互通立交匝道技術性問題探討范文

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《城市道橋與防洪雜志》2014年第六期

1較窄硬路肩道路立交的匝道端部處理

對于無硬路肩的城市道路立交及較窄硬路肩的公路立交，當變速車道采用直接式時，主線與駛出匝道的出口分流處主線車行道邊緣應偏置加寬，寬度宜為2.5~3.5m[2]。筆者以單車道直接變速車道（見圖6）為例進行了驗證。主線車行道邊緣不偏置加寬時，如圖6（a）所示，漸變段長度將很長。過長的漸變段不僅增加工程造價，也不利于車輛進出匝道的交通組織，易造成漸變段范圍的交通混亂。主線車行道邊緣偏置加寬時，如圖6（b）所示，不僅縮短了漸變段長度，減少了車輛進出匝道的交通延誤，也給主線誤行交通提供了返回的空間。因此對于無硬路肩的城市道路立交及較窄硬路肩的公路立交直接式變速車道，應對端部主線車行道邊緣進行偏置加寬[3]；對于無硬路肩的城市道路立交，當端部位于高架結(jié)構段時可不設置偏置加寬，但應先按偏置加寬進行設計確定漸變段及變速車道位置，然后在端部位置通過加大端部圓弧來實現(xiàn)端部主線車行道邊緣的不偏置加寬。

2匝道線形指標的檢驗

按規(guī)范規(guī)定確定好匝道的平、縱、橫線形指標后應對其進行安全評價和檢驗。目前比較流行的檢驗方法有運行速度檢驗評價、三維透視圖檢驗及三維動態(tài)模擬檢驗。2.1運行速度檢驗評價大量的交通事故是由相鄰路段的運行車速差導致，當相鄰路段運行車速差超過某一限值時，路段將存在安全隱患，而運行速度理論的核心就是通過改善相鄰路段指標組合，降低容許車速差，從而消除安全隱患。匝道作為一個線形單元變化頻率較高、線形指標相對較低的組合體，進行運行速度檢驗評價十分必要。交通部頒發(fā)的《公路項目安全性評價指南》對運行速度的計算方法進行了描述。對于立交匝道，運行速度計算的第一步即劃分路段，因緩和曲線在路段單元中起過渡緩和的作用，可將緩和曲線視為圓曲線的組成部分而統(tǒng)歸為同一路段考慮，因此匝道可視為不同半徑圓曲線的首尾相連。縱坡小于3%的直線和半徑大于1000m的曲線自成一段；其余小半徑曲線段、縱坡大于3%、坡長大于300m的路段以及彎坡組合段作為獨立單元分別進行運行速度測算。計算出各路段的運行速度后即可根據(jù)相鄰路段運行車速差進行運行速度協(xié)調(diào)性評價，并對不良路段調(diào)整匝道線形指標[4]。

2.2三維透視圖檢驗設計人員在利用道路設計軟件完成道路平、縱、橫斷面設計后，可以利用道路設計軟件快速建立公路、橋梁隧道等的三維模型，并可以從任意角度觀察、顯示設計成果的三維透視圖，從而直觀地檢驗設計的合理性。

2.3三維動態(tài)模擬檢驗設計人員在利用道路設計軟件完成道路平、縱、橫斷面設計后，可以基于DTM和平、縱、橫設計數(shù)據(jù)實時生成地面、道路、橋梁、隧道等的三維真實模型，采用OpenGL賽車游戲開發(fā)技術實時進行任意位置、視點、高度、速度的三維全景行車模擬，從而直觀地檢驗設計的合理性。運行速度檢驗評價方法相對比較簡單，但需要進行較為繁瑣的計算；三維透視圖檢驗與道路設計軟件的設計過程進行無縫對接，生成的三維透視圖對匝道線形指標的檢驗更為直觀，目前國內(nèi)主要的道路設計軟件都可以實現(xiàn)；三維動態(tài)模擬檢驗能實現(xiàn)真實行車的動態(tài)模擬，但目前僅有少數(shù)道路設計軟件可實現(xiàn)此功能。設計人員可根據(jù)實際情況靈活采用上述方法對匝道線形指標進行檢驗。

3端部豎向設計

在互通式立交設計中，主線與匝道連接部即端部的設計是整個立交設計中的一個難點。進行端部設計時需要綜合考慮平、縱、橫的配合，加寬、超高、橫坡、緩和，主線與匝道的協(xié)調(diào)以及該區(qū)域的排水、行車條件等要素。有關互通立交端部的設計方法有輔助線法、整體綜合法、等高線法等[5]。

3.1輔助線法從鼻端控制點（B1）到端部設計終斷面上與主線邊緣線相交點（B2）作一條圓滑的連線，這條連線即所謂的“輔助線”，如圖7所示。由于此時平、縱設計已經(jīng)完成，因此主線上一點如P1的坐標、高程即可推算出來，由P1點的法向與輔助線相交于P2，再由P2作匝道垂線，與匝道相交于P3，由于此時匝道的縱坡已定，所以可根據(jù)P3的坐標求出該點的高程值。這種設計方法思路清晰，計算簡便，并且設計出來的端部完全符合原設計的縱向線形。缺點是由于采用了人為增加的輔助線，因此會在建成后出現(xiàn)一道所謂的“設計路脊線”，當主線與匝道端部處橫坡有較大差異時，會對行車產(chǎn)生不利的影響。

3.2整體綜合法將端部及與其相接的路面組成一個整體進行一塊板式的設計（見圖8），因整個設計段處于一個平面，故用這種方法設計的端部行車平穩(wěn)。其缺點是由于采用的“一塊板”設計僅針對端部這一小部分，因此設計結(jié)果可能對前、后段路面連接不太順適，且由于采用一側(cè)排水，雨量大時容易對路基穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。

3.3等高線法將減速車道至端部區(qū)域按平交口作等高線進行豎向設計。這種設計方法適合于對排水要求較高的路段。端部的幾何情況見圖9、圖10。對于圖9（a）、（b）型端部，因主線與匝道橫坡方向一致，因此應按照“整體綜合法”進行設計。對于圖9（c）型端部，可采用圖9（a）型端部的處理方法，但需進一步考慮橫坡發(fā)生反轉(zhuǎn)時的后一段漸變。對于圖9（d）型端部，由于主線與匝道橫坡相反，所以其計算應以主線內(nèi)邊線及匝道外邊線為框架，按“等高線法”或“輔助線法”進行設計。對于圖10（a）、（b）型端部，因其主線與匝道相靠的兩橫坡方向相反，因此其設計應先通過橫斷面修改，再到達鼻端前匝道變?yōu)閱纹拢缓笠灾骶€內(nèi)邊線及匝道中線為一設計區(qū)域，以匝道中線與匝道外邊線為另一設計區(qū)域，按“等高線法”設計，將兩個區(qū)域合成一體。但此種方法設計的端部，當車輛由匝道內(nèi)（外）側(cè)車道駛?cè)朐训劳猓▋?nèi)）側(cè)車道時，需翻越“路脊線”。對于圖10（c）、（d）型端部，其處理方法應先通過橫斷面修改，使匝道在鼻端部前變?yōu)閱纹拢缓笠灾骶€外邊線與匝道中線為一設計單元，以匝道中線與匝道外邊線為另一設計單元,前一設計單元用整體綜合法計算，后一設計單元按“等高線法”處理。

4結(jié)語

本文針對互通式立交匝道起終點變速車道及匝道線形指標檢驗等技術性問題，結(jié)合目前比較常見的習慣做法進行了分析和探討。在互通式立交匝道的設計過程中需全面考慮、均衡協(xié)調(diào)、周詳計算、細致檢驗，方能設計出滿足功能、適應地形、線形流暢、行駛安全的“精品”工程。

作者：肖昌仁單位：中國市政工程中南設計研究總院有限公司