城市道路教案(1)

第五章城市道路立体交叉设计
第一节立体交叉的适用条件及等级划分
立体交叉是利用跨线构筑物使两条道路在不同平面上交叉，两条道路上的车流能够互不干扰，各自保持其原有行车速度通过交叉口。

因此，设置立体交叉是提高道路交叉口通行能力，保证交通安全的一种有效措施；同时还可以节约运行时间和燃料消耗，控制相交道路车辆的出入，减少对高等级道路的干扰。

但立体交通功能是否得以发挥，主要取决于立体交叉的规划、布局及设计的合理程度。

在工程上，需从技术上和经济上两方面论证修建立体交叉的必要性。

一、技术上合理
1、从规划角度来说非修不可，否则无法解决N，根本上改善交叉口及其相连道路的交通现状(如西解放立交桥)。

2、相交道路等级高，如城市快速干道，要求车速到交叉口不过分降低。

3、交叉口交通量大，经常发生拥挤，阻塞现象，这是修建立体交叉最有力证据。

一般来说，当进入交叉口的现有交通量超过4000～6000pcu/h,相交道路为四条车道以上，且对平面交叉口采取改善措施、调整交通组织均难收效时，可考虑设置立体交叉。

立体交叉是解决相交道路交通问题的一种有效方式，但并不是唯一方式。

立体交叉不仅造价高，而且由其产生的运营费用也高，因此，立体交叉是否设置、何时设置、设置成何种形式与规模，都不得应从交通需求角度进行论证，一般来说，当Q 较少时，即使在已规划为立交处也应不急于修建(可预留空地)。

而应在预测的交通需求不能得到满足时，才考虑设置。

当然，立体交叉从方案论证、工程设计、工程施工需要一定周期，对此有关建设管理部门应超前考虑。

4、铁路干线与城市道路相交相互干扰很大。

如西解放立交桥，原来泰来街过来的人都要跑过铁路，立交后汽车厂大车都走此路，不再走红旗街。

5、地形、环境条件适宜。

立体交叉占地较大，道路网系统规划应预留立交用地，可先采用环形交叉口。

由于我国规划工作起步较晚，道路交通发展过快，导致立交用地预留不足，而拆迁、征用土地支付的建设费
用很大。

因此，一方面应重视对未来立交用地的预留规划，另一方面要从道路网系统上考虑立交的设置。

对征地、拆迁费用过大的立交应尽量减少其用地规模，通过相邻的道路立交来完善其交通功能。

在地形条件不利(如位于山区或丘陵区的城市道路，纵坡较大，采用平面交叉危及行车安全时)可设置立体交叉。

二、经济上有效益：
经济效益包括直接经济效益和间接经济效益，还应考虑社会效益。

不仅从财务经济上评价，还应从国民经济角度评价。

建造立体交叉的工程经济效益，体现在两个方面：
(一)修建立交平均每年的投资费用应小于平交全年的经济损失总额。

m P n R K ++>)100
1( 其中：K ——平交口因交通受阻造成的全年经济损失总额(元)
)(3651元β∑=⋅⋅=
n i G Q K ∑=n i Q 1
：平交口各方向一小时交通受阻总数(方向数由1—n)，n 指n 个路口(台时) G ：交通受阻每小时折合运输单位的损失费额(元/台)
β：高峰小时交通量与日交通量百分比，缺乏观测数据时：市区道路为0.08—0.10；郊区道路为0.13—0.15
一个路口高峰小时交通受阻量Q ：
3600
256.0)(⨯++⋅+⋅=V t t T t t N Q c 黄红黄红 c
T t t N 黄
红+⋅：一个周期受阻多少量 3600256.0)(⨯++V
t t 黄红：一小时受阻n 个周期
N ：平交口一个方向高峰小时交通量(一个进口道)
0.56V ：车流在运行中若减速和加速相等时，由于刹车和加速时间的损失 R ：立交造价
n ：立交构造物使用年限
P ：立交每年大修折旧费，以占立交造价百分比来表示
m:立交每年管理费，包括维修、养护、交通控制等费用(如路面破损、栏杆损坏等)，但不包括大修费
(二)建造立交的成本能在短期内回收 成本回收期限)(年m
K K K T e H --= 式中：K H ：立交造价K H =R
Ke ：平交所花的费用。

Ke=0(改建时已全回收，养路费等)
K ：平交因交通受阻造成全年经济损失总额。

m ：立交每年的管理费
工程经济上认为一般T=6—10年较合理，不能操之过急，还应考虑货物周转率，出行居民节省时间等，有些效益是无形的，只产生社会效益，不能用钱表示(如修建停车场即是如此)
三、城市道路立交的等级划分及功能特征
城市道路立体交叉根据相交道路等级及其直行车流、转向车流(主要是左转车流)行驶特点和非机动车对机动车交通有无干扰等情况，划分为四个等级：枢纽立交、一般互通式立交、简单立交及分离式立交。

各个等级的功能特征和城市道路立交等级选择详见教材P83表6－1，表6－2。

第二节 立体交叉的基本形式及互通式立交交通组织分析
一、立体交叉的类型
立体交叉种类很多，型式多样，名称也不统一。

分类依据不同，类型也不一致，影响立交基本类型的因素很多，可根据实际条件找出主要因素，并依此选择立交类型。

1、按跨越形式(指道路而言)
⑴下穿式：也叫隧道式，如长春东、西道口，占地少、立面容易处理，适用于市区。

但工期长，地道结构物造价高，照明、排水不好处理(排水还要设盲沟、泵站)，若为三孔隧道，坡度不好处理。

⑵上跨式：如西解放立交桥。

施工容易，造价比下穿式低。

缺点：占地大，引道纵坡大而长，对非机动车不利。

2、按交通功能(分离程度)
规范根据交通功能及有无匝道将立体交叉分为两大类：
⑴分离式立体交叉：上下道路无匝道连接，相交道路上的车辆不能互相
转道(如西道口)，占地少，设计构造简单。

道路和铁路的立交，都采用此种形式。

⑵互通式立体交叉：设隧道或跨线桥，并用匝道连接上下道路，占地多，设计构造复杂，造价高，但上下道路车辆可以互相转道，交通功能较完善，城市中多用。

二、对互通式立交的分类
(一)按交叉口交通流线相互关系分类：
交通流在交叉口的行驶轨迹称为交通流线，交叉口交通流线之间的关系有空间分离，交织和平面交叉三种基本情况，相对应地将立交分为以下三种类型：
⑴不完全立体交叉式：消除直—直，但至少存在一处直—左冲突(在匝道进出口)，受条件限制可设信号灯。

通常只是在干线与一般道路相交的立交才采用此型式，应将冲突点安排在一般道路或Q较小的道路上。

⑵交织式：相交道路交通流线之间互相重叠，存在交织路段的立体交叉，由交织点代替了冲突点。

⑶完全立交式：通过立交，将相交道路所有交通流线均空间分离，无冲突点和交织段，是最理想的立体交叉类型。

(二)按相交道路条数分类
I：三条道路交叉；
II：四条道路交叉；
III：多条道路交叉(五条以上)
(三)互通式立体交叉按几何形状及行驶方式分类：
1、苜蓿叶形立体交叉
⑴全苜蓿叶式：其交通组织特点是各向都设置供左转弯的环形匝道，通过在匝道上的右转运行代替左转交通。

车流无冲突点，可连续安全行驶，但左转R小，反向270°，绕行距离长，行驶条件差，占地大。

适用于两条均属高等级道路的立交。

⑵三枝苜蓿叶式：三路交叉的交叉口，其行车方式同完全苜蓿叶形立体交叉。

2、喇叭型立体交叉：用在三条路交汇的T形或Y形交叉口。

路线结构简单，仅设有一座跨线桥，行车安全、便利，设计时应将喇叭口设在左
转弯车辆较多的道路一侧，以利主流方向行车。

3、迂回式立体交叉：将左转弯匝道延长绕行的一种形式。

也称不完全定向型立体交叉，左转车辆不能沿便捷方向行驶。

4、定向式立体交叉：各方向车辆能沿便捷转弯路线行驶，平面线型好，对汽车行驶有利，占地大，构造物多，造价高。

适用于左转弯车比重大的交叉口。

5、组合式立体交叉：根据各转向交通行驶要求，选用标准立交形式的某些部位，进行组合。

最常见到为苜蓿叶式加定向式立体交叉。

6、菱形：保证干道的直行交通不产生平面交叉干扰，而在次要道路上有冲突点存在。

适用于主干路与次干路相交的交叉口。

此种立交分离不完全，但菱形花瓣可变，若城市道路条件受限，可用此型式，成狭长型。

7、部分苜蓿叶式立体交叉：基本形式同苜蓿叶式，但取消一个或几个匝道，这样就需要限制某些左转弯交通不准通行或允许某些交叉口成为平面交叉。

在城市拆迁占地困难，部分左转弯交通可绕行其他道路加以解决时，或当相交次要道路的交通量较小，容许平面交叉时，可采用此种立交。

8、环形立体交叉：其通行能力受环道交织能力的限制，环道的车速受中心岛直径的影响，因此在选用环形立交时，必须核对环形交叉的最大通行能力和中心岛直径能否满足远期交通量和车速度要求。

双层式环形立交，可保证主要道路直行交通畅通，次要道路的直行与所有转弯车辆在环道上通过，适用于主、次道路相交。

这种立交还可以作为三层式环形立交的过渡形式。

当次要道路的交通量增加到一定程度，可将其直行交通通过高架桥跨越双层式环形立交，而过渡到三层式环形立交。

9、互通式立体交叉依据车辆组成又可分为机动车与非机动车混行或分行的立体交叉。

机动车与非机动车分行立交是根据我国非机动车交通量大的特点而设计的一种形式。

该立交是机动车与非机动车布置在不同平面上行驶，即在立交中单独设置非机动车系统。

分行立交比混行立交多投入资金约占30％，因此，确定是否修建分行立交，应从交通功能(通行能力、延误)、交通安全、经济效益等方面进行综合分析确定。

由于立体交叉占地面积大，建设投资多，且又难于和道路四周建筑物的现状配合的好，尤其是仅设置一、二个立体交叉也不能提高整条路
线的通行能力。

因此，立体交叉的采用，必须谨慎从事。

国外目前多以修建快速干道来解决城市的交通问题，因而结合快速干道的修建均配合修建了一系列的立体交叉。

第三节互通式立体交叉型式设计
一、立体交叉设计方案应考虑的问题
按交通功能立体交叉可分为互通式和分离式两大类型。

每种立交都有其特点和适用条件，但其界限往往不是非常明确。

立交设计方案应综合考虑规划要求、相交道路等级、交通量及性质、交叉口用地和地形、拆迁及占地范围、排水工程、施工难易、工程造价等方面，选择最优设计方案在拟定设计方案过程中，重点考虑以下几个问题：
(一)相交道路(或铁路)上、下位置确定：
1、铁路与道路交叉：
⑴隧道式：(道路在下面)地下水位影响大，适于地下水位低，排水出路便利可靠；
⑵跨越式：铁路标高不能动，地下水位高，排水困难，但对非机动车应加以考虑，爬坡能力，看是否周围有可利用的自行车道路。

⑶新建铁路：多考虑铁路方面，结合道路改建条件，如不合适，可改变交叉位置。

道路布置在铁路下优点：①净空可低一些，节省工程造价；
②车行道纵坡较小，对非机动车有利；③建筑艺术性较好；④有利于路面遮荫防晒。

2、道路与道路交叉
若主与次相交：力争主干道不变，次要道路是上跨还是下穿。

同时考虑周围建筑物协调(如：长春站人走下面，车走上面，但不是很好，人防商场走路不方便)
(二)排水方法：若道路必须从铁路下穿过，地下水位低，以雨水管道自流排水(经济施工简便)；地下水位高，修建抽水泵站排水，但工程造价，维修费用大；若排水出路高于枯水期，低于丰水期，可自流与泵站相结合或设盲沟。

如二道区就是此情况，闸门在伊通河，丰水期关闭，则区内涝，排不出去水，地下水位高。

这种情况只在隧道式中考虑，跨线桥不用考虑排水。

二、互通式立交型式设计
相交道路有匝道连接,车辆可转移过渡的立体交叉称互通式.应通过道路立体交叉和匝道,力求消除冲突点,在立面上(不同标高),渠化左转、直行、右转交通、分离机动车与非机动车交通，使之各行其道，互不干扰。

互通式立交通常由跨越结构物(跨线桥或隧道)、主线、匝道、出入口，变速车道及斜带等部分组成，通过对左转弯匝道不同设计型式，对冲突点、机动车和非机动车分离的不同处理要求，有不同型式的互通式立体交叉设计方法：
(一)考虑直行车流：
(二)考虑右转车流：修建右转匝道
(三)考虑左转车流：设计左转弯匝道有以下六种基本型式
⑴把左转弯车流所造成的交叉点变为汇合点(设环路，变左转为右转)。

左转弯车辆先驶过立交处，然后向右回转270°达到左转弯目的。

主要缺点：行程距离长，匝道半径小，速受到限制。

⑵反左转弯车流所造成的交叉点变为交织点(设中心岛，组织环形交通)。

交通组织如同环形交叉口。

主要缺点行程距离长，环道上的通行能力和车速受到一定限制。

如设计二层式立体交叉，则其中一条相交道路的直行车流也不能顺直行驶。

⑶左转弯车辆从干道左侧直接分叉左转弯，在相交道路的左侧汇合。

适用于相交道路都是单向交通，如为双向交通则在左转弯匝道的分叉和汇合两处，都要与对向的直行车流产生交叉点，交通不安全，不应采用。

⑷左转弯车辆从干道左侧直接分叉左转弯，下穿(或上跨)相交道路后再回转，在相交道路的右侧汇合。

这种左转匝道型式适用于相交道路一条为单向交通，另一条为双向交通。

主要缺点是要增加立体交叉构造物。

⑸左转弯车辆从干道右侧分叉，上跨(或下穿)原干道后，在相交道路的左侧汇合。

这种左转匝道型式适用于相交道路一条为双向交通，另一条为单向交通。

主要缺点是要增加立体交叉构造物。

⑹左转弯车辆从干道右侧分叉，先后上跨(或下穿)二个立体交叉构造物后，在相交道路的右侧汇合。

这种左转弯匝道型式称定向型匝道，对行车便利，是最为理想的左转弯匝道型式。

多用于定向型立体交叉，设计时可根据相交道路左转交通量的大小和要求，设计不同左转弯的组合型
式。

(四)在车流的分叉点处设计分叉匝道。

(五)在车流的汇合处设计汇合匝道。

(六)在车流交织段处设计交织匝道。

所以，互通式立体交叉口型式的设计，主要就是处理平面交叉中所产生的交通特征点，即如何分别处理不同行驶方向大左转弯、直行和右转弯车流。

总之，在进行互通式立体交叉设计时，应注意：
⑴消灭冲突点，减少交织点、分流点、合流点；
⑵直行、右转一般是标准图，定型设计，左转可选六种之一；
⑶重视非机动车(非机动车交通要求，机与非机之间相互干扰问题)
⑷立体交叉力争正交(减少交叉构造物造价，改善行车条件)
第四节立体交叉主要组成部分设计
一、匝道的设计：
匝道是联接两个不同平面供左右转弯车辆行驶的道路。

匝道分为外环及内环，外环匝道供右转弯行车时使用，内环匝道供左转弯行车时使用。

为了节约用地，有时将内环和外环匝道紧靠在一起，成为双向匝道。

在匝道上既有小半径的弯道又有较大的坡度，技术条件较差，设计也较复杂，既有超高又有加宽。

)
1、互通式匝道基本形式：(见教材P
93～94
⑴左转匝道与右转匝道形式；
⑵半定向匝道；
⑶喇叭形立交环形匝道；
⑷立交的环道；
2、互通式立交匝道横断面设计：匝道横断面应布置为单向行驶，有困难时可采用双向行驶，但应予以分隔。

具体布置形式须视需要连接到车流方向和性质来定。

单向行驶匝道的路面宽度要考虑车辆临时发生故障，停放在匝道路边时，还能确保其他车辆从匝道通过。

匝道横断面由车道、路缘带、硬路肩(紧急停车带)、防撞栏组成。

单车道匝道必须设紧急停车带，宽度为2.5米，单向行驶的匝道路面宽度不应小于7米。

其他同一般城市道路设计。

3、互通式立交匝道平面线形设计：
互通式立交匝道平面线形设计，应根据互通式立体交叉所相交道路的等级和重要性程度所确定的互通式立体交叉的等级，依据预测的交通量流向主次、地形、用地条件、地下管网设置等因素不确定立交匝道类型及其曲线半径，使其适应行车速度的变化，保证车辆能连续安全地在立交中运行。

匝道的圆曲线最小半径指未加宽前内侧机动车道中心线的半径，其
)所列的限值。

值应根据匝道计算行车速度选用大于表6-9(教材P
96
为了适应城市用地紧张、拆迁困难的情况一般都采取适当降低舒适程度，如将横向力系数加大。

城市道路一般希望不设超高或尽可能采用小些。

匝道缓和曲线最小长度应大于等于表6-10(教材P
)所列值。

在实
97
际运营中匝道行车视距仅考虑停车视距。

4、互通式立交匝道纵断面设计：
由于匝道的行驶条件差，易发生交通事故，因而其最大纵坡应较路段的标准高些。

冰冻地区立交匝道的最大纵坡≤3%～4%，非冰冻地区计算行车速度80Km/h时为4%，≤60Km/h时为5%。

机动车与非机动车在同一坡道上行驶时，最大纵坡按非机动车道的规定，即宜<2.5%，≥2.5时应限制坡长，坡度为 2.5%、3%、3.5%时，对自行车道限制的坡长分别为300m、200m、150m；对三轮车或板车坡度为2.5%、3%时，限制坡长分别为150m、100m；不应设计>3.5%的坡度。

规范规定立交范围内回头曲线处的纵坡度宜≤2%，即平面线形较差的地方，纵断面线形要求适当提高标准。

当匝道上的竖曲线与平曲线遇在一起时，坡度转折点和平曲线转角点最好错开，若重合时，则要考虑坡度的折减。

总之应设计出便于车辆行驶及安全的匝道。

5、立交匝道超高与横坡：
一般最大超高不超过6%，有冰雪地区不超过4%。

合成纵坡一般最大超高不超过8%，冰雪地区不应超过6%。

6、匝道端部出入口设计：匝道端部是包括匝道渐变段，变速车道、匝道端点等邻近主线出入口部分的统称。

匝道端部可以根据端部变速车道的外形分为平行式和直接式，也可根据端部变速车道数分成单车道和多
车道型。

⑴匝道口最小净距
匝道口的间距取决于立交的类型、成对匝道(进口或出口)的功能和实际交织的有无等，但端部之间则需保持合理的长度，设置标志等。

规范规定匝道口最小净距是根据驾驶员辨认标志，引起反映所需时间及汽车移向邻近车道所需时间的计算总和而得的。

对于进口—出口型，进口—进口型及出口—出口型，当干道计算行车速度为80Km/h 、60Km/h 、50Km/h 和40Km/h 时，匝道口最小净距分别为110m 、80m 、70m 和40m 。

因为出口—进口型行驶的车辆没有交织干扰，可以缩短以上匝道口间距的1/2，分别为55m 、40m 、35m 和30m 。

对于进口—出口型还应计算交织长度，并与以上数值比较，取其大者。

⑵相交道路和匝道上车道数的确定 车道数确定方法一方面与横断面设计基本相似，D
D N Q n =
取整，不一定非取偶数。

另外，还要考虑以下两个方面：
①分流点和合流点处的车道数应保持平衡
当车流从一个方向驶过分叉点后而分驶二个方向，或者车流从二个方向驶过汇合点后而驶向同一方向，前者的车流量必然会从多变少，而后者则必然会从少变多。

为了适应车流量的这种变化，并使分叉点和汇合点处的车道充分发挥其理论通行能力的效果，达到预期的使用效率，在分叉点和汇合点处的车道数应保持平衡，其关系式如下：
1)(-+≥F E C N N N 条 ②分流点和合流点处的车道数不仅应保持平衡，还应保持“基本车道数”。

所谓基本车道数是指道路在全长或较长路段内必须保持的车道数。

保持基本车道数和保持车道数平衡两个要求之间的矛盾，可通过设计辅助车道来解决。

该辅助车道即是变速车道，未到分叉点以前的辅助车道为减速车道；超过汇合点以后的辅助车道为加速车道。

在分叉点以前和汇合点以后的干道上，增设一定长度的辅助车道，既保持基本车道数，也保持车道数平衡。

其主要作用是可减少驶出、驶入干道的车辆对主线行驶车辆大干扰。

⑶变速车道的设计
变速车道有两种形式：直接式与平行式。

直接式是根据以平缓的角度出入的原理进行设计；而平行式则有一条附加的变速车道。

平行式车道适合做加速车道，但当加速车道不太长，交通量较小时加速车道也可选用直接式。

减速车道一般选用直接式，有利行车顺适，但减速车道交通量大时，也应采用平行式。

变速车道宜设一条车道，宽度一般与直行方向干道车道宽度相同，自干道路缘带外侧算起，变速车道外侧应另加路缘带。

减速车道的驶出端应使驾驶员易于辨认变速车道，可采用与干道不同颜色的路面，或绘制标线与干道加以区别，并应加设交通标志。

具体数值见教材P
，
106～107。

表
6－18
⑷集散车道的设计：
设置集散车道可保证主要道路直行方向车辆高速行驶，在立交范围内不受转弯车辆进出匝道的影响，因而提高了通行能力，保证了安全。

如在干道上只有一个出口在立交桥前，一个进口在立交桥后。

通过变速车道与集散车道相接，左转车辆受匝道转弯半径的限制，要降低车速，完成转向后先进入集散车道，然后进入加速车道，加速后进入干道。

因此在苜蓿叶形立交中集散车道的设置可将分流点和合流点转移出干道。

集散车道的宽度可以是单车道或双车道，取决于通行能力的需要。

其计算车速应与匝道计算车速一致，集散车道与直行干道间应用分隔带或标线进行分隔。

第六章城市道路排水设计
第一节概述
一、城市道路排水系统制度：
城市道路排水系统既是城市道路的一个组成部分，也是城市排水系统的一部分。

雨水排水系统的目的是将地面雨、雪水迅速排除，以保证车辆和行人的正常交通，改善城市的卫生条件，以及避免路面结构因浸水而产生过早破坏。

为了防止水污染，城镇里的生活污水、工业废水也需及时排除。

排水系统需排除的水：①雨、雪水；
②工业废水：包括生产废水(可循环利用)；生产污水：需回收处理再排入水体；
③生活污水：含有机物，病源微生物，需回收处理
排除这些水，有两种不同的排水制度：分流制、合流制。

1、合流制：将生活污水、工业废水和雨水用同一管道系统排除的系统形式称合流制。

为了有利于环境保护，就要使全部城镇中污水和雨水都流经污水处理厂，经过处理，再行排放。

这样，需要设置较大的污水处理厂。

而最早出现的合流制排水系统，是将混合的污水不经处理直接就近排入天然水体。

二道区以前是合流制排水系统，现有的改为分流，有的部分修截流干管、溢流井，不下雨时到污水处理厂，下雨时就有雨水混合部分污水通过溢流井溢出直接排入天然水体，即采用截流式合流制排水系统。

截流式合流制排水系统较早先的合流制方式改进了一步，但还有污染源。

国内外在改造老城市的合流制排水系统时，通常采用这种方式。

2、分流制：将生活污水，工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统称为分流制排水系统。

可分别设置污水，雨水管道系统；或只有污水管道系统，雨水靠明沟排水。

污水排水系统：汇集处理生活污水或工业废水系统。

雨水排水系统：汇集排泄雨水的系统。

分流制排水系统优点：利于环境保护；利于污水综合利用，便于从废水中回收有用物质；降低需处理的废水量。

选择合流制或分流制，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体等条件，从全面出发，通过技术经济比较，综合考虑确定。

新建地区的排水系统。