高速公路互通立交设计要点探讨

发表时间:2021/6/23   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:刘宏驰
[导读] 摘要:随着道路交通量的不断增大,早期建成的部分互通式立体交叉通行能力不足造成堵车,交通事故频发等问题不断显现且日趋严重。
        陕西中霖集团工程设计研究有限公司  陕西省西安市  710000
        摘要:随着道路交通量的不断增大,早期建成的部分互通式立体交叉通行能力不足造成堵车,交通事故频发等问题不断显现且日趋严重。目前,有关互通式立体交叉的设计标准主要集中于常用形式和几何指标的选择等方面,但对交叉形态复杂,出入交通量大的工程项目时,设计工作难度增加,缺憾工程屡见不鲜。近几年,随着互通式立体交叉的发展,其设计理念和设计重点也在不断变化和提高,互通式立体交叉的设计重点逐渐转向通行能力、与运行安全和环境适应性等方面。本文以交通需求为出发点,着重论证通行能力、服务水平及运行安全在互通式立交设计中的应用,进一步论证其互通方案合理性及适应性。
        关键词:高速公路;互通立交设计;要点
        前言
        互通式立交是高速公路较为重要的组成部分之一,互通式立交的设计质量决定了高速公路的服务性能与行车驾驶的安全。高速公路可以通过互通式立交来进行车辆的转换与集散。相对应的,高速公路互通式立交的设计也有较多的难点,所以,在进行互通立交设计时,设计方案的好坏也会对互通立交造成很大程度的影响,另外,互通立交的质量也影响了公路主线的服务与交通安全。所以,互通式立交的设计对于高速公路的整体使用效果而言十分重要。
        1基于交通需求的流线形式
        交通流线形式除应符合几何规则和满足运行安全要求外,还应以满足交通需求为前提。从量的角度来看,交通流线的交通需求即设计交通量,为满足交通需求,交通流线所提供的通行能力必须大于设计交通量。而影响通行能力大小的主要因素除车道数外就是运行速度。交通量大小决定了匝道线形指标及标准,满足对应通行能力的匝道线形指标及标准控制了运行速度。故匝道线形指标与运行速度、运行速度与通行能力、通行能力与匝道技术标准之间存在一定的内在关系。
        2互通立交的综合设计
        2.1互通立交的线性指标与车辆行驶速度的协调
        从立交区主线到匝道、匝道到主线的行车速度上来看,速度是在时刻变化的。在设计过程中,需要参考匝道中各个部位的车速,从而决定曲线的集合要素。司机在驾驶时,从路况和沿线障碍物的情况下与自身驾驶经验进行车速的判断,而乘客则是在环境的变化与心理的感受下进行车速的适应。因此,在设计过程中,需要同时考虑司机与乘客的需求,利用满足运行车速的曲线来进行匝道线性指标的选择,从而完善匝道曲线的设计。
        2.2匝道设计速度的确定
        在匝道的形式、转向匝道的交通量、互通立交类型、互通区用地规模的基础上进行匝道速度的确定。匝道的设计速度也决定了匝道曲线的超高与匝道平纵技术的参数。环形匝道的速度较低,而直连式、半直连式左转与右转弯匝道的速度可以选择参考规定速度值的中间值或上限值。
        2.3匝道设计通行能力
        匝道设计的通行能力大多都是由匝道的基本路段和交织区的通行能力决定的,一般都选择以上三点中的最小通行能力。另外,匝道设计的通行能力也会深受主线分合流区通行能力的影响。在设计匝道通行能力的实际过程中,主要分析主线变速时车道和渐变段的长度、竖曲线半径和分流点曲率半径,另外,还可以在实际交通量的基础上,进行环形匝道半径的确认,从而将匝道的质量进行提高,防止交通瓶颈的产生。
        2.4互通立交主线设计
        互通立交中,主线的地位十分重要,可以在行车易辨别性和安全性的基础上,将平曲线半径、横坡、纵坡、分流汇点、竖曲线半径等平纵面技术指标进行提高。主线的平纵面技术指标的高低直接决定了匝道线性的总体布设与主线分流区车辆的安全性。


        2.5互通立交被交道路设计
        当被交道路是一级公路或是高速公路时,互通匝道的连接位置需要选在平纵指标偏高区域,除此之外,还需要了解此地是否会进行改建,若需要进行改建,那么可以改建工程与互通立交工程同时进行,防止出现工程浪费的情况。当二、三级公路被设置成被交道时,把被交道和互通连接线设计成平面交叉,在选择相交位置时,需要了解被交道路相邻交叉的间距和被交道的平纵指标,如果指标不高,那么就需要对其进行改造。
        2.6互通立交匝道设计
        2.6.1匝道平面形设计
        在匝道功能、设计速度、地形、成本与主线线形等因素的基础上,进行匝道平面线形的设计。互通匝道的平面线形除了有直线、圆曲线,还有缓和曲线。
        2.6.2匝道纵断面设计
        首先,在完全掌握匝道情况的前提下,进行匝道的纵断面设计,然后再开展匝道的拉坡工作。正常情况下,先去匝道设计线的合流点处进行了解,然后再计算设计高程,在合流点设置高程进行高差的计算,再除去两点之间的距离,进行坡度的计算,而此坡度可以成为匝道的起、终点。匝道间的分流点与合流点的匝道接坡方法都可以按照上述方法进行。
        2.7互通立交匝道横断面设计
        对向分离的双车道匝道内,要进行中间带部位的预留。除此之外,还需要在匝道交通量和匝道长度的基础上,进行匝道横断面的设计。
        2.8互通立交匝道超高设计
        2.8.1变速车道超高值选定
        变速车道的超高设置包含了以下情况:(1)变速车道主线为直线或圆曲线内侧时,变速车道全长范围内应采用与主线相同的横坡(2)主线曲线段超高的分水岭3%,当其低于3%时,曲线外侧的变速车道CP点至分流鼻,再过渡至外倾2%的横坡处。当其超过3%以上时,外侧的变速车道在分流鼻处时使用外倾1%左右的横坡,除此之外,分流鼻处的横坡代数需要控制在6%范围内,渐变段中利用和主线一致的横坡。
        2.8.2匝道曲线超高取值
        匝道的超高需要和匝道变速时的行驶速度一致。若收费站范围内匝道车辆的速度降低,那么超高需要选取最小值,在靠近分流与汇流处时,超高可以选较大值。在互通选型和用地规模确定的基础上,可以将匝道的纵坡设计的大一些。在确保行车的舒适性与安全性后,减少因为平面指标较低,且纵坡与横坡都偏大的的情况,并对最大超高值进行合理的限制。
        结束语
        互通立交的设计决定了高速公路的通行能力与运营水平,互通匝道的设计标准与线性设计等标准也决定了互通立交的合理性与经济性。所以,在进行互通立交的设计时,需要进行方案的可选对比,在主线和匝道平纵线形等指标合理的前提下,保证互通立交位置、造型、指标、外观与功能的合理性,从而将互通立交的功能真正的发挥出来。互通一致性及连续性设计是运行安全的基本原则之一,出口的一致性、车道的连续性和车道平衡是设计重点。车道的连续性包含主交通流线的连续性、基本车道数连续性和运行速度连续性,其中运行速度的连续性和出入口连接处通行能力、服务水平有直接关系。规范中指出匝道分流区、合流区、交织区和集散车道的设计服务水平可比主线低一级,但不应低于四级。
        参考文献:
        [1]滕国臣.高速公路互通式立交设计要点分析与探讨[J].科技传播,2014,6(04):48-49+40.
        [2]张永杰.互通式立交设计中若干细节的探讨[J].山西建筑,2011,(13).
        [3]张军,刘佳钰.有关互通立交桥梁设计研究[J].城市道桥与防洪,2015(04):44-45+9.
        [4]郑园春.浅谈城市互通立交方案设计要点[J].江西建材,2017(8):30-33.
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