毕业设计前期报告

河北工业大学本科毕业设计（论文）前期报告

毕业设计（论文）题目：牛镇互通立交设计 专业（方向）：道路桥梁与渡河工程

学 生 信 息： 学号：081445 姓名：刘礼铸 班级：道桥082班 指导教师信息：教师号： 姓名：孙吉书 职称：副教授 报告提交日期：2011年4月8日

一、设计任务与要求

北京是中国的政治、经济、文化中心，是中国四大直辖市之一， 海、陆、空交通发达,经济地理位置十分优越。上海是我国开放较早，经济特别发达的南方城市之一，随着城市的发展，交通要求随之增加，为了改善日前交通状况及为社会经济发展提供良好的交通条件，京沪高公路作为我国南北向重要干线道路已经基本全线贯通。进一步完善我国的高等级公路网络。

本次设计任务为京沪高速公路与廊良公路交叉口的立交设计。分别进行方案（不少于2个）及施工图设计。交叉道路等级：京沪高速公路本段为六车道高速公路，廊良公路为二级公路；设计速度：京沪高速公路 120km/h，津永公路80km/h；立交主线及匝道的设计速度根据规范确定。 二 、设计原始资料 1．1/2000地形图一份；

2．天津市及立交所在地基本情况（社会 经济 交通等）及交叉口交通量转向分配资料一份。 三 、设计内容

（一）立交等级与技术标准论证

1.根据总体规划结合道路等级、自然条件、投资效益等，通过技术经济分析合理拟定立交等级。 2.立交具体指标的确定。 （二）立交方案设计

1.现状评价（整体状况，交通状况，路口现状，地质等） 2.交通量分析

3.设计原则与技术标准（设计原则，主要设计规范，主要技术标准） 4.方案设计（不少于两个） 5.相关设计 1）道路及引路设计 （1）路基设计 （2）路面结构设计

（3）挡墙设计（需要时设计） 2）桥梁总体跨径布置 3）排水，照明，交通工程及绿化。

鉴于时间问题，本次立交设计的排水、照明、交通工程、绿化等附属设施只作说明，不具体设计。 4）收费广场设计 （1）广场形式与结构设计 （2）收费广场卡口布置 6.方案比选 7.立交细部设计

就选定方案进行立交细部设计，考虑时间关系桥跨结构设计不在设计内容之内。 （三）编制相应的设计文件 1.编制方案设计文件

文字说明方案图纸，方案阶段的平，纵，横设计图纸作为方案设计文件。

2.编制细部设计文件

编写设计说明，绘制设计图纸，相关内容计算书。 四、课题进度安排表：

工作进度、工作质量、阶段成果要求 毕业设计动员、布置任务及准备工作 方案设计 立交细部设计 文件整理装订 评阅论文同学准备答辩 答辩 查阅资料 外文翻译 做开题报告 立交形式确定及技术指标论证 现状评价 交通量分析 设计原则与技术标准 调研 方案设计 相关设计 机动 几何设计 结构及其它计算及设计 路面设计 类型选定及结构组合拟定、结构厚度计算 绘结构图及工程量计算 收费广场设计 其它设计 1周 25天（5周） 2天 1天 3天 3天 3天 7天 5天 1 天 20天（5周） 13天（周） 18天（周 ） 5天 2天 2天 3天 4天 3天 2天 1周 五、毕设前期任务完成情况及遇到的问题

设计前期的主要工作是前期报告以及参考多方的文献资料，翻译外文文献，查找并确定毕设的相关规定、方法和途径。在一周多的时间内，利用校网图书馆的有效资源，检索大量相关的中外文献，分析提炼出所需的内容，整理为文献综述。对当前的立交设计行业背景和技术规范有了深刻认识。同时使用翻译软件对所检索到的外文文献进行粗略翻译，然后针对性的进行专业词汇和逻辑上的翻译。查找所需要的软件，安装、熟悉使用环境与方法，为下一阶段的工作做好准备。在网上下载了纬地的相关文字和视频教程，进一步掌握软件的使用技巧。 六、文献综述 文献综述

【摘要】：随着我国经济的发展和基础设施建设步伐的加快，高速公路网的规模日益扩大，为了解决平面交叉带来的冲突混乱状况、交通瓶颈和交通安全问题，必然要修建大量的互通式立体交叉。在立交型式确定以后，就要针对地形、地物、交通量、技术标准等要求进行详细设计必要时进行多种设计方案的比选。互通立交是路网交织中的关键节点，互通立交设计应从标准与规模、立交形态和匝道设计速度三方面加以考虑。

【关键词】：互通式立交；交通量；选型；设计 (一)概述

立体交叉简称立交，是利用跨线构造物使道路与道路在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。他是高速路必不可少的部分。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。本次设计是互通式立体交叉。互通式立体交叉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。

互通立体交叉的优点：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，保证行车安全和畅通。但其缺点有：占地面积大、构造物多、施工复杂、造价高、不易改建。

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。

（二）互通立交与交通量分布 1.公路交通量的意义和重要含义：

（1）准确性：公路交通量本身并无准确与否之分，只有是否可信之别 （2）制约性：公路交通量是确定公路技术标准和立交规模的主要依据 交通量分布图的重要性

交通量分布图是互通立交设计的主要依据，是关系到设置互通立交与否和设置什么标准立交的关键所在，也是匝道设计标准的依据，是互通立交设计不可或缺的第一手资料。 交通量分布图的重点要素：

（1）交通量的大小－－－－决定立交的形式和匝道的标准。 （2）交通量的沟通象限－－决定立交的设置位 （3）交通量的方向－－－－决定立交的主匝道位置。

互通立交平面形式决定因素：互通立交的平面形式与交通量的一致性 （1）与相交的两条公路的等级和相对位置相适应 （2）满足各方向的转向交通量的需求

（3）匝道的布置和象限的选择应服从主、次要转向交通量方向

（4）匝道的平面布置必须有利于交通流在主线上的流出、流入以及匝道间的分、合流顺畅。 （三）互通立交的分类和基本形式

1. 互通立交按其基本功能可分为枢纽互通立交和一般互通立交 枢纽互通立交

高等级公路交叉时设置的互通立交为枢纽互通立交，其上的转弯运行应为自由流，匝道上不设收费站， 匝道端部不得出现穿越冲突。 一般互通立交

高等级公路与一般公路交叉时设置的立交，此种立交允许在匝道上设收费站，除高速公路上的出入口 以外允许有平面交叉。 2. 互通立交的基本形式

根据立交的平面形式，可将其常用的互通立交划分为以下几种形式 喇叭形（单、双喇叭形），用于一般立交。

根据环形匝道与使出、驶入车辆的关系又分为“A”和“B”形单喇叭。 （1）“A” 形单喇叭：驶入的车辆经环形匝道驶入主线 特点： a是三路交叉一般立交的代表形式

b主交通流相关象限明确，主交通流流向明确，喇叭头方向与主交通流方向易适应。 c流入车辆经环形匝道比较安全。

d形式简单，在满足使用要求的前提下，立交造价较低。 适用范围：a,主要应于一般互通立交且各匝道转向交通流都相对较小

b,需要设置收费站，且追求集中收费的立交

c，由于利于行车安全，一般应优先采用，但环形匝道所承担的交通流应较小。 （2）“B” 形单喇叭：驶出的车辆经环形匝道驶出主线 特点： a是三路交叉一般立交的代表形式

b主交通流相关象限明确，主交通流流向明确，喇叭头方向与主交通流方向易适应 c流出车辆经环形匝道，安全性不如“A”。

d形式简单，在满足使用要求的前提下，立交造价较低 适用范围：a,主要应于一般互通立交且各匝道转向交通流都相对较小 b,需要设置收费站，且追求集中收费的立交

c由于不利于行车安全，要谨慎采用，特别是在主匝道上跨主线时，环形匝道所承担的交 通流应较大时不宜采用。 （3）“Y”形立交

特点： a是三路交叉的典型形式。

b主交通流流向明确，各方向交通量较均衡。 c流入、流出的车辆直接或较直接。

d立交匝道的线型指标均较高，疏散能力较强，安全性好。 e匝道上的桥梁比喇叭形立交多，造价较高。

适应条件：该种立交主要应用在枢纽和转向交通量较大的一般立交。 该立交分为：半定向“Y”形和定向“Y”形两种 A：半定向“Y”形立交

特点： a立交区的主线不需分离，主线造价低、主线占地较少，但匝道占地稍多。

b匝道的出、入口均设在主线的右侧，符合我国交通右进、右出的主流形式和驾驶员的行使习 惯，有利于安全。

c左转匝道长度比“定向Y形”长，车辆需一定程度的绕行，立交的疏散能力比“定向Y形” 低，但高于“喇叭”形立交，若用在转交通量过大的枢纽立交上要慎重。

d立交规模及桥梁规模比单喇叭形大，但低于定向“Y”形，造价高于单喇叭形，但低于定向 “Y”形。

适用范围： a可应用于枢纽立交或转向交通量较大的收费一般立交。 b是否设收费站均可。 B：定向“Y”形立交

特点：a立交区的主线需分离且相关路段较长，主线占地较多，造价高

b匝道的出、入口有左出、左入现象，不符合我国交通右进、右出的主流形式和驾驶员的行使 习惯，需及时提示以利安全。

c左转匝道长度比“半定向‘Y’形”短，路径便捷，立交的疏散能力比“半定向‘Y’形” 强。 d立交规模及桥梁规模比“半定向‘Y’形”大，造价较高。

适用条件：a适用于转交通量大的枢纽立交及高速公路分岔工程上。 b主线的占地并不非常紧张的立交。 （4）苜蓿叶、混合苜蓿叶形立交

苜蓿叶、混合苜蓿叶形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。

特点： a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

b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“混合苜蓿叶形”,甚至改成涡轮形。 c传统的苜蓿叶立交不需要在匝道上设置桥梁，桥梁造价低 d占地面积大，占地费用高，不能体现节约用地的原则。

e因设置收费站分散且较多，因此不是收费立交的首选形式。 适用条件：a主要用于四路交叉的枢纽立交。

b对主要匝道做必要的改形后成为枢纽立交的最常见的混合形式型立交。

c用于枢纽立交时，一般不停车收费。否则一般需要配合主线拦截式收费站，在匝道上设置分散式收费站已不多见。

（5）半苜蓿叶形立交

半苜蓿叶形立交是一种形式简单、造价低廉、节省占地的一般立交。 特点：a形式简单，占地较少，符合节约用地的原则

b构造物少，任何匝道均不需单独的跨线桥，立交造价低廉。

c通过灵活运用其 A形、B形、和AB形最大程度满足交通量分布、 地形、地物等要求。 d必要时可根据需要，在被交道路上设置右转车道，但收费站设置较多，不便于管理。 适用条件： 用在转向交通量较小且需收费的一般立交 （6）复合型立交

当前一座互通立交流入匝道加速车道渐变段终点至下一座互通立交匝道减速车道渐变段起点之间的 距离小于1000米时，应将两者合并为复合立交L<1000米加速车道渐变段减速车道渐变段辅助车道 （7）组合形立交

是在一个节点同时使用两个及以上立交相互组合在一起而形成的一种立交 （四）互通立交的设计

1.互通立交设计应注意的几个原则

立交设计一定要结合地形、地物优先选用基本型式。以往有一种不好现象,喜欢将立交基本型式在设

计上进行变异后再采用,以显示与众不同。这样把立交布置人为复杂化的做法,既不经济更不可取。[21]除此外,互通立交设计中还有几点需要注意的事项:

a 设计要注意将各个定向匝道、半定向匝道用于交通量大的方向或用作出口匝道,对交通量小的方向 或进口匝道可采用环形匝道;

b 匝道的设计半径及坡度应尽量避免采用最小值。

c 干道出口处车辆行驶速度较高而匝道线形标准较低,紧邻建筑物后设置出口容易被司机忽视并产生 交通事故,因此,宜将立交出口布置在立交建筑物之前。

d 布置应结合地形尽量采用匝道上跨主干道的方式,使车辆进出主干道视野开阔、方向明显,并使进出 主干道的匝道平、纵线形与车辆运行趋势一致,形成上坡减速进入小半径曲线和下坡加速进入大半径曲或直线的状况,这样做,有利于行车安全并提高干道车辆的通过能力。同时,行车交织区段前后各道路平、纵线形条件应尽量一致,为车辆匀速交织运行创造条件。

总之,立交设计一定要遵循简单、实用、经济的原则,在此原则下,立交几种基本型式不失为立交经典

范式,应作为立交设计选型的首选。设计中一定要注意立交各种基本型式的特点及其适用范围,经过慎重比较选择适当的设计方案,使立交的设计合理可行。

2.互通立交通行能力

互通立交通行能力可定义为:单位时间内，通常的道路条件、交通条件和管制条件下，车辆合理通过 此立交的最大小时流率，其值等于互通立交各进口车道通行能力之和)应从主线通行能力、匝道本身通行能力、匝道与主线连接处通行能力二方而分别予以考虑)。[16]

互通立交在路网中起着交通量转换的功能，而匝道起着承载转换交通量的作用)当无交通量转换即匝 道无车辆通过时，互通立交通行能力即等于主线车道通行能力)当存在交通量转换时，主线外侧两条车道内将形成分流区和交织区，成为通行能力的控制点，若匝道车流接近饱和，分流区和交织区内将形成排队，主线上的直行车辆受相邻车道排队影响，通行能力也将比正常情况低，进而影响到互通立交通行能力。[17] 互通立交设计过程中，需要考虑平面上主交通流及各力向交通分配情况;是否顺应地形，回避重要地物;纵面上各匝道与匝道、主线与匝道间的衔接是否顺畅;连接部高程数据的调整是否平顺等综合影响。互通立交中纵面灵活、巧妙的设计能够起到事半功倍的功效[14]。 3.立交变速车道形式选择

依照现行的《城市道路设计规范》和《公路路线设计规范道路》的变速车道分为平行式和直接式两种。 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。

立交变速车道长度的计算分析：单车道减速车道对车辆在减速车道的减速过程，国内外均作过不少研究，并得出一些比较成熟的结论。目前最具有代表性而且得到普遍认可的是美国（美国各州公路与交通工程师协会）的二次减速理论：即车辆以匀速横移一个车道宽度，进入减速车道后先利用逐渐减小油门让发动机转速下降的方法来减小车速，此间减速度为a1，然后再利用制动器进行二次减速,此间减速度为a2，两次减速后,车速达到匝道计算行车速度，车辆离开减速车道进入匝道。第一次减速段长度只与主线设计车速有关，L1=。

按照加速需要计算加速车道长度，参照日本《高速公路设计要领》和《城市道路设规范》宣讲材料，加速车道长度是保证把车速加快到能够与主线进行合流的加速长度。计算公式为到的速度，后者是匝道设计速度，a为加速度，选用s2。

（五）主要参阅资料（包括参考书、文献、前期成果等）： [1]中华人民共和国行业标准(JTGD60-2004)公路桥涵设计通用规范；

[2]中华人民共和国行业标准(JTGD62-2004)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范； [3]交通部部颁标准，公路桥涵地基与基础设计规范((JTGD63-2007)，人民交通出版社，2007； [4]中华人民共和国行业推荐性标准(JTG/TB02-01-2008)公路桥梁抗震设计细则； [5]中华人民共和国行业标准(JTGD61-2005)，公路圬工桥涵设计规范； [6]中华人民共和国行业标准（ JTJ041-2000），公路桥涵施工技术规范； [8]谷李忠.立交变速车道设计分析. [M] 市政技术 ；

[9]贺兴亮.高速公路互通式立交选型与设计研究.[J]中国新技术新才产品，； [10]张涛.城市互通立交设计与施工.[J]科技资讯.；

[11]王波.对互通式立交设计几个问题的探讨.[J] 交通科技. ；

[12]朱兆芳.城市互通立交设计技术发展回眸与创新.[M]城市道路与防洪.2008年6月第6期； [13] 王彦军，陈向红，杨勇波.高速公路互通立交区的景观设计.[J]中外公路. 2009年8月； [14] 张浩平. 新老高速公路交叉时互通立交设计的几个问题.[J] 公路工程.2008年6月 ； [15] 周延军1，唐建强2.立交匝道线形设计的探讨.[M] 交通标准化.(总第212期)；

[16]王晓华1，朱兆芳2，曾伟3，周荣贵4，周建5.天津市快速路互通立交通行能力计算模型研究. [M]公路交通科技应用技术版；

[17]王华.探讨城市互通立交设计的特点.[M] 《工程与建设》2009年第23卷第4期；

[18]李元军.浅谈影响互通立交安全性的设计因素.[J] 山西交通科技. 第6期(总第201期)2009年12月； [19]张鸿鸣.浅谈互通式立交变速车道设计.[J] 铁道勘测与设计. 2009(2)； [20]汪锋.通式立交桥梁设计探讨.[M] 公路交通技术.2008年6月第3期；

[21] 刘智春. 互通式立交基本型式的特点分析及设计应用.[J] 武汉工程大学报第31卷第8期.2009年8月；

[22] Keemin Sohn. A systematic decision criterion for the elimination of useless overpasses [J]. Metropolitan Planning Research Group, Seoul Development Institute, 391 Seocho-dong, Seocho-ku, Seoul 137-071, Republic of Korea ,前者是合流时必须达