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城市互通立交的选型与设计分析
作者：陈玮琦
来源：《中国科技纵横》2019年第14期
摘 要：当前我国城镇化建设发展速度不断加快，城市内部的交通也越来越拥挤，为了有效缓解这一问题，我国很多城市都开始进行城市互通立交桥的建设，有效缓解了城市内部交通拥堵的不良问题。由于城市互通立交在空间设置上具有一定的局限性，同时对立交桥的功能要求较高，在整个选型和设计工作当中对相关工作人员提出了较高的要求。因此，本文重点针对城市互通立交的选型和设计工作进行了深入性分析和研究，为我国城市立交工程建设和发展提供良好的借鉴。
关键词：城市互通立交;设计原则;影响因素
中图分类号：U412.352 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）14-0129-02 0 引言
当前我国公路交通工程的发展速度不断提高，在城市内部的交通当中快速路和主干路的交通设计工作当中，为了最大限度上满足整个公路交通的运输工作需求和行车的速度保障，充分保证整个城市交通系统的集散速度。通常情况下城市内不需要采用互通立交的设置方法来进行保障，但是在实际的工程开展过程当中，由于我国在城市用地和城市空间环境方面相对比较有限，其中在城市互通立交的选型和设计工作当中，不但需要充分考虑到整个城市内部空间资源的使用问题，同时还需要在整个设计工作当中充分保证互通立交可以满足行车的安全性和稳定性，这对城市化的建设发展有着至关重要的意义，必须要引起相关施工单位工作人员的充分重视，以此来不断推动我国公路交通建设朝着更高层次发展。 1 城市互通立交设计选型与特征分析
在城市互通立交的选型工作当中，其中对互通立交的形式选择至关重要，在选型过程当中必须要依照城市交通立交的具体特性。在城市空间范围内选择出更加适合城市空间使用和发展的互通立交形式，并且还需要考虑到互通立交在城市公路网络当中的功能性以及在后续使用过程当中的作用。通常情况下，城市互通立交在选型方面主要分为喇叭形、菱形定向Y型以及定向枢纽等形式，这些立交设计形式各自有各自的优劣势，在实际的选择过程当中，需要依照具体的交通状况来进行确定[1，2]。 1.1 喇叭形立交
喇叭形城市互通立交的主要特性是选用了环形匝道线形结构，通过这种形状的设定，可以保证整个立交设计层次更加简洁明了，在跨越桥梁的结构上相对比较少，这种形状的主道当中车流会直接受到闸道车流量的影响，整个互通立交的安全性能较差。喇叭形式的互通立交，主
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要被运用在一些主次比较分明的交通线路当中，通常情况下还可以被直接使用在一些无辅道的交叉公路设计结构当中。 1.2 菱形立交
在互通立交的选型工作当中，其中菱形立交形式在整个构成上相对比较简单，并且占用城市内部的空间范围相对较小，主要是在立交匝道对主线交通所产生的影响相对较低，并且主线在通行过程当中的能力较强，这种匝道更加适用于一些城市内部的快速通过路、次干线公路以及一些支路的交叉口。由于立交匝道在通行的速度方面相对比较缓慢，因此这种立交匝道的设置形式，在一些不良地形限制条件下所表现出的适应性相对较好，因此，在我国各大城市的互通立交结构选型当中有着比较广泛的运用。 1.3 定向Y形立交
定向型互通立交结构主要是针对城市交通内部的主线和匝道的设计现行标准来进行选择，通常情况下定向Y型互通立交，对整个公路线路的现行标准要求相对较高，并且在整个结构方面所占有的空间面积相对较小，但是在定向Y型互通立交结构当中，所需要跨越的桥梁结构比较复杂对于一些左转交通的通行能力表现比较明显。因此，定向歪形立交通常情况下被使用在一些城市枢纽立交工程当中，同时在城市交通的主线直行车流当中，大小会远远超过转弯车流大小，主要被运用在一些地面面积较小，同时对整个城市当中的环境和地形适应性较好的区域当中。 1.4 定向式枢纽
在城市内部的定向式枢纽设计工作当中，对整个交通查到现行的标准要求相对较高，因此，在定向式枢纽建设过程当中，必须要求整个交通系统具有较高的集散功能，并且在车辆的出入口模式上必须要保证高度统一，整个交通的车辆导向性能良好，同时在定向式的枢纽立交层相对比较复杂，整个交通的结构跨度比较明显。因此，通常情况下这种设置形式整个经济投入相对较高。从定向式枢纽的适用性范围来进行分析，定向枢纽更加适用于一些快速路的交叉口区域，并且在一些地形比较宽裕的环境当中使用频率相对较高，同时还可以适用在一些转向交通流较大的区域当中。 2 城市互通立交的设计内容 2.1 整体布局设计
在城市的互通立交设计工作当中，必须要充分结合城市内部，交通公路网络的整体布局特点，依照互通立交在城市内部的综合交通规划工作当中的重要性，以及交通运输量大小来进行整体的布局和统一规划，在整個交通系统的整体规划和布局工作当中，重点包含了城市内部交通线路的整体结构设置、平面线形设置、中面线型设置以及各个公路交叉口形式设计等相关要素，其中主要是以现行走势规划作为主要的设计工作内容。通常情况下，在互通立交线路的走
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势设计工作方面，主要包含了平面、线形、纵向线形以及各种线型之间组合等构成形式，城市当中的互通立交、曲线设置必须要依照整个交通的空间分布状况来加以充分的考虑，依照交通的整个高层设计特性，对城市互通立交的形式进行合理的选择，并且在互通立交的坡度设计工作当中，需要保证立交坡度大小的科学性，如果坡度设置过大，很有可能会造成一些不安全交通事故。因此，在城市互通立交的坡度设置要求，通常保持在-2%～3%范围之内，如果超过安全互通立交坡度，必须要对车辆的行驶速度进行严格的限制，平曲线在设置工作当中需要考虑到行车过程当中最小转弯半径的要求，产生的半径大小需要小于车辆的离心力所出现的位移大小，否则会产生车辆稳定性不足等不良问题[3]。 2.2 交通流量设计
在城市互通立交的设计工作当中，首先，必须要对城市内部交通流量的大小来加以充分的考虑，这也是确定互通立交形式以及整个设计规模的重要。根据交通流量的确定，必须要依照整个城市交通的运输状况以及周围经济发展特性来加以综合考虑，有效结合城市内部的政府对该地区范围内所提供的相关扶持政策等，以此来综合考虑到城市区域在未来交通发展过程当中的具体状况。其次，要充分明确互通立交在整个交通枢纽当中所扮演的角色，重点分析互通立交当中所能容纳的最大交通流量，在明确了交通流量大小之后，需要选择出更加适宜的立交形式，同时对于一些左转交通流量比较明显的区域当中，通常情况下不会选择一些环形立交结构形式，如果城市内部的空间用地比较紧张，那么也不能选择叶形立交结构形式[4]。 2.3 互通立交的间隔大小设计
在城市当中互通立交的间隔大小设计，对整个交通的流量转换功能有着非常明显的影响，因此在互通立交的间隔设计工作当中，必须要对整个间隔的大小进行合理的设计，保证相邻立交之间的交通通过量保持稳定和平衡。通常情况下，在相邻的互通立交当中需要设置最小间隔，同时还需要充分满足上有立交加速阶段的终点，到下游阶段减速阶段的交通起点，在这二者之间的间隔不能小于500米，同时还必须要充分满足交通设施的交通标准间距要求，这些标准都是保证整个交通通行工作效率和通行安全的重要影响因素。 2.4 地上和地下管线设计
在城市互通立交工程的设计工作当中，如果在工程区域存在道路管线会直接影响到整个互通立交的横向跨度大小。比如互通立交结构区域当中，地下管线埋设结构相对比较复杂，同时内部会存在大量的雨水管、污水管以及给排水管道线路。在互通立交的设计工作当中，会直接影响到整个系统管线的排列和规划，如果在设计工作当中，直接将这些管线进行移除，那么直接会提高整个工程的建设难度，同时还具有比较高的经济投入。因此，在整个设计工作当中必须要有效调整整个互通立交的跨境组合，同时对墩柱的设置位置进行合理的优化，科学合理的释放交通空间保证整个管道线路的畅通，同时还可以有效降低整个工程的经济投入。 2.5 桥梁交叉性设计