互通式立交桥的设计要点

 引言
互通式立交桥是快速交通的重要组成部分，起着分合流作用，设计好坏与否，关系到道路的通行能力及交通安全。互通立交桥设计应先总体后局部，即先确定各种可能的方案，从中比选出满足交通量要求及分合流要求，并且景观好造价低的方案，再确定适合的技术指标。
1 在互通式立交桥设计阶段，各项技术指标，都决定线型好坏
1.1 总体线形组合设计应做到平纵横指标相协调 设计指标要尽量满足设计规范的较高要求，另外，还要综合考虑各种因素，如互通式立交桥绝大部分是斜弯桥，与直线桥设计不同，这里还需要考虑如何使桥梁各部位、各版块之间准确组合，斜弯桥的各板端细部处理、端部与端部的联结构造；简化处理横坡变化处的结构物等。
在设计匝道平纵面线形组合时，应当尽量采用公路路线线形组合，边坡点不应与反向平曲线拐点重合，尤其是跨线桥不可设在反向曲线拐点处。在直线段不宜插入短的竖曲线，尤其要特别注意设计时速较大的直连式、半直连式匝道的总面设计。
1.2 匝道设计
1.2.1 匝道的纵坡 匝道的纵坡长度应定为车流分合流端部之间的长度。分合流段前后的变速车道部分，不应该同匝道纵坡相同，尤其是在匝道技术指标明显低于主线技术指标时，否则，在变速车道，设计行车速度下降，匝道的平曲线半径小，横向力系数变大，车辆的舒适性和安全性都会大大降低；并且超高横坡使得排水问题处理也有难度。而随主线的纵坡、横坡变化，分合流段前后的变速车道部分与之相同。应将主线为平曲线且有超高的外侧变速车道做成向外的横坡，同时根据变速车道形式向超高过渡。直接式车道在变速车道全长范围内过渡，平行式车道在端部至匝道与主线相交点范围内过渡。
1.2.2 匝道平曲线半径 匝道圆曲线半径的大小，在考虑立交形式、用地规模以及拆迁数量和造价等条件下，还应当与设计速度、超高横坡度以及行车安全和舒适性的情况下，为了保证曲率的缓和过渡以及上下主线的展线长度要求，应采用较大的圆曲线半径和较小的超高横坡度以及足够的匝道长度。
1.2.3 缓和曲线 为了满足汽车行驶力学和线形流畅的要求，将臵缓和曲线设置在曲率变化较大的地方。缓和曲线一般采用回旋线，并且回旋线的参数、长度以及相邻回旋线参数比值要符合规范要求。回旋参数和回旋线长度在一般情况下都取用较大值，只有条件受限时可采用最小值。
1.2.4 平曲线加宽 下列平曲线应加宽：第一，立体交叉单向单车道匝道圆曲线半径小于72m；第二，单向双车道或双向双车道圆曲线半径小于47m。①加宽缓和段。设置缓和曲线或超高缓和段时，应在缓和曲线或超高缓和段内进行加宽缓和段；不设置时，应按照渐变率1：15且长度L0■10m的要求设置加宽缓和段。②加宽过渡方法。加宽过渡可依据加宽位臵及加宽前后断面宽度采用线性过渡或在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例增加进行。
1.2.5 平曲线超高 ①超高值。在设计匝道超高时，一定要充分考虑匝道上车辆的行驶速度变化，在圆曲线上设置必要的超高值，且与车辆实际行驶速度相适应。收费站附近的超高值应小于匝道设计速度对应的超高值，接近分、合流处应大一些。②超高缓和段。超高缓和段的长度应根据设计速度、横断面类型、旋转轴位置和渐变率确定，并设置在匝道与圆曲线间或两超高不同的圆曲线间。③超高过渡方式。超高缓和段应根据匝道平面线形进行设计。当有缓和曲线时，过渡应在缓和曲线的全长或部分范围内进行；当两圆曲线径相连接时，可将过渡段的各半分别位于两圆曲线内。
1.3 平曲线半径的选择问题 缓和段可以采用双纽线、高次抛物线或回旋线，规范规定采用回旋线设置缓和曲线，[1]缓和曲线这段弧线的半径从无穷大一直变化到一定设计值。回旋线A=■
其中A是参数，半径为R，则一般情况下有：R/3≤A≤R，R取值越大，A越接近R/3，R取值越小，A越接近R。虽然这是一般情况下的经验关系，但是也适用于设计互通式立交桥匝道线位。当缓和曲线位于匝道与匝道以及匝道与主线衔接处，尤其位于分流点处时，为了方便超高过渡和汽车行驶速度变化，回旋线参数A应稍大一些。在设计困难时，应采用反向S型曲线，选择的回旋线参数A应同超高过渡协调一致，否则容易形成反超高，两曲线半径之比不大于1.5。
1.4 关于变速车道设计 ①单车道减速车道出口的起点位置应在主线外侧行车道中心线上，出口角度应较小，尤其是主线计算行车速度较大时，通常为2°-5°，有利于主线大交通量车辆快速、平稳驶出。[2]②直接式车道的三角渐变段长度要比规定的长度长，而不一定是规范中的长度。分流点处的曲率半径和回旋参数须满足规范规定的取值要求。③对于下坡路段的减速车道和上坡路段的加速车道和渐变段的最小长度和渐变率，应按照纵坡的大小采用修正系数予以修正。④一般高速路的设计速度都比较低，因此经常处于超速行驶状态。而互通立交范围内的主线更有超速的可能，因此，相对于高速路段而言需要更长的减速路程。由于载重车辆或大客车的速度低、车身长并且加速不灵敏，因此要加速到与主线相同的车速也需要增长加速车道的长度。因此，对于匝道设计指标不高且主线设计速度小于或等于100km/h时，宜采用高一个设计速度档次的变速车道长度。此外，当主线、匝道的预测交通量接近通行能力或载重车和大客车比例较高时，也应当增长变速车道的长度。
1.5 变速车道处硬路肩宽度变化处理 ①当匝道与主线的车道以及硬路肩宽度不同时，应在匝道范围内设计过渡段，且渐变率为1/20～1/30，在与主线合流和分流处，其宽度应同主线的车道和硬路肩宽度一致。②对于司机来讲，当匝道比主线的硬路肩宽时，在视觉上有利于减轻心理压力。③当匝道比主线的硬路肩窄时，司机行驶入小半径曲线时具有收窄感，不利于行车。此时，应当把硬路肩变化放到减速车道的三角段以便和主线自然顺接。
1.6 超高及超高过渡 由于地形所致，互通式立交桥匝道的平曲线半径较小，因而有一定的超高值。①在桥梁地段为了减少处理构造物的难度，应在超高过渡时考虑桥跨的布置，最好将过渡段放在同一联桥梁内。②设计困难时，采用反向S型曲线时，规范对反向超高的过渡没有明确的规定。一种方法是将两条曲线看成一个整体来进行超高，这样，出现零横坡的断面只有一个，可以通过纵坡值来调整，纵坡值在0.3%以上，合成坡度也在0.3%以上，保证了排水通畅；另一种方法是S型曲线中间反向部分在超高过程中，始终保持双向路拱的设计方法，即斜脊式路拱[3]，路拱位置由一侧过渡到另一侧，形成斜脊，斜脊部分长度从第一曲线的YH点到第二曲线的HY点，其他部分按照通常的方法超高。③超高渐变率的取值。为了防止超高值过大，可以适当调低超高渐变率。
2 结束语
本文对互通式立交桥设计阶段进行分析，明确适合的技术指标，平曲线半径、纵坡大小、超高的设计合理与否，都决定线型好坏。设计时，规范是基础，合理运用是关键。