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        高速公路施工圖階段的立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

        2016-08-12 03:50:37吳勝軍廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司廣東廣州510507
        低碳世界 2016年17期
        關(guān)鍵詞:合流互通匝道

        吳勝軍(廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,廣東 廣州 510507)

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        高速公路施工圖階段的立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

        吳勝軍(廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,廣東 廣州 510507)

        高速公路立體交叉是高速公路與周邊路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn),隨著我國公路設(shè)計(jì)水平的不斷提高,立交的設(shè)計(jì)愈發(fā)注重安全性、舒適性及經(jīng)濟(jì)性。在初步設(shè)計(jì)階段,主要論證方案的可行性。而施工圖階段,立交應(yīng)著重于細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、方案優(yōu)化。針對多數(shù)設(shè)計(jì)人員在施工圖設(shè)計(jì)中忽略的問題,本文對各設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了舉例說明。

        立體交叉;施工圖;細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

        引言

        高速公路立體交叉是高速公路與周邊路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn),通過分散、吸引交通流實(shí)現(xiàn)對區(qū)域交通的輻射,在我國交通事業(yè)不斷發(fā)展的今天,民眾對公路交通的需求不斷提高,交通量呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。立交的設(shè)計(jì)應(yīng)順應(yīng)時代發(fā)展的節(jié)奏,堅(jiān)持以人為本的理念,強(qiáng)調(diào)安全性、舒適性及經(jīng)濟(jì)性的結(jié)合。在初步設(shè)計(jì)階段,主要論證方案的可行性。而具體落實(shí)到施工圖階段,應(yīng)對立交的各個設(shè)計(jì)要素進(jìn)行綜合分析,不斷優(yōu)化方案,提高立交的服務(wù)水平。

        1 項(xiàng)目背景

        高(明)至恩(平)高速公路起于廣明高速公路(順接廣明高速)與江羅高速公路的交叉點(diǎn)(高村互通),終于鳳山水庫東設(shè)置鳳山互通與開陽高速相接,并與中山至開平高速公路對接,是廣明高速公路在江門境內(nèi)的延伸線,遠(yuǎn)期可南延至西部沿海高速及上、下川島。項(xiàng)目全長42.940km,全線設(shè)高村、稔村東、龍勝、馬岡、沙湖東、鳳山互通立交5處,設(shè)服務(wù)區(qū)1處。文章以高村互通施工圖為例,對立交設(shè)計(jì)要素進(jìn)行核查并優(yōu)化。

        2 立體交叉位置的選定

        高速公路立體交叉的設(shè)置應(yīng)結(jié)合城鎮(zhèn)規(guī)劃、路網(wǎng)規(guī)劃、交通流特征、地形地貌特點(diǎn)等因素,同時考慮交叉對主線交通量的吸引和分散,立交與隧道、橋梁、服務(wù)區(qū)、停車區(qū)等構(gòu)造物及設(shè)施的關(guān)系。本項(xiàng)目高村互通是連接高恩高速 (順接廣明高速)與江羅高速的樞紐型互通,目前廣明高速與江羅高速已實(shí)現(xiàn)高明、江門、羅定三向互通(四匝道),本次實(shí)施的高村互通為既有立交基礎(chǔ)上完善恩平、江門、羅定三向互通(四匝道),立交選址明確。

        3 立體交叉設(shè)置的控制要素

        立體交叉應(yīng)滿足車輛行駛要求,做到設(shè)計(jì)速度合理、視距安全、交通量適宜、服務(wù)水平與主線對應(yīng)。高村互通為預(yù)留互通,主線及立交設(shè)計(jì)的主要控制要素已在預(yù)留時考慮,并在前期的方案論證階段進(jìn)行過詳細(xì)比對,可滿足規(guī)范要求。

        4 建設(shè)條件

        4.1地形地貌

        本合同段路線大致沿北向南展布,總體地勢北高南低。路線所經(jīng)地區(qū)的地貌單元主要包括低緩丘陵、山間洼地、沖積平原地貌,地面海拔標(biāo)高位于5~260m之間。低緩丘陵山體植被較發(fā)育,以桉樹、松木、杉樹、灌木為主,少量為果樹種植基地;沖積平原地形較平坦開闊,魚塘、農(nóng)田密布。從地形地貌條件進(jìn)行細(xì)分,高村互通互通1、3、4象限匝道處于山地地貌,第2象限匝道處于沖積平原地貌。立交設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合地形,因地制宜,避免大面積占用平原地區(qū)珍貴的耕地資源 (改為橋梁通過)以及過高的路塹對自然坡體的剝皮式開挖(設(shè)計(jì)緊湊、合理的平面,并根據(jù)地形條件擬合縱斷面設(shè)計(jì))。

        4.2水文地質(zhì)

        區(qū)內(nèi)地表水、地下水較豐富。受氣候、地貌、巖性及地質(zhì)構(gòu)造等因素控制,地表水相對發(fā)育。地下水補(bǔ)給源主要為大氣降水和地表水逕流、地下水滲流,地下水埋深隨地形的起伏變化較大。

        根據(jù)項(xiàng)目水文地質(zhì)條件,高村互通注重路基的綜合設(shè)計(jì),地基及路堤的處理需結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行,特別是地基的處理(如換填)應(yīng)徹底,結(jié)合地下水位高程,控制換填高度處于地下水位以上至少50cm,換填材料采用透水性材料,如粗粒土、碎石、砂礫等,避免毛細(xì)水上升對路基的軟化。

        5 立交設(shè)計(jì)情況

        高村樞紐立交為變形苜蓿葉樞紐立交,連接廣明高速、江羅高速及高恩高速,本項(xiàng)目A、B、C、D、及E起點(diǎn)路段已由江羅高速實(shí)施,本項(xiàng)目主要實(shí)施高村互通的E匝道(從 D、E匝道分流鼻端開始)、F、H、I匝道。

        由于江羅高速實(shí)施時,本項(xiàng)目工程可行性研究相對滯后,高恩高速設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)僅按26m雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)留,現(xiàn)高恩高速采用33.5m雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。高村互通在原設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整,將互通對接主線寬度改造為雙向六車道,銜接主線的匝道相應(yīng)變化。

        圖1 總體圖

        圖2 線位圖

        5.1計(jì)算行車速度、路線設(shè)計(jì)長度及匝道標(biāo)準(zhǔn)斷面組成

        本段高恩高速主線采用100km/h設(shè)計(jì)速度,除內(nèi)環(huán)H匝道設(shè)計(jì)速度為40km/h外,其余匝道均采用60km/h設(shè)計(jì)速度。

        匝道標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度:單向單車道9m,單向雙車道10.5m。

        5.2平、縱面指標(biāo)

        主線:平面位于左偏半徑為R-2000m范圍內(nèi),最大縱坡2%,最小縱坡0.50%,豎曲線最小半徑為R-30000m(凹形)。

        匝道:最小平曲線半徑為R-60m,最大縱坡為3.5%,最小縱坡為0.33%,凸形豎曲線最小半徑為R-2800m,凹形豎曲最小半徑為R-2000m;最大超高橫坡度為6%,最大合成坡度為6.78%。

        5.3變速車道設(shè)置情況

        減速車道采用直接式,長度分別為:

        (1)E匝道為145.997m,漸變段長度為100m;

        (2)H匝道為125.210m,漸變段長度為90m。

        加速車道采用平行式,長度分別為:

        (1)E匝道為220m,漸變段長度為80m;

        (2)H匝道為230m,漸變段長度為90m。

        5.4高村立交設(shè)計(jì)要點(diǎn)

        A、B、C、D、及E起點(diǎn)路段已由江羅高速項(xiàng)目實(shí)施,高村樞紐立交設(shè)計(jì)基于已實(shí)施的四匝道進(jìn)行。原預(yù)留方案(按雙向四車道)未考慮本項(xiàng)目主線雙向六車道寬度,設(shè)計(jì)時需維持現(xiàn)狀匝道及主線線形,同時高恩高速部分的加減速車道需雙向六車道調(diào)整。

        6 立交關(guān)鍵點(diǎn)核查

        (1)與規(guī)范的契合,《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/TD21-2014)(以下稱細(xì)則)于2014年11月1日起正式實(shí)施,本規(guī)范對我國多年的立交設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)作出了總結(jié),對原有規(guī)范不足或不合理的內(nèi)容進(jìn)行了修正,是我國立交設(shè)計(jì)主要參照的規(guī)范之一。

        (2)結(jié)合本項(xiàng)目所實(shí)施匝道型式,直連式與半直連式具有較大的交通量及較高通行時速,設(shè)計(jì)應(yīng)考慮合理的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

        表1

        (3)橫斷面核查。匝道的橫斷面寬度選擇是關(guān)系到行車安全、服務(wù)水平的重要指標(biāo),依據(jù)最新的調(diào)研及試驗(yàn)結(jié)論,右側(cè)硬路肩由傳統(tǒng)的2.5m增加至3m,方可滿足應(yīng)急需要。本項(xiàng)目設(shè)置緊急停車道的匝道,均按此執(zhí)行。

        (4)出口匝道的核查。即主線分流鼻處設(shè)計(jì),主要考慮分流鼻處平曲線曲率半徑、回旋線參數(shù)、豎曲線半徑三部分。

        ①分流鼻處平曲線半徑、回旋線參數(shù)。由于主線車輛通過分流鼻行駛過渡到匝道曲線,其行車速度必然由經(jīng)歷由快(主線)至慢(匝道)的過程,在以往的設(shè)計(jì)中,很多設(shè)計(jì)人員往往忽略速度的過渡設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出的線形不符合實(shí)際行駛規(guī)律,必然埋下安全隱患。合理的線元設(shè)計(jì),應(yīng)考慮行車在速度降低的過程中,其行駛點(diǎn)曲率半徑應(yīng)控制在一定合理范圍,可誘導(dǎo)駕駛員均衡的控制車速,確保道路情況變化符合駕駛期望,避免線形突變,保證駕駛的連續(xù)性以及協(xié)調(diào)性。針對本項(xiàng)目主線設(shè)計(jì)時速(100km/h),分流鼻端匝道平曲線最小曲率半徑的一般值控制為≥300m、回旋線最小參數(shù)(A值)一般值控制為≥80。

        ②分流鼻豎曲線半徑。與分流鼻平曲線半徑及回旋線參數(shù)設(shè)計(jì)類似,豎曲線的設(shè)計(jì)在行車過渡階段不能僅按照匝道半徑指標(biāo)控制 (匝道半徑指標(biāo)主要針對車輛完全進(jìn)入匝道界面,且符合匝道設(shè)計(jì)時速的車輛行駛條件),而應(yīng)與平面過渡相對應(yīng),提高線元指標(biāo),以適應(yīng)行車速度變化狀況。針對本項(xiàng)目主線設(shè)計(jì)時速(100km/h),分流鼻端匝道豎曲線最小曲率半徑的一般值控制為≥2800m(凸形)、1800m(凹形)。

        (5)入口匝道的核查。即主線合流鼻的設(shè)計(jì),主要考慮合流鼻處豎曲線半徑、通視三角區(qū)兩部分。合流鼻的行車速度由慢至快,其設(shè)計(jì)側(cè)重于合流車輛(主線及匝道)相互的安全性,因此,必須保證主線與匝道相互通視要求,控制范圍按:在合流鼻端前,主線距合流鼻100m,匝道距合流鼻60m。其豎曲線半徑控制同出口匝道。

        (6)超高的核查。以往的設(shè)計(jì)往往忽略超高的核查,如前所述,在分、合流鼻線形中,速度不斷變化,其行駛點(diǎn)曲率半徑相應(yīng)改變,而超高的設(shè)計(jì)與行駛點(diǎn)半徑、行駛速度、橫向力系數(shù)均息息相關(guān),其關(guān)系如下所示(對于40km/h、60km/h匝道,最大橫向力系數(shù)Vmax應(yīng)分別控制在0.16、0.15以內(nèi),可保證車輛基本平穩(wěn),對曲線的感受不至于強(qiáng)烈),因此,超高與平縱橫的設(shè)計(jì)必須綜合考慮。

        式中:V——計(jì)算速度(km/h);

        u——橫向力系數(shù);

        R——平曲線半徑(m);

        ih——超高坡度(%)。

        (7)連接部設(shè)計(jì)的核查。原有公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD20-2006中,對于主線時速120km/h的變速車道長度及有關(guān)參數(shù)表中,單車道出入口的“主線硬路肩或其加寬后的寬度C1”均取值為3.5m,而細(xì)則中對于合流鼻段的要求為“不應(yīng)設(shè)偏置”。對于本項(xiàng)目而言,主線硬路肩為3.0m,合流鼻端維持主線硬路肩3m寬度。本次規(guī)范規(guī)定的變化,對匝道平面無影響,但改變了匝道縱斷面設(shè)計(jì)終點(diǎn)樁號及相應(yīng)標(biāo)高。對于主線來說,加速車道終點(diǎn)與大鼻端位置相應(yīng)拉長,總的來說,車輛行駛的安全性有所提高。

        7 結(jié)語

        (1)施工圖作為施工依據(jù),應(yīng)更加注重設(shè)計(jì)的安全性、舒適性及經(jīng)濟(jì)性。

        (2)立交設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜,避免大面積占用平原地區(qū)珍貴的耕地資源以及對自然坡體的剝皮式開挖。

        (3)設(shè)置緊急停車道的匝道應(yīng)滿足應(yīng)急的實(shí)際需要,硬路肩需加寬至3m。

        (4)鼻端位置出入口線元設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮行車速度過渡過程,便于駕駛?cè)司獾目刂栖囁?,提高設(shè)計(jì)安全性能。

        (5)超高的設(shè)計(jì)應(yīng)與線元設(shè)計(jì)向適應(yīng),以提高行車的平穩(wěn)性及舒適性。

        (6)合流鼻不設(shè)偏置,使加速車道終點(diǎn)與大鼻端位置相應(yīng)拉長,提高了對車輛行駛安全性。

        [1]楊盛福.高速公路立交工程[M].北京:人民交通出版社,2001.

        [2]中華人民共和國行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn).《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/ TD21-2014)[S].北京:人民交通出版社,2014.

        [3]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD20-2006)[S].北京:人民交通出版社,2013.

        吳勝軍(1983-),男,湖南湘西人,路橋工程師,碩士研究生,主要從事道路工程工作。

        U412.36+6

        A

        2095-2066(2016)17-0174-02

        2016-4-5

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