYAlRLRLc、QZ 点坐标 19()9si()cs29.01SHY llX10()02in()i 35.7SY lLlRARd、YH 点坐标 19()9si()cos28.4SHY llX10()02in()i 310.7SY lLlRARe、HZ 点坐标 222
17、cos(8)84.3s()HZ SSxlXlL22230sin(1)1.60co()HZ SSxlYAlRLR4.3.2 匝道 C 和匝道 D（1）第一段缓和曲线：a、基本参数 ： 取 =75 R2=1352A2b、缓和曲线长度 ：LS275413mRSc、切线与基线夹角（切线角） ：22240.1568.97LASd、切点 T 坐标：55442.00sXL113737262643.85ssLYAe、内移值 ：R2(1cos)3.871(0.98)2.5f、垂点 M（由圆心至基线的垂线与基线的交点）距原点距离 ：MX2sin4.905.6.4XRg、切线长：短切线长： 3.872.si1KYt
18、长切线长： 23874.904.901.40.5Lttg（2）第二段缓和曲线：第二段缓和曲线的基本参数和缓和曲线长度，曲线半径都与第一段相同，计算方法及公式如第一段缓和曲线，此处不加以重复计算。（3）匝道长及桩号计算：a. 匝道长： 2324215()67.514SL圆b. C 匝道特殊点桩号：ZH 点桩号为： 05KHY 点桩号为： 024562QZ 点桩号为： 0168.7LK圆YH 点桩号为： 154K圆HZ 点桩号为： 1.429.5d D 匝道特殊点桩号：ZH 点桩号为： 086.5HY 点桩号为： 04258.4KKQZ 点桩号为： 01. 297L圆YH 点桩号为： 158.圆城
19、市与立体交叉12HZ 点桩号为： 112.05464.05KK（4）坐标计算：C 匝道特殊点坐标为：a、ZH 点坐 .973.X3.1304.Yb、HY 点坐标 切点横距 522470ZHSxxXRL2123cos()0.43s()Z SSlAl212in()315.0cos()ZHSSxlYlRLRLc、QZ 点坐标 190()9i()cs28.SHY llXA1()02sin()i 34.SY lLlRRd、YH 点坐标 190()9i()cos189.2SHY llXA1()02sin()i 370.5SY lLlRRe、HZ 点坐标 222cos(80)189.3s()HZ SSxlX
20、AlL2223in(1)0.0cos()HZ SSxlYlRLR5.立体交叉的纵断面设计5.1 主线的纵断面设计该立交采用被交线上跨主线的形式，主线为均一的 1.5%纵坡度，被交线 1.8%纵坡度。被交线跨线桥上部结构采用钢筋混凝土单箱多室连续梁，因上跨被交线时桥下净空规定为 5.0m，连续箱梁结构高度约为 1.20m，考虑桥面铺装，主线跨线13桥面的设计标高最小要超出被交线 6.30m，本设计采用 6.40m。5.2 匝道纵断面设计匝道纵断面设计除克服上、下线高差之外，需要解决好二个问题：一是出入口处匝道与正线的纵坡衔接，保证正线与匝道分岔处能顺适连接；二是匝道各段纵坡大小应与交叉处桥跨、通
21、道净空需要协调配合，满足各控制标高的要求。一般情况下，出口处匝道纵坡第一变坡点应设在匝道与正线分岔之后，相当于一个竖曲线切线长的距离之外。也就是说，在匝道与正线平面分岔之前匝道纵坡度应与正线纵坡完全一致，这样才不致因两线纵坡度不同面出现标高差，造成横断面上路面横坡不协调。入口处纵坡衔接也是如此。设计中，A 匝道与 E 匝道各自的两个变坡点均满足要求。匝道起、终点的设计标高，是匝道纵断面设计起始或终止标高，必须与正线的设计标高协调一致。该标高应根据该点横断面上正线设计标高减去横向坡度(路拱或超高横坡度) 引起的高差而求得。根据上面的设计要求，A 匝道出口段纵坡取为 1.5, 其中间段坡度为 2，
22、其入口段为 1.8，C 匝道出口段纵坡为 1.8，其中间段坡度为 2，其入口段为1.8。匝道纵断面一般为 S 形，本设计也是如此。具体计算公式如下：A 与 D 匝道凹竖曲线：半径 R=25000m，坡差 =0.005曲线长 L=R =25000 0.005=125m切线长 T=L/2=125/2=62.5m外距 E=T2/2R=0.08m 凸竖曲线：半径 R=30000m 坡差 =0.018-0.02=-0.002曲线长 L=R =30000 0.002=60m切线长 T=L/2=60/2=30m外距 E=T2/2R=0.015mB 与 C 匝道凹竖曲线：半径 R=25000m，坡差 =0.0
23、2-0.018=0.002曲线长 L=R =25000 0.002=50m切线长 T=L/2=50/2=25m外距 E=T2/2R=0.05m凸竖曲线：半径 R=30000m 坡差 =0.018-0.02=-0.002曲线长 L=R =30000 0.002=60m切线长 T=L/2=60/2=30m外距 E=T2/2R=0.015m6.立体交叉的横断面设计城市与立体交叉146.1 主线和被交线的横断面立交的主线和被交线粉分别是四车道高速公路和一级公路，路基正常宽度为26.00m，其中：中间带宽度为 4.50m(包括中央分隔带 3.00m 及两侧路线带宽20.75m)，行车道宽度 27.50m
24、，两侧硬路肩各 3.25m(包括右侧路缘带 0.75m)及两侧土路肩宽各 0.75m。6.2 匝道横断面该立交根据匝道的计算行车速度、设计交通量和交通组织，拟定A、B、 C、D 匝道均采用单向单车道匝道。单向单车道匝道路基宽度 8.50m，其中行车道宽度 3.50m，外侧硬路肩与土路肩总宽为 1.75m，内侧硬路肩与土路肩总宽为 2.75m。匝道半径小 72m，曲线段需要加宽。本设计本设计匝道半径都大于 72m，故不需加宽，但设超高。其横断面如附图 匝道标准横断面图所示。7.交叉口连接部设计匝道两端与主线、被交线的连接区域，以及匝道与匝道间平面的交叉区域为交叉口的连接部。由于连接部线形复杂，形
25、式多样，其平、纵、横设计非常繁杂。通常用连接部高程设计图表示连接部的详细设计。该互通式立交 A 匝道与 C 匝道交叉口连接部设计详见附图端部高程图。 8.施工详图的绘制施工详图主要包括：立交平面布置图、匝道线形图、匝道横断面图、交叉口端部高程图、匝道横断面图等；具体见图纸部分。9.课程设计心得体会由于没有选立体交叉这门课，所以做这个设计对于我来说很困难。刚拿到设计书时，对里面的一些概念性名词一无所知，好多东西都不懂得。到图书馆借了些书籍，并且通过上网查询后才有了些概念。但是在做的时候还是很难，有时做着做着就会有放弃的念头跑出来，但是等静下心来，慢慢想想，问问同学就又觉得没有那么难了。通过这次设
26、计让学到了好多又关立体交叉方面的知识，为即将工作的我提供了一次提早实践的机会。当然这次的设计中还有很多的不足之处，希望老师能给我指出，以便我及时改正。15参考文献1. 交通部行业标准公路工程技术标准北京：人民交通出版社，1997.2. 交通部行业标准公路路线设计规范北京：人民交通出版社，1994.3. 建设部行业标准城市道路设计规范北京：中国建筑工业出版社，1991.4. 周荣沾主编城市道路设计北京：人民交通出版社，1988.5. 王伯惠编著道路立交工程大连：大连理工大学出版社，1992.6. 贺拴海等编著道路立交的规划与设计北京：人民交通出版社，19947. 罗霞编著高速公路立体交叉规划与设计成都：成都出版社，19928. 刘旭吾编著互通式立交线形设计与施工北京：人民交通出版社，1997.9. 朱照宏、陈雨人等编著道路路线 CAD.上海：同济大学出版社，1993.10. 杨少伟主编道路立体交叉规划与设计北京：人民交通出版社，2000
