城市道路与交通-第八章.ppt

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1、第一节 概述 定义：立体交叉（简称立交）是利用跨线构造物使道路与道路（或铁路）在不同标高相互交叉的连接方式。 立交是城市快速路和主干路必不可少的组成部分。 优点：使各方向车流在不同标高的平面上行驶，消除或减少了冲突点； 车流可连续运行，提高了道路的通行能力； 节约了运行时间和燃料消耗； 控制了相交道路车辆的出入，减少了对城市道路的干扰。,第八章 立体交叉设计,一、立体交叉的组成,一、按结构物形式分类 1上跨式： 用跨线桥从相交道路上方跨过的交叉方式。 特点：施工方便，造价较低，排水易处理，但占地大，引道较长，高架桥影响视线和市容，宜用于市区以外或周围有高大建筑物处。 2下穿式： 用地道（或隧道

2、）从相交道路下方穿过的交叉方式。 特点：占地较少，立面易处理，对视线和市容影响小，但施工期较长，造价较高，排水困难。多用于市区。,第二节 立 体 交 叉 的 类 型 和 适 用 条 件,二、按交通功能分类,（一）分离式立交 构成：仅设跨线构造物一座，使相交道路空间分离，上、下道路无匝道连接的交叉方式。 特点：立交结构简单，占地少，造价低，但相交道路的车辆不能转弯行驶。 适用：快速道路与铁路或次要道路之间的交叉。,(二)互通式立交 构成：设跨线构造物使相交道路空间分离，且上、下道路有匝道连接，以供转弯车辆行驶的交叉方式。 特点：车辆可转弯行驶，全部或部分消灭了冲突点，各方向行车干扰较小，但立交结

3、构复杂，占地多，造价高。,互通式立体交叉分类及平面布置方式,1部分互通式立交 相交道路的车流轨迹线之间至少有一个平面冲突点的交叉。 适用条件：当个别方向的交通量很小或分期修建时，快速道路与次要道路相交或用地和地形等限制时可采用这种类型立交。 代表形式：菱形立交 部分苜蓿叶式立交等。,（1）菱形立交,三路立交,四路立交,（2）部分苜蓿叶式立交,（2）部分苜蓿叶式立交,2完全互通式立交,相交道路的车流轨迹线全部在空间分离的交叉。 匝道数与转弯方向数相等，各转向都有专用匝道。 适用条件：快速道路之间及快速道路与其它道路相交。 代表形式：喇叭形、苜蓿叶形、y形、X形等。,1）喇叭形立交：,经环形左转匝

4、道驶入主线（或正线）,1)喇叭形立体交叉 它是用一个环圈式匝道和一个半定向匝道来实现车辆左转弯的全互通立体交叉。喇叭形立交分为A式和B式，经环圈匝道驶入正线为A式，驶出为B式。,1）喇叭形立交：,经环形左转匝道驶出主线（或正线）,缺点： （1）环圈式匝道上行车速度低，线性较差，若采用较高的行车速度时，占地较大。 （2）左转弯车辆绕行距离较长。 适用于快速路与一般道路相交的T形交叉。布设时应将环圈式匝道布设在交通量小的方向上，主线转弯交通量大时宜用A式，反之可采用B式。,优点： （1）除环圈式匝道外，其它匝道都能为转弯车辆提供较高速度的半定向运行； （2）只需一座跨线构造物，投资较省； （3）没

5、有冲突点和交织，通行能力大，行车安全； （4）结构简单，造型美观，行车方向容易辨别。,2）苜蓿叶式立交：,优点： 该立交的最大优点是造价较低，只需一座跨线构造物就能实现左转弯运行，成为全互通式立交。,缺点： （1）由于环圈式左转匝道的平曲线半径不能太大，因而行车速度受到影响； （2）因跨线桥上、下存在交织路段，限制了通行能力。 多用于快速路与一般道路交叉。,2）苜蓿叶式立交：,（带集散车道形）,优点： （1）使交织路段从主路上分离至车速较低的集散车道上,减少了对交通的影响，提高了行车的安全性。 （2）使主路上双重的出口或入口变为单一的出口或入口，大大简化了交通标志。 （3）比普通苜蓿叶式立体交

6、叉通过的交通量大。 （4）各左、右转弯车辆运行自然流畅。,缺点： （1）在环圈式匝道半径相同情况下，与普通苜蓿叶式立交相比占地更多。 （2）跨线构造物因跨度增大而造价更高些。,3）子叶式立交：,用两个环圈式匝道来实现车辆转弯的全互通式立交。,优点： （1）只需一座跨线桥，造价较低； （2）匝道对称布置，造型美观；,缺点： （1）环圈式匝道半径小，线性较差。 （2）左转弯车辆绕行距离较长； （3）正线上存在交织运行。,它是用定向匝道或半定向匝道来实现车辆左转弯的全互通式立体交叉。 它分为定向Y形立体交叉和半定向Y形立体交叉。 （1）定向Y形立体交叉：它是左转车辆在定向匝道上由一个方向车道的左侧驶

7、出，并由左侧进入另一行车方向车道的立交方式。 （2）半定向Y形立体交叉 它是将定向左转匝道改为半定向匝道，即左转车辆由行车道右侧分离或汇入正线。,4）Y形立交：,定向Y形,4）Y形立交：,优点： （1）对转弯车辆能提供直接、无阻的定向运行，行车速度高，通行能力大； （2）转弯行驶路径短，运行通畅，方向明确。,缺点： （1）正线双向车道之间必须有足够距离以满足匝道纵断面设计要求。 （2）当正线单向有两条以上车道时，左侧车道为超车道或快车道，使得左转车辆由左侧车道快速分离或由左侧车道汇入困难； （3）造价高。,半定向Y形,4）Y形立交：,优点： （1）对左转车辆能提供较高的运行速度，通行能力大；

8、（2）各方向运行流畅，不会发生错路运行 （3）左转车辆由正线右侧分离或汇入，运行方便。,缺点： （1）匝道修建和运行长度较定向型长 （2）需要跨线构造物多，占地面积大，造价高。 一般用于正线双向交通量较大，且双向行车道之间不必拉开或难以拉开的情况，因正线外侧相对占地少，适用于正线外侧有平行于路线的铁路、河流、房屋等障碍物的情况。 。,5）X形立交：又称全定向式立交,对角左转匝道拉开布置,5）X形立交：又称全定向式立交,优点： （1）各转弯方向车辆运行都有专用匝道，自由流畅，转向明确。 （2）单一的出口或入口，便于车辆的运行和简化标志。 （3）无交织、无冲突点，行车安全。 （4）适应车速高，通行

9、能力大。 。,缺点： （1）层多桥长，造价高。 （2）占地面积大，在城区很难实现。 该立交适用于高速公路之间、市区外围的高速道路之间的交叉。,相交道路的车流轨迹线因匝道数不足而共同使用，且有交织路段的交叉 。 保证主要道路直通，交通组织方便，无冲突点，占地较小，但通行能力受交织能力限制。,3环形立交,三路立交,在半定向左转弯匝道之间通过交织的方式，来实现转弯运行。 优点： （1）转弯行驶方向明确，交通组织方便，不需要信号控制； （2）结构紧凑，占地较少。,缺点： （1）存在交织运行，限制了通行能力和行车速度； （2）左转绕行距离较长； （3）需要两座双向双层式或两座单向双层式跨线构造物。 主要

10、适用于主要道路与次要道路相交叉的中等交通量情况。布设时应将主要道路直通，并将交织路段设在地面一层。,四路立交,相交道路的车流轨迹线因匝道数不足而共同使用，且有交织路段的交叉 。,3环形立交,多路立交,相交道路的车流轨迹线因匝道数不足而共同使用，且有交织路段的交叉 。,3环形立交,4、组合式立体交叉 1）一个环圈式匝道型 立交的左转匝道是由一个环圈式匝道和三个半定向匝道组合而成的全互通式立体交叉。该立交适用于一个方向左转弯交通量比较小的情况，该方向可采用环圈式左转匝道，其余三个左转方向采用回绕程度不同的半定向匝道。,2）两个环圈式匝道型 立交的左转匝道是由两个环圈式匝道和两个半定向匝道组合而成的

11、全互通式立体交叉。该立交适用于二个方向左转弯交通量比较小的情况。布设时应将环圈式匝道设于交通量小的左转方向，另两个左转方向采用回绕程度不同的半定向匝道。,3）三个环圈式匝道型 它主要是由三个环圈式匝道与一个半定向匝道组合而成。该立交适用于一个方向左转弯交通量比较大，其余三个方向交通量比较小的情况。布设时左转交通量较大的方向采用半定向匝道，当左转交通量较大的方向为主要行车方向时，宜采用右图所示形式，以缩短绕行距离。,4）无环圈式匝道型 当各方向左转交通量都比较大，或因地形、地物限制的情况下，不设环圈式左转匝道，而采用半定向左转匝道组合而成的全互通式立交。如下图所示：,一、立体交叉的布置规划 （一

12、）立交位置的选定 一般应选择在地势平坦开阔、地质良好、拆迁较少及相交道路具有较高的平纵线形指标处。 （二）立交的间距 公路：在大城市、重要工业区周围为5km10km； 一般地区为15km25kmm。最大间距以不超过30km为宜；最小间距不应小于4km。 城市道路：互通式立交的间距一般比公路小，但最小间距按正线计算行车速度为80km、60km和50kmh，分别采用1km、0.9km和0.8km。,第三节 立体交叉的布置规划与形式选择,（三）立交形式选择的方法和步骤 一般要求立交位置应选择在地势平坦开阔、地质良好、拆迁较少，以及相交道路具有较高的平、纵线形指标处。,立交形式选择的步骤： 1、确定立

13、交的基本形式。 2、立交几何形状及结构的选择。 3、立交方案的比较。,二、立体交叉形式的选择,（一）影响立交形式选择的因素,二、立体交叉形式的选择,在交通条件需要或有条件的地点，可采用立体交叉。,（二）宜采用立体交叉的情况,1相交道路的性质、任务：重要政治、经济中心、重要港口、机场、车站和游览胜地的道路相交处应设置互通式立交。 2相交道路的交通量：城市道路规定进入交叉口的交通量达4000辆小时6000辆小时（小汽车），相交道路为四车道以上。 3经济条件：经对投资成本、运营费用和安全性分析，设置互通式立体交叉的效益投资比和社会效益等大于设置平面交叉时。,一、主线线形设计的要求和标准 1、一般要求

14、 （1）互通式立交范围内，主线的技术标准要满足立交所在路段统一的路线等级和标准要求。 （2）主线线形应满足立交的易识别性，保证具有足够的行车视距。 （3）立交主线应尽量正交，困难时斜交不小于45。,第四节 立交主线几何设计,（4）主线设计力求平缓，利于车流的出入，同时应注意排水问题。 （5）原则上匝道线形应服从主线线形。 （6）处理好跨线构造物与道路的连续性，避免平面、纵面和横断面的突变。 （7）保证相交主线具有足够的跨越高度，以满足行车视距条件、桥下净空要求。,一、匝道的组成和分类 （一）车流轨迹线的交错形式 1、交错运行的基本形式 根据连接处轨迹线相互交错的关系，交错运行的基本形式有以下四

15、种：分流、合流、交织、交叉。,第五节 匝道设计,2、分、合流的组合形式 正线与匝道或匝道与匝道连接处车流轨迹线分流与合流的组合，可以是自身的组合也可以是相互的组合。因此分、合流的组合形式应有连续分流、连续合流、分合流及合分流四种类型。,（二）匝道的组成 一条转弯匝道主要有三部分组成：驶出道口部分、中间匝道路段部分、驶入道口部分。,（三）匝道的分类 1、按匝道的功能及其与相交道路的关系分类。 （1）右转匝道； （2）左转匝道。直接式（定向式）； 半直接式（半定向式）环圈式,1右转匝道,2左转匝道,车辆须转约90270越过对向车道，至少需要一座跨线构造物。 1）直接式： 又称定向式或左出左进式。左

16、转车辆直接从左侧驶出，左转弯，到相交道路的左侧驶入。,2）半直接式：又称半定向式匝道,（1）左出右进式： 左转车辆从左侧直接驶出后左转弯，到相交道路时由右侧驶入。,（2）右出左进式： 左转车辆从右侧右转驶出，在匝道上左转，到相交道路后直接由左侧驶入。,（3）右出右进式： 左转车辆都是右转弯驶出和驶入，在匝道上左转改变方向。,3）间接式：又称环圈式,左转车辆先驶过正线跨线构造物，然后向右回转约270达到左转的目的。 特点：是右出右进；不需设构造物；匝道线形指标差。,2、按匝道横断面车道类型分类 （1）单向单车道匝道； （2）单向双车道匝道； （3）对向双车道匝道； （4）对向分离式双车道匝道。,

17、二、匝道的布设 (一）汽车在匝道上的行驶特性 1、不收费立交匝道的行驶特性 汽车由一条正线驶出到匝道上，再由匝道驶入到另一条正线上，是一种变速的行驶状态，它可以划分为五个行驶过程。,（1）分流行驶过程 分流行驶过程是指汽车从正线的直行车流中开始分离行驶，横移到减速车道的行驶过程。在此过程中汽车的行驶速度接近于正线直行车流的行驶速度V 。,（2）减速行驶过程 减速行驶的过程是指汽车从正线车流分流后开始减速，行驶至出口的行驶过程。减速行驶的初速度为V ，减速行驶的末速度为V1。,（3）匀速或变速行驶过程 该过程是指汽车从驶出道口的出口开始，行驶到驶入道口入口的行驶过程。驾驶人员常常采用变速行驶状态

18、，即由V1 减速或加速到驶入道口的入口行驶速度V2。,（4）加速行驶过程 当正线设加速车道时，加速行驶过程是指汽车从驶入道口的入口加速开始，到与正线合流行驶的过程。汽车加速行驶的初速度为入口速度V2，加速行驶的末速度接近于正线直行车流的行驶速度V。,（5）合流行驶过程 合流行驶过程是指汽车由加速车道开始横移，到完全汇入正线直行车流的行驶过程。该过程汽车是以接近于正线直行车流行驶速度V行驶的。 整个过程对应行车速度是由V V1 V2 V变化的。,2、收费立交匝道的行驶特性 对于收费立交所有转弯车辆都集中经由连接线行驶，在连接线上设置收费站。收费站处的车速为零，到达收费站的车辆为减速行驶，离开收费

19、站为加速行驶。,（二）匝道的平面线形 1、安全性分析及其对线形的要求 在正线上设置足够长度的减速车道，供分流后的车辆减速之用非常必要，减速车道的平面线形采用直线对减速行驶更为有利，至少应保持与正线相同的线形指标。出口处的平面线形最好为直线，受条件限制时可以设在缓和曲线内，但以靠近缓和曲线起始段落为宜。,2、匝道平面线形的构成 （1） V1V2为减加速行驶过程（图a表示） 这种行驶状态是一种比较好的行驶过程，它表示汽车从正线分流后车速由V 一直减速到最低允许速度Vmin ,然后加速直到正线合流前的车速V。,入口处匝道线形要求入口处驶入角度不应过大，入口应位于直线或缓直点附近为宜。,（2） V1V

20、2为匀速或减速行驶过程（图b表示） 这种行驶状态是常见的行驶过程，当匝道平面线形是由反向曲线之间用直线或曲线相连时，就能满足这种行驶状态。,（3） V1V2为加减速行驶过程（图c表示） 这种行驶状态是一种不好的行驶过程，由于汽车在匝道上过早地加速，容易在入口附近造成减速不及而引起交通事故。,3、左转匝道的布置特点 对左转匝道的基本形式变化多端，各种左转匝道可以单独或相互组合使用，形成许多对称或不对称的多个类型立体交叉。对四路立体交叉来说，他们的布置具有如下几个特点：,（1）独立性：每一种左转匝道都具有单独使用的特性，即一座立交的所有左转弯方向只采用一种左转匝道形式，可以组成完全对称的立体交叉。

21、,（2）对称性：左转匝道的基本形式可划分为十种。从外观图形可以看出主要可以分为两类：一类为自身斜轴对称，另一类为自身无对称轴。,（2）对称性：,（3）可达性：任何一个方向左转的车辆，均可在所有象限内完成左转弯运行。,（4）局域性：所有行驶方向左转的车辆，均可在部分象限内完成左转弯运行。,一个象限集中布置,两个象限集中布置,（5）组合性：各种基本形式的左转匝道，可以相互组合成许多斜轴或半轴对称的立体交叉或组合成完全不对称的立体交叉。,4、匝道的组合设计 互通式立体交叉的不同形式，就是各种左转匝道和右转匝道的不同组合。互通式立交形式的设计就是根据自然条件、交通条件、环境条件以及道路条件等因素，选择

22、合适的左转匝道进行组合设计。,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。,四、匝道的线形设计标准：,（一）匝道的平面 1匝道平曲线半径：,匝道圆曲线最小半径,2匝道回旋线参数：,（二）匝道的纵断面 1匝道最大纵坡,2匝道竖曲线半径及长度,（三）匝道横断面及加宽,1匝道横断面,2匝道圆曲线加宽,（四）匝道的超高及其过渡,1不设超高的圆曲线半径,2超高值确定,3超高过渡方式： 绕行车道中心旋转 绕中央分隔带边缘旋转,三、匝道平面线形设计 （一）一般要求 汽车在匝道上的行驶速度是一个由高到低再到高逐渐变化的过程，因此，匝道平曲线的曲率变化也应与此变速行驶状

23、态相适应。,匝道平面线形应与其交通量相适应。转弯交通量大的匝道，行驶速度要求高些，线形应采用较高的技术指标，路线应尽量短捷。 出口匝道的平面线形指标要高于入口匝道。 分、合流处应具有良好的平面线形和通视条件。,（二）匝道平面线形 匝道平面线形的要素仍然是直线、圆曲线和缓和曲线，但因匝道通常较短，故多以曲线为主。,四、匝道纵断面线形设计 （一）一般要求 匝道及其与正线连接处，纵断面线形应尽量连续，避免线形的冲突。 匝道上应尽量采用较缓的纵坡，特别是加速上坡匝道和减速下坡匝道，严禁采用等于或接近于最大的纵坡值。,匝道及端部纵坡变化处应采用较大半径的竖曲线，以保证足够的停车视距。分、合流点及其附近的

24、竖曲线还应满足识别视距的要求，以保证能看清前方路况。,（二）匝道纵断面线形 匝道纵断面线形多受其两端连接正线的纵坡大小及坡向限制，当匝道跨越匝道或正线时，还要受跨线处标高的控制。 左转匝道一般由反向或同向竖曲线组成。反向竖曲线的上端多为凸形，下端多为凹形，中间宜插入直线段，也可直线连接；同向竖曲线宜加大半径，连成一个竖曲线或复合竖曲线。,（三）纵断面设计时应注意问题 设计纵坡应尽量平缓，最好只有一次起伏，避免多次变坡。出口处竖曲线半径应尽可能大一些，以便误行或其它原因要倒车时不致造成危险或引起阻塞。入口附近的纵断面线形必须有同正线一致的平行区段，以看清正线上的交通情况，以便安全驶入。,1、匝道

25、最大纵坡 匝道最大纵坡应能克服上下线的高差，并适当留有余地，避免采用极限最大纵坡值。位于平曲线上的匝道纵坡，应根据规定的合成坡度计算允许的最大纵坡。 2、匝道的最小纵坡 匝道最小纵坡应满足纵向排水要求，一般不应小于0.5，特殊情况下应不小于0.3。,3、匝道最短坡长 在限制条件不严的情况下，匝道最短坡长应满足规定要求。但因匝道长度较短，两端须与正线纵坡一致，使得匝道纵坡上下有所转折，多数情况下最短坡长难以达到规定要求，只要能设得下相邻得竖曲线即可。,4、匝道起、终点的纵坡 匝道的起终点必须与正线平顺连接，分岔之前和合流之后匝道的纵断面应与正线保持一致。匝道竖曲线应设在分岔之后和合流之前的匝道上

26、。,五、匝道平曲线的加宽 1、加宽缓和段 设置回旋线或超高缓和段时，加宽缓和段的长度与回旋线或超高缓和段长度相同的数值；如果不设回旋线或超高缓和段时，加宽缓和段的长度应按渐变率1：15且长度不小于10m的要求设置。,2、加宽过渡方法 加宽过渡的方法一般有两种：一是加宽缓和段全长范围内按直线成比例加宽过渡；二是在加宽缓和段全长范围内采用高次抛物线加宽过渡。 3、匝道加宽的位置 应尽量在圆曲线的内侧加宽，在特殊情况下采用等宽的匝道断面。,第六节 端部设计,定义：端部是指匝道两端分别与正线相连接的道口，它包括出入口、变速车道及辅助车道等。 一、出口与入口设计 主线出、入口：一般情况下主线出、入口应设

27、在主线行车道的右侧，出口位置应易于识别。 通视区域：匝道汇入主线之前保持主线100m和匝道60m的三角形区域内通视。,主线与匝道分流处，为给误行车辆提供返回的余地，行车道边缘应加宽一定的偏置值，加宽后主线和匝道的路面边缘用圆弧连接，并用路面标线引导行驶方向。,主线与匝道分流处的布置：分流处楔形端布置,偏置值和楔形端半径见下表，楔形端端部后的过渡段长度Z1和 Z2下表计算：,定义：在匝道与正线连接的路段，为适应车辆变速行驶的需要，而不致影响正线交通所设置的附加车道称为变速车道。 减速车道：车辆由正线驶入匝道时减速所需的附加车道称为减速车道； 加速车道：车辆从匝道驶入正线时加速所需的附加车道称为加

28、速车道。 1变速车道的形式： 平行式 直接式,二、变速车道设计,1变速车道的形式： （1）平行式： 在正线外侧平行增设的一条附加车道。,原则上加速车道采用平行式，因加速车道较长，平行式容易布置。平行式变速车道端部应设渐变段与正线连接。,（2）直接式： 不设平行路段，由正线斜向渐变加宽，形成一条与匝道连接的附加车道。 原则上减速车道采用直接式，另外加速车道较短或双车道的变速车道应采用直接式。,2. 变速车道的长度 变速车道长度为加速或减速车道长度与渐变段长度之和。,3、长度计算及其示例 变速车道的总长度为变速段长度和过渡段长度之和。 (1) 加速车道长度：指从合流端部到能保证所规定的加速车道宽度

29、那一点的长度，并要保证把匝道车速加快到能够与主线进行合流的速度。按下式计算：,V1为与主线合流必须达到的速度，取值如下表所示 V2为匝道的计算行车速度（km/h) a为汽车由匝道汇入主线的平均加速度，一般取0.81.2m/s2,(2)减速车道长度：指从分流端部到能保证所规定的减速车道宽度那一点的长度，按下式计算： t:发动机制动时间（s），一般取3s。 V0:分流初速度（km/h)，与主线设计车速有关，取值如下表所示：,a1：发动机减速度（m/s2） a2：制动器制动减速度（m/s2） V1：发动机减速后的车速（km/h） V2:匝道的计算行车速度（km/h）,(3)渐变段长度的计算： 按下列公式计算：,计算： 设主线的设计车速为v=120km/h，入口匝道设计车速v1=35Km/h,出口匝道设计车速为v2=50Km/h，求减、加速长度和渐变段长度？ 平均加速度取1.0m/s2 ; 发动机制动时间（s）取3s。,