城市道路平面交叉口的竖向设计解析

城市道路平面交叉口的竖向设计解析
摘要:城市道路网络是一个复杂系统，城市交叉口又是路网中通行能力的“咽喉”，尤其是大型交叉口和广场由于立面较为复杂，竖向设计则显得更加重要。

竖向设计的合理与否直接影响交叉口道路表面的平顺度，行车的舒适性，排水质量和审美需求等。

本文针对T形、X形柔性路面平面交叉口的竖向设计进行探讨。

关键词:平交口;竖向设计;纵断优化
交叉口立面设计的理念就是合理地设计交叉口的标高，便于汽车及行人安全出行，同时还应考虑与附近建筑物、地下管网、绿化的相关关系。

符合行车平顺、排水通畅和建筑艺术三方面要求。

1平面交叉口竖向设计的原则
分清主次道路，主要道路优先，要保持原有车流状态，适当偏移中线，增加交叉口车道数，车道密度(宽度、数量)等适当。

要保证主要道路的交通便利。

同等级的道路交叉时，一般都而改变它们的横坡，使横坡逐步地随纵坡变化。

交通流交叉时，应尽可能渠化成直角或近似直角交叉交通流合流时，应以较小角度进行合流，实践证明，交通流以100-150合流时，合流速度差最小
交叉口范围内，不应使一条道路的雨水排入另一条道路上或流过交叉口的人行横道，也不应使交叉口内产生积水。

因此，需合理确定交叉路纵断的变坡点和布设雨水口，设计时至少应有一条道路的纵坡方向背离交叉，雨水口应设在人行横道之前或低注处。

如遇困难的地形，交叉口设在盆状地形处，必须设置足够数量的雨水口。

平面交叉口立面设计高程应与周围建筑物的地坪高程协调一致。

设计时应充分考虑发展与环境的关系.力求使路口的渠化与环境的绿化协调使路口不再枯燥、单调。

2平面交叉口竖向设计的方法
对简单的沥青路面交叉口，通常采用特征断面法;对大型、复杂的沥青路面交叉口，采用简单的特征断面法不能完整地表达交叉口的立面，必须加密交叉口范围内的设计高程，即高程图法。

2. 1 T形、X形交叉口特征断面的确定和特征点高程的计算
交叉口的特征断面与选定的路脊线密切相关，路脊线应根据相交道路的等级和交叉角等因素确定，既要考虑行车平顺，又要考虑整个交叉口的均衡美观。

2.1.1相同(或相近)等级道路相交时的特征断面
相同(或相近)等级的道路相交，立面设计时一般维持各自的纵坡不变，改变其横坡度。

对X形交叉口和交叉角大于750的T形交叉口，路脊线通常是对向行车轨迹的分界线，即行车道的中线;对于斜交过大的T形交叉口，其路中线不宜作为路脊线，应加以调整。

X形交叉口和T形交叉口分别被相交道路的中线分割成四部分和三部分。

每部分的立面设计方法相同，以图1和图2中A, OA2 B2 EB2部分为例，介绍X 形和T形交叉口特征断面的确定和特征点高程的计算。

X形和T形交叉口特征断面的位置:
(1)位于各相交道路进入交叉口前的路段上，及交叉口范围的边界线处，如B, A，断面和B2 A2断面;
(2)位于转角曲线的切线处，如C, D，断面和C2D2断面;
(3)位于交叉口对角线处，如OE断面。

在路脊线上、交叉口入口处及转角曲线切点处的特征控制点O,A1,B1,C1,D1，C2,D2,A2,B2和F,G,H,I等点的高程，均可根据相交道路的纵面线形和路拱横坡度求得。

E点的设计高程Ez可按下式计算:
2.1.2主要道路与次要道路相交时的特征断面
主要道路与次要道路相交时，主要道路的纵横断面均维持不变，而将次要道路的双坡横断面逐渐过渡到与主要道路纵坡相一致的单坡横断面，此时路脊线的交点0移至次要道路路脊线与主要道路路面边线的交点0,(或Oz)处(如图3、图4)，为适应主要道路的横断面，应适当调整次要道路的纵断面，紧接主要道路处的纵坡宜根据主要道路的横坡、纵坡及交叉角度计算得到的综合值(与合成坡度类似)。

主、次要道路相交的四路和三路交叉口的特征断面仍是三种位置，即次要道
路进入交叉口的路段上，如F1G1, F2G2断面;转角曲线与次要道路的相切处，如D1 E1 , D2 E2断面;主要道路边线与次要道路路脊线交汇的对角线处，如O1C1,O2C2断面。

特征点A1，O1，B1,,A2,O2,B2的高程可根据主要道路的纵面线形和横坡值确定;E1,G1,D1,F1的高程根据O1点的设计高程和O1G1的纵坡及次要道路的横坡确定，E2,G2,D2，F2的高程根据O2,点的设计高程和O2 G2的纵坡及次要道路的横坡确定。

C1, C2点的高程分别由O1,A1,D1点和O2,A2,D2点的高程考虑满足行车的平顺和排水要求确定，计算方法同目前。

2. 2高程图法
高程图法常用的方法是增加计算辅助线，采用高程计算线网。

高程计算线网主要采用圆心法、等分法。

(1)圆心法
在路脊线上按施土要求每隔一定距离或等分定出若干点，并与转角曲线的圆心连成直线
(只连到转角曲线上)，即得圆心法高程计算线网(如图5) 。

(2)等分法
将路脊线等分为若干份，相应将转角曲线也等分为相同份数，连接相应点，即得等分法高程计算线网(如图6) 。

高程计算线所在位置是用于计算该断面路拱设计高程的依据，标准路拱横断面是与车辆行驶方向垂直的，应尽量使高程计算线与路拱横断面的方向一致。

3关于平面交叉口竖向设计的几点探讨
下面将以图7所示的T形平交口为例探讨几点关于竖向设计的要点。

E点的设计高程在公路平面交叉口中应满足对角线上行车平顺和排水的要求，城市道路平面交叉还必须满足图1中圆弧D, D:间的排水要求，即圆弧D, DZ 间的纵坡必须≥0. 3 % 。

交叉口无导流岛时，因转角半径较小，曲线短而难以采用合适的超高，在特殊困难情况下除设置排水所必须的横坡外，可不设超高，一般对角线OE的横坡宜控制在0. 3%一2%之间，《公路路线设计细则》中推荐其宜控制在1%左右。

以上两点可通过调整平交口对角线与圆弧交点的控制高程来实现。

在一般平坦地形的城市交叉口，竖向设计的形状宜采用伞形形式，有利于排水、行车、美观和衔接处理。

相同(或相近)等级道路相交时，当一条道路纵坡与另一条道路横坡反向时，交叉口相交道路中的纵坡差不宜太大，上海市设计部门的经验认为:一般要求不大于0.5%，尽可能使其大致相等。

经处理后，可得到优化前和优化后的平交口竖向设计三维曲面效果图(如图8、图9) o
通过比较我们可以得出表2结果。

从表2可分析出:行车在优化后交叉口对角线上比优化前更平顺舒适。

同时考虑到平面交叉口范围内驾驶操作复杂，易发生交通事故。

尽管交叉口范围内设计速度比一般路段低，但仍希望获得比一般路段有更好的线形，使驾驶员能尽早看到交叉口范围内的车流动向，以便变速或停车。

在填方路段，若次要道路的竖曲线设置在主要公路的边缘处，容易导致较大高差，次要道路的车辆容易冲坡，直接闯入主要公路;在挖方路段，次要道路进入主要道路时是下坡，速度较快，应设置减速距离。

因此，次要道路紧接交叉口处应设置引道，引道部分应以0. 5%一2. 0%的上坡连接，此坡段至主要道路的路缘至少25 m，如图10所示。

城市道路在条件允许的情况下，也可考虑在次要道路紧接交叉口处设置该引道，优先保证主要道路的横坡，使其贯穿于整个交叉口区域。

结束语
城市交叉口设计是城市道路交通系统规划设计的一项非常重要的内容，是一项精细、系统的工程。

合理的交叉口竖向设计是以合理的纵断设计为基础的，合理地优化交叉口竖向设计可以保证行车平顺、排水通畅和建筑艺术美观的要求。

参考文献
[1] JTG D20一2006.公路路线设计规范[S] .
[2]杨少伟.道路勘测设计[M].北京:人民交通出版社，2009.
[3]任福田.城市道路规划与设计[M].北京:中国建筑工业出版社，1998。