【摘 要】阐述了城市互通立交桥设计的总体原则，针对互通立交桥设计的平面与纵断面间相互影响、匝道间相互限制等特点，对匝道平面、匝道纵断面设计提出了自己的体会和建议。
【关键词】互通立交；匝道；跨径布置；平面设计；纵断面设计；有效变坡长度
1．工程概况大庆市是一座我国北部著名的石油城，总人口246 万，总面积2.1 万平方公里。自1980 年建市以来，随着城市的发展，大庆一跃成为我国北方新兴的工业城市。为进一步优化大庆市区干线路网结构，提高南北通行能力。大庆市委、市政府于2004 年初投资4.5 亿元建造萨环东路互通立交桥，并于2005年建成通车。最大跨径35m，最小跨径17m。
一座互通立交桥的设计，主要就是各个匝道的布置设计。匝道横断面形式有两种即单车道单方向、双车道单方向。通常设计中采用单车道单方向形式。在转弯交通量非常大，一个车道的通行能力不能满足需求时，或考虑定向、半定向立交路线的连续性时，才采用双车道单向形式。
整个立交桥匝道的平曲线、缓和曲线、纵坡、竖曲线以及横断面等之间，相辅相成的关系应给与充分的考虑，使立体线形平顺而无扭曲的突变，达到视野开阔、行车舒适的效果，表现出综合性非常高的特点。由于互通立交匝道与一般主线纵断面线形相比，具有相互跨越的特点，因此受限制的因素增加许多，诸如受到相邻上、下匝道高程及主线出入口纵坡的限制。总之，使匝道纵坡线形满足规范要求，是匝道纵断面设计的基本要求。结合大庆市萨环东路互通立交桥施工图设计，对匝道跨径布置、纵断面设计、纵断面拉坡顺序、超高设计作出论述。
2．总体设计原则（1）匝道桥梁跨径布置要充分考虑地上、地下障碍物的限制，并结合本单位技术力量。
（2）匝道纵断面线形做到连续、顺适、均衡，而无扭曲的突变的线形。
（3）匝道纵断面线形与主线衔接时，需要有一段区间同主线的纵断面线形保持一致，确保主线通视条件，便于汇入车辆的驾驶员识别。
（4）出口匝道宜采用上坡形式，以利于车辆减速。
（5）匝道的纵断面线形与平面线形设计应相吻合，以便形成良好的空间线形。
（6）匝道应尽量采用较缓的纵坡，尤其对速度有要求的区段，诸如加速上坡、减速下坡匝道，更应采用较缓的纵坡。
（7）尽可能采用较大的竖曲线半径，特别是在匝道端部。
3．设计先期工作（1）确定匝道设计速度。同一座立交的各条匝道，其设计速度可以而且应当是不同的，原则上应当根据匝道的类别（右转弯匝道、左转弯定向匝道、左转弯半定向匝道等）来确定。一般不小于主线设计速度的40%～70%。
（2）匝道桥梁设计要充分考虑地上、地下障碍物的限制，明确跨越地面道路、铁路的净空要求。
（3）最大纵坡的控制。我国城市道路的最大纵坡在4%～7%。如若属于机非混行，其最大纵坡不大于2.5%。公路匝道的最大纵坡在4%～5%。另外，从排水角度考虑，匝道最小纵坡不小于0.5%，困难地段不得小于0.3%。
（4）准确确定分、合流点的位置，计算对应主线、匝道的桩号。
（6）匝道的纵坡协调。根据匝道的类别、交通量的大小确定匝道纵坡指标。比如交通量大的匝道纵坡指标应高一些。
4．匝道桥跨径的确定匝道设计综合性很高，匝道不但跨越主线，还时常相互跨越，还要避开地上、地下障碍物，这对匝道桥跨径的确定造成很多制约。在本单位技术力量允许的条件下，跨径的布置既要满足工程需要，又要做到美观、简洁、经济。以大庆市萨环东路互通立交桥为例，匝道跨越主线时，上部结构采用钢—混凝土组合梁，跨径为20m+40.65m+31.35m=92m。跨越铁路时，采用单跨30m 钢—混凝土组合梁。跨越地下石油管线时，采用单跨40m 钢—混凝土组合梁。
5．匝道纵断面设计互通立交平面线位初定后首先要确定各匝道的起、终点，然后进行纵断面试坡，直至能满足纵断面有关规范要求后，才能进行正式设计。此时的有效变坡长度（匝道长度）并非原平面匝道设计长度。若不满足有关规范要求，建议适当调整匝道平面线形。
6．竖曲线和纵断面线形设计（1）竖曲线应满足行车缓冲舒适和视距需要。竖曲线曲率半径是考虑的主要因素。
如果竖曲线长度过短，则对行车不利。一般采用汽车在竖曲线上行驶的时间不应小于3秒的距离作为竖曲线长度。美国按停车视距来确定竖曲线长度。日本按匝道设计车速规定了半径和长度。同时，又按主线设计速度规定了出入主线的道口附近的竖曲线半径和长度，但如前者大于后者时，应取前者较大值。
（2）匝道纵断通常呈S 形，两端设置凹、凸形竖曲线，中间是一段切线坡道。若匝道跨越、下穿其它道路时，其间就会出现多个竖曲线。竖曲线采用圆曲线形式。
（3）在设计纵坡和竖曲线时，注意整个纵断线形尽量平顺，竖曲线应选用较大的半径。尤其在出口处应更加注意。同向竖曲线间，特别是同向凹形竖曲线之间，如直线坡段接近或达到最小坡长时，宜合并设置单曲线或复曲线。
7．连接部纵坡设计匝道与主线连接部纵断面线形尽可能连续、线形指标尽可能较高，以保证有足够的停车视距，开阔的视野。为达到上述效果采取减速车道出口、加速车道入口处竖曲线应采用较大的半径。
连接部硬路肩分叉前匝道的纵断面高程应根据匝道相对于主线的偏距、横坡推算高程，并且与主线纵断保持一致。图4 中减速车道的接坡点为A 点（一端为鼻端），A 点至M 点的设计高程是由主线的设计高程及横坡决定的。匝道所接纵坡可由减速车道上A 点较近的几个点（B 点、C 点、D 点等）计算出平均速度。匝道接减速车道的纵坡只能接至A 点（或往后）。一般AB、AC、AD等的长度为10m～50m。
计算确定出匝道的设计高程和衔接坡度后，还应注意以下几个问题：（1）匝道竖曲线与主线竖曲线为反向曲线，两个竖曲线之间若有一较短的直线段，也不必苛求一定得相接，可根据实际情况在设计中灵活掌握。
（2）匝道竖曲线与主线竖曲线为同向曲线，两个竖曲线间距离较小，应将两个竖曲线相接，构成纵面上的复曲线，这样就可以避免在纵面上形成断背曲线。除非匝道的竖曲线与主线竖曲线相距较远。
（3）匝道竖曲线的设置应注意同平曲线的组合，为获取线形连续、过渡从容、视觉协调、行驶安全的效果，需要尽可能做到平曲线包含竖曲线。
8．匝道与现状道路的横向接坡设计当匝道与现状道路以平交形式直接相接时，匝道在接坡处的纵坡应满足被交路的路拱横坡的要求，平顺地相互间衔接。如图5所示。当匝道与被交道路以加速车道的形式相接时，方法同上。
10．匝道纵断面与平面线形组合整个立交匝道的平曲线、缓和曲线、纵坡、竖曲线以及横断面之间，需要统筹考虑，线形设计的“相互对应、且平包竖”的设计原则需视平、竖曲线的半径而掌握其对应、符合的程度。整个匝道的立体线形应呈现出平顺、缓和而没有扭曲突变的现象，达到视野开阔，行车安全舒适、美观而与周围环境协调的效果。为此应注意下述一些方面：（1）整个线形应有均匀性和连续性，能够自然诱导驾驶员的视线。
（2）小半径平曲线和小半径竖曲线不宜相互重叠，避免道路外观扭曲。一般平曲线小于1000m 时，竖曲线半径宜为平曲线半径的10～20 倍。如果重叠不可避免，平曲线和竖曲线的半径大小应相互配合均衡。缓和曲线也不宜与小半径竖曲线重叠。因为在缓和曲线上行驶要不断转方向盘，在竖曲线上行驶要换挡，同时操作，易引起事故。
（3）较陡的或纵坡变化的路段不宜设置小半径平曲线。陡而长的下坡匝道底部接连小半径曲线时行车更为危险。
（4）凹形竖曲线底部也不宜设置平曲线起点或反向曲线的转点。
（5）当凸形竖曲线和平曲线重叠时，应将竖曲线全部设置在平曲线之内。因为上坡车辆一般要到凸形竖曲线顶点才有较远的视距。如果还未到顶点，或者到顶点不远就要转弯，尤其转小弯，会来不及转方向盘，而成为交通事故的隐患。
11．结语文中根据互通立交桥设计实例仅对“匝道纵断面、平面设计”进行简要探讨，互通式立交桥的设计是一项复杂和综合的设计工作，核心内容有平面线位的确定、桥梁结构形式、跨径布置（尤其特殊节点的处理）、拟定纵断面、主线与匝道连接部处理等。它们均为相辅相成，绝非孤立存在。设计时要反复推敲，尤其重要的是相关专业间的密切配合与相互适应。
论文作者:才南
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年5月总第198期供稿
论文发表时间:2015/9/10
标签：匝道论文; 曲线论文; 纵断面论文; 线形论文; 主线论文; 半径论文; 立交桥论文; 《工程建设标准化》2015年5月总第198期供稿论文;