论文题目

毕节碧阳大道互通立交方案及施工图设计

一、选题背景和意义：

随着经济生活水平的日益提高，小汽车的数量急剧上升，同时，人们对出行的服务要求日益提升，为有效地解决城市平面交叉带来的冲突混乱状况、交通瓶颈和交通安全问题，提高行车效率，城市立交应时而生。它将相互冲突的车流从通行空间上分开，使其互不干扰，为高速、安全、大量行车提供了可靠保障。设置立体交叉后，行车速度和通行能力，要比相同规模的平面交叉口提高2.5-3倍。1964年我国第一座城市立交在广州落成，即大北道路环形立交。从1980年后，天津、武汉、上海、青岛、成都、南京等相继修建了道路立交。在发展过程中，立交也由简易的2层发展到功能齐全，设施完备的大型立交。

城市由于其土地利用的限制，不可能修建更多的平面道路来解决交通问题，因此，城市立交作为现代文明的产物，越来越受到欢迎与重视。贵州省毕节市碧阳大道作为毕节市东大门的进出口咽喉，每天数万辆的车流量，为保障交通需求，城市立交建设被当地政府提上日程。

但由于山区道路的互通式立体交叉易受地形的约束，立交方案选型比较灵活多变，难度较大。因此，此选题就毕节碧阳大道这一立交方案的设计，结合地形与其它综合因素对各个方案进行详细的分析与对比，以求选出最合适的设计方案。

二、课题关键问题及难点：

1、道路设计范围为山区公路，地势崎岖，布设互通立交的地形条件十分有限；

2、立交所处地理位置为西部地区，就经济发展方面考虑，设计应尽量控制成本；

3、周围建筑物较多，几乎没有空旷地带，总体而言，选线设计较困难；

4、贵毕公路之前为事故多发地带，因此，需要重点考虑事故原因，在重新设计时应尽量减少事故发生率。

三、文献综述（或调研报告）：

文献综述

摘要：随着我国经济的快速发展和基础设施建设步伐的加快，为有效地解决城市道路平面交叉带来的冲突混乱状况、交通瓶颈和交通安全等问题，更好地为人们的出行提供高效快捷的服务，城市互通立交的建设逐渐成为主流。在城市用地和其它构筑物的制约下，立交的选型以及设计成为主要难题，立交的综合设计应结合每个阶段的工作，剖析立交设计中的疑难点。同时，城市立交作为城市景观的一部分，立交的景观设计也应体现地域风格。

关键词：互通式立交；城市；选型；设计；景观

1. 概述

立体交叉简称立交，是利用跨线构造物使道路与道路或道路与其他线性工程，在不同高程处相互交叉的连接方式。立体交叉按其交通功能可分为分离式立体交叉和互通式立体交叉两类。互通式立体交叉是指不仅设跨线构造物使相交道路空间分离，且上、下道路之间相互连通的交叉方式。互通立体交叉的组成包括跨线构造物、正线、匝道、匝道端部设计（出入口、变速车道、辅助车道），除此之外还包括集散车道、绿化地带，以及立体交叉范围内的排水、照明、交通工程等设施。

互通立体交叉可使相交的各方向车流在不同高程的平面上行驶，全部或部分消灭了冲突点；车流可连续稳定的行驶，提高车速和通行能力；节约运行时间和燃料消耗；控制相交道路的车辆出入，车辆各行其道，互不干扰，保证了行车安全和畅通，因此，在城市交通的发展中极受青睐。但自身也具有各种缺点，其中包括占地面积大、构造物多、施工复杂、造价高、不易改建等。因此，在立交设计的过程中，一定要全面布局，慎重考虑。

城市立交作为城市交通的一部分，一般不收费，相邻立交间距较小，同时需要合理的解决庞大的自行车流和行人交通，用地较紧，并且受各种管线及建筑物的影响较大，拆迁费用较高，多采用地下暗管排水井与城市排水井相连接；施工时要考虑便于维持原有交通和快速施工问题，比公路景观更注重景观要求，兼有城市景观功能，因此，立交设计复杂、多样，往往做成多层式。城市立交的常用形式有：全直连式、环形式、涡轮式。

城市立交设计时应考虑以下几方面的因素：

非机动车及行人多；

主线及匝道设计车速较低；

仍存在有信号控制灯的交叉路口；

地下管线多；

占地少，用地受红线和建筑物限制；

有不规则的畸形交叉口；

周边建筑密集，景观及环保要求高。

1. 立交设计的内容

城市立交设计主要分为三个阶段，即预、工程可行性研究阶段；初步设计阶段；施工图设计阶段。

1. 预、工程可行性研究阶段

这一阶段主要研究立交的设置位置、数量、间距和功能，适当考虑立交的规模与形式，同时提供估算工程数量以满足指导下一阶段工作的要求。

1. 初步设计阶段

本阶段工程设计的重点在于立交设计所采用的技术标准、型式、方案和工程规模。立交的设计需从其可行性，合理性，和经济性三方面综合考虑。此阶段至少应有两个比选方案，方案比选是以流量为基础，综合考虑立交所处地理位置和此地是否需要有远期规划等。再具体从流量要求，工程规模，占地大小，基本道路宽度、速度，填挖土方，桥梁长度，匝道桥长度等方面进行具体的比选。

方案比选的主要步骤为：

先对比选方案进行平面线形设计，纵断面与竖曲线设计，设计时要考虑地形、地物及工程地质条件，以及立交范围内桥梁的桥型方案、收费站场和车道数等。然后结合立交综合设计资料，统计相关桥梁、路基、路面、排水、绿化、占地和拆迁等各专业的工程数量，编制并输出所有相关图纸、表格。最后编写方案论证说明，提出推荐方案。

1. 施工图设计阶段

根据初步设计评审结果和意见,对确定的互通立交方案进行详细的平面布线设计，(包括加、减速车道设计)、纵断面设计、横断面设计、连接部设计(路面标高设计)、收费站场设计、桥梁等构造物设计、路面与路基的防护与排水设计以及绿化设计等。

1. 四肢立交的基本型式

互通立交按其相交的道路数可以分为三肢立交、四肢立交和多肢立交。虽然立交形式多种多样，由于立交的右转弯匝道形式已经确定为右进右出式，因此，互通立交的形式从实质上来说就是左转弯匝道的选择和组合问题。由于此次设计的为城市四肢交叉，因此，对四肢立交的一些基本形式做一个简单的介绍：

• 1. 菱形立交

菱形立交是指由两条道路十字交叉，主要道路以分离形式下穿或者上跨跨次要道路,在以相交道路为座轴的四个象限内，从主要道路两侧斜向引出单向进出匝道至次要道路的平面交叉。尤其适用于相交道路交通主、次关系明显，左转车流不会对次要道路交通形成太大冲突的交织情况。现今多采用单点式菱形立交。

优点：

主要道路上保持为连续车流，所有左转交通均在次要道路平面通过；

只在主线上需要修建结构工程，因此总体而言，总造价低，占地面积相对较小，一般在道路红线之外很少甚至不需加扩征地，在市中心和郊区均为适用。

缺点：

存在平面交叉，需要设置信号灯，降低了行车效率。

• 1. 苜蓿叶型、混合苜蓿叶型立交

苜蓿叶、混合苜蓿叶型立交由于其形式简单，造价合理，交通流向明确，各条匝道都便捷，成为世界通用的四路交叉公路立交基本形式。 优点：

传统的苜蓿叶四路交叉是唯一一种只需一座跨线桥的全立交形式 传统的苜蓿叶立交不需要在匝道上设置桥梁，桥梁造价低 缺点：

占地面积大，占地费用高，不能体现节约用地的原则。 因设置收费站分散且较多，因此不是收费立交的首选形式。

混合苜蓿叶型立交：传统的苜蓿叶立交存在交织，即便是设置辅助车道也可能严重制约立交的疏散能力，若要在此基础之上提高疏散能力，可根据所承担的交通量需要改造环形匝道使之成为定向或半定向匝道，从而成为“混合苜蓿叶型”,甚至改成涡轮形。

• 1. 涡轮型立交

这种形式的立交四个方向的左转匝道均设计成右进右出的半直连式匝道，多用于城市立交的设计中。

优点：

结构紧凑，造型美观雄伟；

车辆运行全部右进右出，顺畅安全；

匝道纵坡缓和，转弯半径大，便于高速行驶；

缺点：

由于全部为右进右出，因此桥跨较多；

为大回转式匝道，绕行距离较长，营运费用较大；

工程造价较高；

占地面积较大。

• 1. 全直连式立交

这种形式的立交左转弯匝道全部采用全直连式，适合于各左转弯交通量均较大的互通式立体交叉。一般来说，在城市立交中，匝道的设计速度在30～50km/h，这种全直连式的立交，匝道设计车速可以达到60km/h，属于高标准的立交设计形式，在城市立交设计中常被采用。

1. 互通立交的设计
   1. 互通立交设计应思考的几个点

4.1.1 不能片面追求匝道速度

以提高匝道计算速度而设想缩短车辆在2条公路之间的转换时间往往被增加的匝道长度所消耗,不良的后果是无谓增加投资成本和运营成本,更严重的是导致占地数量的成倍增长。因此从实际应用出发,不应片面追求高的匝道行车速度。

4.1.2 立交设计应考虑安全因素

• 道路交通组织

合理的互通立交方案首先应保证交通组织合理可行，应把交通安全放在第一位；其次是环保与占地；再次是交通条件与投资。

许多国家的营运经验和事故分析表明，左侧出口会造成运行、标志和安全方面的诸多麻烦，除枢纽互通立交的主线分岔外，原则上出、入口应布置在主线右侧。高速公路行车道横断面布置必须遵循从左至右、车速由高到低的基本规则。车速高、交通量大的交通流应从断面的左侧分、合流。

• 立交出入口设置

互通立交出入口设置应遵循“一次减速、多出口分流,多入口合流、一次加速”的布置原则。出口预告标志是保证出口行车安全的重要设施，应采取工程措施保证其设置位置。即使在地形极其困难的条件下，500米的出口预告标志亦应能得到保证。

4.1.3 山区地区互通立交匝道线形

我国幅员辽阔，地形复杂多变。尤其是山区高速公路，布设互通立交的地形条件十分有限，若采用平原微丘区常用的互通立交形式，经常会导致大量的高填、深挖路基，对自然环境有较大影响。同时，工程投资亦会大幅度增长。与主线线形设计相比，互通立交的平、纵面线形设计有更高的灵活性，只要设计人员突破设计定式，不拘泥于互通立交形式，无论地形如何变化，总能找到一个既环保又经济的设计方案。类似菱形互通立交，在我国中、西部山区高速公路建设中应是经济适用的。

4.1.4 匝道设计要点

1. 在具体设计中，可把鼻端所对应的主线点的纵坡直接当成匝道鼻端点的纵坡，也有经过计算，得出鼻端所对应的匝道点的纵坡要在鼻端所对应之主线点的纵坡基础上加一修正值(绝对值为0.2% 左右)。此修正值反映了鼻端附近匝道的纵坡相对于主线纵坡的变化趋势。
2. 规范规定, 40km/h的匝道设计行车速度所对应的圆曲线一般最小半径为60 m,极限最小值为45m。如果环行匝道的设计行车速度按40km /h 控制,其所承担的交通量较小(如小于6 000辆/d) ,其设计服务水平为中等(即C级) 。
3. 单车道匝道的宽度一般是确定的，为8.5米。
4. 有效利用回旋曲线，让匝道与交叉道路所构成的整体形状顺适、流畅、均衡。
5. 在喇叭形或者环形匝道的设计过程中，将圆形改为水滴形或者卵形，更有利于行车顺畅、安全且更为美观。
6. 匝道出口的布置：应将其设置在跨线桥之前，当设置在跨线桥之后时，匝道出口至跨线桥的距离不应小于150m。
   1. 立交变速车道形式选择

依照现行的《城市道路设计规范》和《公路路线设计规范》，变速车道分为平行式变速车道和直接式变速车道两种。我国现行规范对加、减速车道长度的定义其实是指加、减速车道起点或终点至鼻端点的距离。

平行式减速车道是将起点做成有适当流出角度的三角段，从三角段结束到楔形端端部均采用一定的宽度。与直接式减速车道相比，其起终点明确，三角段部分虽然与车辆的行驶轨迹相符合，但在通过整个减速车道时必须走“S”形路线。根据日本《高速公路设计要领》，一般情况下驶离主线的驾驶员大多数愿意走直接式减速车道，而不愿意走“S”形路线，所以平形式与汽车实际行驶状态是不相符合的，直接式减速车道在全长范围内与实际行驶轨迹相符合。因此减速车道应采用直接式。

对于加速车道，同样驾驶员希望由直接式流入而不愿走“S”型，但是当主线交通量大时，车辆在找流入主线机会的同时需要使用加速车道的全长，因此《公路路线设计规范》中规定“加速车道原则上采用平行式”，当加速车道不太长、主线交通量较小时加速车道也可选用直接式。

• 1. 互通式立交的景观设计

景观设计首要考虑的就是要与匝道线形布设相配合, 并与周围的环境相协调，在整体的景观设计中，不仅要考虑当地自然气候，名风名俗，同时需考虑道路建设以及养护的经济性。在立交的选型过程中要最大限度保护占地范围内的原有植被所具有的自然特性，以及名胜古迹和风景等,使这些自然资源得到最大限度的利用。所有这些将使立交不仅仅具有交通设施的功能, 同时还将成为景观的有机组成部分，在一定程度起到画龙点睛的作用。平、纵面线形的流畅、顺适是最基本的设计, 除此之外, 还有装饰设计, 即坡面修饰和绿化。

• 坡面装饰和美化

坡面修饰就是对匝道所包围着的区域进行横断面设计时, 根据匝道填土高度的不同, 采取不同的坡度使匝道横断面在整体上具有柔和的自然形态, 到修饰和美化的作用。坡面修饰一般在环形匝道及三角区域内进行，坡面修饰的等高线要尽可能不与原有地面等高线相反, 因此设计过程中, 一方面要考虑匝道的填土高度、地形和排水, 另一方面还要核对匝道的横断面在坡面修饰时, 所引起的地面等高线变化。等高线不一定是规则的, 可以考虑利用现有的地面, 以营造出自然的景观。

• 立交绿化

立交绿化主要以矮小灌木, 草皮为主, 花草树木对路基边坡有稳定作用, 同时对景观还能起到美化作用。位于匝道两侧的矮小灌木、草皮景观能起到良好的衬托作用,由于匝道的平曲线半径一般较小,因而在曲线外侧的树木使曲线变化显得非常明显,而在内侧的树木可增加识别匝道特征的能力。但应注意的是,在立交内应种植矮小的灌木,以利于整个立交的通视, 保证车辆的行驶安全。这些绿化仅能起到宏观景观的作用,作为互通式立交,还需搞一些集中的景观绿化,如在立交匝道所包围着的区域内可适当栽植观赏性花卉,形成有地方特色的景观效应。这时车辆行驶在立交上人们可以欣赏到这些花草树木,无疑是一种赏心悦目的美的享受。同时也可以做一些代表地方特色的雕塑、堆砌, 如黄河奇石等美化环境。

参考文献

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11. 刘洪波. 互通式立体交叉计算机辅助设计.东南大学出版社.2009

四、方案（设计方案、或研究方案、研制方案）论证：

鉴于碧阳大道与其被交线为四路交叉，根据其基本形式确定了三种初始方案，整体均为单点式菱形立交，但根据主线与被交线的不同相交方式分为：

方案一：主线上跨被交线，为高架形式；

方案二：主线下穿被交线，为隧道形式；

方案三：主线为隧道，被交线为高架。

经过方案的初步论证，综合了设计难点和需要重点考虑的对象，包括地形限制，成本控制等多方面，最终采用方案二为推荐方案。

五、进度安排：

六、指导教师意见：

签名： 年 月 日

七、开题审查小组意见：

签名： 年 月 日