城市道路课程设计说明书.docx
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城市道路课程设计说明书
河南城建学院
《城市道路设计》课程设计说明书
课程名称:
城市道路设计
题目:
正十字立交方案设计
专业:
交通工程
学生姓名:
刘星辰
学 号:
071413126
指导教师:
曹恒慧、张蕾、秦丹丹
开始时间:
2015年12月28日
完成时间:
2016年1月1日
课程设计成绩：
学习态度及平时成绩（30）
技术水平与实际能力（20）
创新（5）
图纸及说明书质量（45）
总分（100）
等级
指导教师签名：
年月日
1设计方案确定
1.1设计初始条件
我们本次《城市道路设计》课程设计的主要任务是正十字立交方案的设计。
课程设计任务书上所给出的初始条件如下已知的某城市新区正十字交叉路口，相交道路分别为城市快速路（设计车速60-100km/h，可用红线宽度限60米）和一级城市主干路（设计车速50-60km/h，可用红线宽度限80米）。
路口范围内地势平坦，需拆迁地物很少，用地范围基本不限。
依据以上条件，并且结合城市道路设计课程以及相关规范设计立交。
1.2立交方案的选型
依据以上初始条件，我们首先确定的是城市的一条快速路与一条主干路相交叉，快速路设计车速为60-100km/h可用红线宽度为60米，一级城市主干路设计车速为50-60km/h可用红线宽度为80米，根据这些条件，我首先确定我所设计的交叉口其中快速路设计车速80km/h，主干路设计车速为60km/h，依据《城市道路设计》一书中表1-1之规定，我将主干路车道数设为双向六车道，快速路车道数设置为双向四车道，两条道路均设置有分隔带。
中央绿化带均设为4米，两边各两米。
路两边的路缘石外加隔离墩共设置一米宽。
在设置好两条道路主线的相关参数后，接下来就该考虑立交桥的选型问题了。
城市道路立交类型的选择，遵循以下原则：
1、应根据交叉节点在城市道路网中的地位，作用，相交道路的等级，并结合城市性质、规模、以及立交节点所在区域内用地条件选定；2、立交的选型必须于当地条件相适应并且要分清主次，首先应满足主要道路的交通需求，然后考虑次要道路，处理好相交道路的关系；3、立体交叉匝道口处机动车与诶机动车互相干扰，造成交通阻塞，影响正常运行时，可以采用机动车与非机动车分型的立体交叉。
立体交叉口类型及交通流行驶特性如表1-1所示
表1-1立体交叉口类型及交通流行驶特性
立体交叉口类型
主线直行车流行驶特征
转向车流行驶特征
非机动车及行人干扰情况
立A类
（枢纽立交）
连续快速行驶
较少交织、无平面交叉
机非分行，无干扰
立B类
（一般立交）
主要道路连续快速行驶，次要道路存在交织或平面交叉
部分转向交通存在交织或平面交叉
主要道路机非分行，无干扰；次要道路机非混行，有干扰
立C类
（分离式立交）
连续行驶
—
—
城市道路立交类型选择如表1-2所示
表1-2城市道路立交类型选择
立体交叉口类型
选型
推荐形式
可选形式
快速路—快速路
立A1类
—
快速路—主干路
立B类
立A2类、立C类
快速路—次干路
立C类
立B类
快速路—支路
—
立C类
主干路—主干路
—
立B类
根据表1-1与表1-2，我们可以得出此次课程设计需要设计立交桥最合适的形式属于立B类立交桥而属于这个类型的立交桥有主要形式为喇叭形、苜蓿叶形、环形、菱形、迂回式、组合式全互通或半互通立交。
宜用于城市中心区间，从这么多形式中我首先考虑两个形式，一个是苜蓿叶形，另一个是环形立交桥。
先来说说苜蓿叶形立交桥。
这种立交是道路互通式立体交叉运用最早的一种形式。
但是这种立交桥有很多缺点，比如占地面积太大，不适宜在城市之中使用，另外一个就是匝道过长，给车辆行驶带来很多不便。
因此我决定此次立交选型为环形立交。
环形立交最大的优势就是在于相较于苜蓿叶形立交，他的占地面积大大缩小，比较适宜在城市之中使用，毕竟城市用地向来比较紧张。
1.3立交方案的确定
本次是给一条快速路和一条主干路设计立交桥，因此本次设计只在主干路上考虑人行道与非机动车道，在快速路上不考虑设置非机动车道与人行车道。
环形立体交叉有两层式，三层式以及四层式等，三层式环形立体交叉可以用于特大以及大城市的主干路之间的交叉，符合本次设计对路的要求，因此，本次设计采用三层式环形立体交叉。
关于三层环形立体交叉的设置问题，我参考了许多现实生活中的环形立交桥，比如平顶山市新华路与平安大道互通环形立交，南京市中央路与建宁路环形立交桥（图1-1），福州市某条道路上的环形立交桥。
（图1-2）决定这样设置：
首先，环形立体交叉的第一层只设置主干路的非机动车与人行道，并且由于快速路上并没有非机动车道和人行道，主干路的非机动车道和人行道只负责直行，没有转向。
第二层设置主干路机动车道直行和主干路与快速路的立体交叉，主干路机动车道在到达立交桥之前与非机动车道保持在一个平面上，也就是环形立交第一层所在的平面。
之后，主干路机动车道通过设置一个纵向斜坡使之抬升至环形立交第二层所在的平面这个斜坡依据标准我将其设置为2.4%。
这个坡度距离规定极限值4%还相差很远，设置这种坡度很小的上坡有一个很好地优势就是方便司机进行驾驶车辆上坡。
第三层为快速路机动车道。
第三层的快速路机动车道与处在第二层的主干路机动车道之间通过匝道相连。
至于第三层的快速路，我考虑的是既然是一条城市快速路，那么采用高架的形式比较好，因此默认快速路主线位于在第三层环形立交所在的平面上，不考虑纵向斜坡问题。
对于这个三层式环形立体交叉口每层道路之间的净空问题，通过查找书中相关规范，我决定将第二层与第三层的净空设置为4.5米，由于第一层仅仅只是主干路的非机动车与人行道直行，并不通行大型车辆，出于经济性的考虑并不需要设置太高的净空。
因此第一层与第二层的净空设置为3.5米。
这样既可以保障快速路上的车辆可以快速通过交叉口，也可以保障主干路上的非机动车与行人安全通过交叉口。
图1-1南京市中央路与建宁路环形立交桥
图1-2福州市某环形立交
2绘图的实施
2.1立体交叉平面绘制
本次绘图采用的软件是鸿业市政道路软件，软件运行环境是AUTOCAD2007，对于立体交叉平面的绘制，我大概将整个工程分成了一下几个模块：
主干路主线绘制，快速路主线绘制，连接主干路与快速路的匝道的绘制，环形交叉口（转盘）的绘制，变速车道的绘制。
根据我设置的这些模块，我大致设置以下几个图层，如图2-1所示
图2-1图层设置
2.1.1道路主线的绘制
设置好图层之后，我首先绘制的是快速路道路主线，根据方案设置，快速路为双向四车道，每条车道宽度均为3.75米，中间的绿化带的宽度为4米，两边路缘石与防撞墩均设置为0.5米，共计1米。
主干路为双向六车道，每条车道宽度3.75米，中间绿化带宽度为4米，两边路缘石与防撞墩均设置为0.5米，非机动车道设置为6米，人行道设置为4米。
然后在鸿业软件中的“平面”中选择“道路绘制”输入相关参数后，直接生成一条道路，这样的道路还要进行道路标线等工作。
直接生成的道路中再经过一些修改，比如划分车道等等，就可以快速准确的完成快速路的绘制。
同样的，我采取同样的办法，很快就完成了主干路的道路主线的绘制。
2.1.2匝道的绘制
绘制完道路主线后，接下来就该进行连接快速路与主干路之间匝道的绘制了，参考我在上文提到的现实中的几个环形立交的匝道设置，我发现环形立交的匝道大多是直连式匝道，并且直连式匝道几乎是与快速路平行下降。
因此，我决定将匝道设计成直连式匝道，匝道设计车速为快速路设计车速的一半，也就是40km/h，鉴于匝道连接的两条道路等级均比较高，所以我将匝道车行道设置为单向双车道，因为设计车速为40km/h，根据《城市道路设计》表6-9之规定每条车道设置宽度为3.5米，再根据《城市道路设计》表6-8匝道横断面布置图示，我决定不对匝道设置紧急停车带，根据现实中的环形立交匝道，我发现匝道达到环形交叉口时并不是与快速路完全平行。
因此我设计的匝道边线从快速路在到达下面的环形交叉口时与快速路向外有1米的距离，也就是说，匝道的整个线形是与快速路线形略有偏斜的。
关于匝道的纵坡设置，参照《城市道路工程设计通用规范》有关最大纵坡的设置的规定（如表2-1），以及《城市道路设计》表3-28有关最小坡长的规定（如表2-2），我决定将坡度设置为3.79%，立交平面图中的匝道长度为120米。
关于匝道口与变速车道口出连接的问题，书中并没有详细说明有关直连式匝道与变速车道连接问题，参考工程实例，通过测距我发现匝道与快速路中的变速车道相连有20米左右的长度为圆曲线，鉴于这些数据，我将匝道与变速车道之间的连接的长度设为25米，由此产生的圆曲线半径为571.43米。
表2-1机动车最大纵坡度
设计时速（km/h）
100
80
60
50
40
最大纵坡度推荐（%）
3
4
5
5.5
6
最大纵坡限制（%）
5
6
7
8
表2-2纵坡坡段最小长度
2.1.3环形交叉口的绘制
环形交叉口是本次立交平面设计的重要的一个环节。
首先，我要确定环岛交叉口的设计车速控制在25km/h至40km/h。
那么我的环岛设计车速就控制在30km/h，依据表2-3上面的规定，环岛中心岛半径控制在35米，交织区控制在56.78米。
环岛共设置三条车道，每条车道加宽前的宽度为3.75米，根据《城市道路设计》表5-9中有关环岛上车道加宽值的有关规定，每条车道加宽0.5米，最终每条车道宽4.25米。
表2-3环岛最小交织长度和中心岛最小半径
环道计算行车速度（km/h）
35
30
25
20
横向力系数
0.18
0.18
0.16
0.14
最小交织长度（m）
40-45
35-40
30
25
中心岛最小半径（m）
50
35
25
20
在确定好环岛的相关参数之后，我就将环岛绘制出来，如图2-7所示。
接下来就要解决的问题就是有关环岛四周的主干路还有从快速路上下来的匝道与环岛的连接问题，通过在网上查阅相关资料，我发现缓和曲线的计算相当复杂，以至于需要进行计算机编程，将计算原理写好代码整合进autocad软件中才可以运行。
所幸的是鸿业市政道路软件里有缓和曲线自动生成功能。
当你把现有的两条道路的进行对象捕捉，并采用软件中的“基本缓和曲线”一项，就可完成缓和曲线的设计工作。
环岛的四个路口距离环岛中心圆圈边缘均为25米，这个数据也是参照大量实例得出的，无奈书中并没有这方面的规范，所以就采取了这样的办法。
图2-2立交环道平面图
2.1.4变速车道的绘制
接下来需要进行的就是变速车道的绘制了
对于变速车道，首先需要确定的是变速车道的车道数以及车道行驶形式，由于匝道的设置形式为双向单车道，于是变速车道的车道数设置为两车道，加速车道的入口形式为平行式入口，这种入口是在汇流点处起，提供一条附加平行车道，使车辆因汇合点处开始加速到接近到主线速度，在附加变速车道的末端设置过度渐变段。
有较长的插入区段，有利于车辆驶入。
加速车道的出口形式同样也设置为平行式出口，平行式出口的最大特点就是其线形渐变段及减速车道线形特征明显，能为驾驶员提供醒目的出口区域，以防止主线车辆误驶出主线。
确定好形式之后，接下来确定其加减速车道的宽度。
根据表2-4供的变速车道长度，我确定加速车道长度为220米，减速车道长度为110米。
变速车道内车道宽度与匝道每条车道宽度宽度一致，同样设置为3.5米。
渐变段长度设置为110米。
表2-4速车道规定长度表
主线行车速度
120
100
80
60
50
40
除宽度缓和部分减速车道规定长度
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