第九章 高架道路.docx

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第九章高架道路

第九章高架道路

第一节高架道路的特点和设置原则

高架道路是用高出地面6m以上（净高加桥梁结构高度）的系列桥梁组成的城市空间道路。

一、高架道路的优越性

（一）利用现有道路空间增加路网容量

我国目前则利用现有道路的中央部分筑起桥墩,在其上空建路,使原四车道的地面道路增至8车道或10车道。

高架路占用地面按标准设计,四车道高架占用地面6m宽,六车道高架占用7m宽,六车道高架起到地面12车道的作用。

（二）强化快速干线的交通功能,交通分流

高架道路禁止非机动车和行人通行,主要承担经市区的中、长距离过境性客、货交通,它可以从空叫隔穿越某大区的过境交通与到达某分区的目的地交通（地方交通）因而得以避免地面道路由于车速差异和转向换车道形成的相互干扰,高架不受红绿灯信号限制（仅在匝道出入地面道路时有红绿灯控制）,和其他行驶车辆无干扰,且无冲突,是连续运行封闭的汽车专用道路。

（三）提高车速,提高通行能力和运输效率：

由于快慢分、流流,无交叉口横向车流之干扰,设计车速为6O~8Okn的高架路行程速度至少可达50km/h,符合快速要求,从而缩短交通SJ，提高运输效率。

（四）建设周期短、成本低、见效快相比其他城市快速交通系统如地铁、轻轨来说高架道路具备上述优点。

二、对环境方面的负面影晌

（一）景观

高架主线犹如一条灰色的混凝土"龙",纵贯在十分拥挤的交通道路上空,对于其下的行人和车辆而言产生了压抑感,加之粗短的墩柱体系更令城市空间显得狭隘,破坏了城市干道在空间上的流畅性,虽几经绿化美化,但收效甚微。

因此,建造高架道路对不同城市应有区别,慎重而行,即使需修建也要规划好位置,对于闹市区、商业中心等人流繁忙的路段则不宜建造。

（二）污染

交通量剧增导致有限空间内机动车行驶所造成的尾气、噪声急剧增加。

高架道路下的地面通风不良,废气不易扩散,高架道路开通后,车辆增加,废气量也增加;噪声污染也较无高架道路时严重,地面车辆受高架道路的遮盖,声波折射音量加大,而高架道路处由于标高较高,噪音源对高层建筑的距离近,虽然在必要地段设有防音墙,但噪声污染只是对少数层位有所减弱,不能消除。

此外高架道路经安装防音墙后,对路边建筑的采光、通风有所影响。

三、高架道路的设置条件和原则

通常高架道路沿原路轴线设置,即设置在原路幅内,设置匝道处,则需拓宽原路的部分路段。

桥下中央为桥墩,两侧可供地面道路车辆行驶。

由于高架桥沿街道轴线建造,终究有碍城市景观和环境保护,所以选线应服从整个城市规划、交通规划和快速干道布局的要求,并且必须进行可行性研究,其内容包括调查沿线交通流量、流向,按递增率预测增长量,分配地面与高架流量,分析和评述工程规模、投资和经济效益。

此外,还须进行方案比较。

（一）设置条件

1.凡设置高架干道的道路,其等级应属快速路,或原来是主干路。

①高架道路网可呈十字线或呈环状,但不强求建成高架网络。

②并非所有快速干道均需设置高架干道,目前沿线为低层房屋,日后有拆迁改造可能,交叉口间距具有800~120Om长的路段,不一定设置高架道路。

2.交通量较大。

交通量是设置高架道路的定量指标,具有一定量的交通流量方可使高架道路发挥更大的经济效益,全线交通条件低劣,已无法采用其他工程设施或交通管理措施来改善交通的主要干道,可以设置高架道路。

3.交叉口上直行车辆占路口总交通量的比重较大（85%~95%）,沿线交叉口交通状况均属低劣的一般干道,必要时也可设置短程高架连续立交,以改善交叉口的交通,使直行车通行无阻。

4.在跨越河流或铁路的桥梁引道两端的交叉口车辆既多,而交叉口距桥台间距又短的道路上,宜将引道建成高架桥,以便跨过数个交叉口。

（二）选线原则

1.为保证高架道路交通的快速和通畅,不宜选择线形标准过低的道路或过于曲折的河道,除非沿线允许截弯取直。

其评价指标应使直线段长度占全线长度比例>60%,或平曲线半径大于相应设计车速所允许的最小半径。

2.为减少高架道路对沿街建筑通风、采光、噪声的不利影响,高架道路边缘距房屋至少应有7m的距离,故高架道路不宜选在沿街为住宅建筑的道路上。

3.为充分发挥因提高车速而获得的运输经济效益,高架干道全程不宜太短,但也不必盲目求长。

过长的干道势必经过较多的交叉口,设置匝道过多又必将导致横向拆迁房屋。

通常在交通枢纽尽端式的大城市,穿越市中心区的远程交通量并不多,故高架道路宜选择在远程交通比例较大的交通干线上,以利发挥高架道路的效益。

（三）高架桥结构设计遵循的几个主要原则:

1.为保证高架桥下的通车净空高度和减少匝道桥及引道的长度,要求高架桥的结构高度尽可能小;

2.由于高架结构工程量大,故选用经济、实用的结构形式至关重要;

3.由于高架桥施工工期紧,因此应能便于快速施工,标准段结构尽可能采用工厂预制;

4.高架桥段为城市景观,应注意外形线条流畅,跨高比的协调,在重要景观路段考虑高架结构与周围环境的协调,并适当采用新颖结构。

高架桥上部结构采用空心板梁、预制工字梁、预制单箱梁结构或多室箱梁等,交叉路口跨度大采用预应力混凝土T梁,特殊路段采用钢梁,在重要景观路段采用新颖结构,脊骨梁和低高度箱梁等。

下部结构,桥墩采用双柱式、单柱式。

第二节高架道路匝道

匝道是保证高架道路与城市路网联系并按一定间隔设置的坡道,它与地面道路的连接点是高架道路系统的咽喉要塞之。

匝道按照在其上行驶的车流方向的不同,分为上匝道（即把地面道路车流引向高架主线的匝道）和下匝道（即把高架主线车流引向地面道路的匝道）,见图1-9-1。

一、匝道设置的原则

1.总原则:

匝道的合理设置是有效使用城市高架道路的重要条件,应最大限度地满足高架道路系统在路网中担负的交通要求,扩大高架道路的利用率,使高架道路通行时间最短;充分发挥每一条匝道的功能,使高架与地面道路系统均能切实起到疏解市内交通,集散对外交通,分流过境交通的作用。

2.具体原则:

（l）匝道的位置应符合交通现状与规划路网中的主要流向;

（2）匝道的间距应合理,保证高架道路及其地面道路,横向道路交叉口行驶条件,一方

面要确保高架道路有较高比例的基本路段,减少因匝道出入车流引起的交织、合流分流区的影响范围,另一方面应注意匝道间距不宜过大,致使阻道与地面道路衔接段的流量过于集中而交通拥挤。

（3）因地制宜,远近结合,注意用地和建筑拆迁条件,预留好缓建匝道或远期立交的位

置。

（4）匝道设置应尽量避免在主要横向道路（主干道）交叉口前衔接,因为主干道交叉口流量很大,建成高架道路后,虽然分离了大量直行交通,但左转交通较原来有所增加,邻近地面交叉口的转弯流量均集中到有上、下匝道前的交叉口上来,增加了主干道交叉口的交通负荷,容易发生交通堵塞。

（5）高架匝道的设置应成对出现,并遵循先设下匝道后设上匝道的原则,这样使上匝道与高架道路衔接处高架道路主线的车流处于非饱和状态,可提供较多的插入空档,有利于提高上匝道的通行能力,避免车辆阻滞在匝道上。

二、匝道的布置方式及其适用条件

匝道按其布置位置、型式、交通组织的不同有多种分类。

（一）按匝道衔接方式的不间,分为平行式与定向式匝道（图1-9-1）。

1.平行式匝道（图1-9-1a）

平行式匝道指平行于高架主线设置的匝道,上海高架道路大多设置此种型式的阻道,常用于城市高架道路因受沿线建筑拆迁、道路红线等因素的影响和制约,高架道路主线宽度有限而邻近路网密度高、相交道路等级较低的场合。

其特点是匝道呈菱形布置,使高架与地面道路形成不完全互通（有冲突点）,此种型式的匝道易受前方交叉口交通组织状况和高架主线交通流量的影响,其通行能力变化较大,易发生交通拥阻。

2.定向式匝道（图1-9-1b、c）

定向式匝道指匝道在地面的出入口均设在横向道路上,是具有弯道的坡道,使高架与相交地面道路形成部分互通,如广州市人民路高架匝道。

这种型式匝道常用于匝道有大量转向车流而邻近路网密度高、路网完善、交通量较小且建筑条件许可的场合。

其优点是利用附近路网来集散上、下匝道的交通,以减少主要道路地面交叉口的交通压力。

缺点是增加绕行交通。

右转定向式匝道占用相交横向道路的用地较多,左转定向式匝道则要跨越或下穿主线,对交叉口临街景观影响较大。

（二）按匝道与相交道路相对位置的不同,平行式匝道可以分为路口型和路段型（图

l-9-2）。

1.路口型匝道

1）匝道设于交叉口前后且面对交叉口,即在人交叉口前设下匝道,出交叉口后设上匝道,以便车辆进出相交道路。

2）这种布设方式在满足车流利用交叉口进行集散的同时,也给交叉口的交通组织带来更大的压力,从而消弱高架道路解决交叉口交通问题的作用。

因此,两条等级高的道路相交时,宜考虑建造互通式立交。

3）多条（四条以上）道路相交的畸形交叉口则也不宜设置此种型式匝道。

2.路段型匝道

1）匝道背对交叉口并布设于两个交叉口之间的路段上,在进交叉口前设上匝道,出交叉口后设下匝道,车流上、下匝道均在路段上完成其过程,从而不会加剧交叉口的冲突,有利于交叉口集散交通功能的发挥。

2）这种布设常用于相交道路转弯交通比重相对较大的,宜疏散至路段上上下匝道的情况,以减少交叉口的交通混乱。

3）这种布设方式使高架车流与横向地面车流形成真正的分离式立交,车辆行驶条件得到改善,但与此同时高架道路对地面交通的吸引力也相对削弱,可能使高架行驶率会有所降低。

3两种布设方法从实际操作来看：

1）路口型在线形设计上更利于在交叉处进行拓宽,道路线型会美观一些

2）而路段型则需拓宽交叉口及设匝道处的路幅,道路线型变化多而且可能会使拆迁量加大,带来实施的困难。

（三）按匝道与地面道路处衔接点与同方向地面道路横断面上的相对位置,分为内置式,外置式和中间式匝道（图1-9-3）。

1.内置式匝道：

是将匝道紧贴于高架主线,匝道与地面衔接点落于地面道路内侧即仅在匝道外侧有地面道路车流,如上海市四平路下匝道。

它主要适用于:

（1）沿高架主线方向的两个交叉口间距较大而地面道路路幅有限;

（2）出入匝道的车流以左转和直行为主,右转比重较小,而如果下高架的右转车流比重

较大,则会加剧下匝道车流交织。

2.外置式匝道是匝道与地面道路衔接点落在地面道路外侧（即地面道路与非机动车道之间）,为折线式坡道,阻道内侧有地面道路车流，它主要适应于:

（1）沿主线方向,相邻交叉口问距较小而交叉口处地面道路宽度较富余,并可作为中间式匝道过渡的类型。

（2）出人匝道车流以直行和右转为主,左转和调头车占的比重小。

（3）这种布设方法的主要缺陷是如果出口阻道车流左转过多,则为交叉口的交通组织带来麻烦,故可对下匝道车流采取禁止左转措施并应在高架主线标志中及时提醒。

如果地面道路右转车辆过多,也会造成交织过多,必要时也可对地面道路右转进行禁止。

3.中间式匝道：

是匝道与地面道路衔接点落于地面道路中间,即匝道内侧为地面直行（或直左）车流,外侧为地面右转车流,这种型式可用于对外置式匝道的改进,由于消除了下匝道右转车流与地面车流的交织,可提高交叉口通行能力。

如果左转车辆从出口匝道下来过多,为减少交织也可必要时予以禁止,则无交织。

三、匝道与地面道路交叉口的衔接

匝道的起坡（上匝道）点与终坡（下匝道）点在地面道路的位置对交叉口的交通影响较大,匝道进出高架道路的车流均需通过地面道路交叉口来集散。

因此,匝道坡脚至交叉口停车线应在同一路口交通信号系统管理之下。

在设计中应尽可能增加交叉口进口道的车道数（较路段）,以提高交叉口的通行能力。

另外匝道坡脚至交叉口停车线的距离是一个重要的设计参数,该距离是否合适,将影响交通的正常运行。

交叉口距下匝道的距离如太短,将造成匝道左（右）转车辆和地面道路右（左）转车辆难以交织运行,使交通发生混乱和交叉口通行能力下降;而距离过长将增加不必要的工程投资。

对上匝道,也必须有足够的距离,以满足交叉口各转向车流在上匝道前的交织。

（一）下匝道与地面道路交叉口的衔接

车辆由高架路经下匝道过渡到地面道路行驶过程依不同行驶状态所需距离可分为三部分:

匝道段（下称为L匝）、交织段（下称为L交织）和停车段（下称为L队）（图1-9-4）。

如果下匝道至前方交叉口进口道停车线总长为L,匝道与地面衔接点至前方交叉口停车线的距离为L。

则有:

L=L匝十Lo，L。

=L队十L交织

L匝：

匝道行驶所需长度（m）。

直接式匝道的长度仅与匝道坡度和高架路的高度有关。

在匝道设计车速为40km/h的情况下,高架路正常路段坡度不超过4%,困难路段不超过5%。

当高架路净空要求为5.5m,桥面结构厚度为1.5m时,匝道所需最小水平长度为:

L匝=桥地高差/坡度

若取正常坡度4%,则L匝=（5.5+1.5）/4%=175（m）

Lo：

下匝道坡脚至交叉口停车线距离。

下匝道坡脚至交叉口停车线的距离,由红灯期间的车辆排队长度L队以及匝道左（右）转和地面道路右（左）转车辆转换车道所需的交织长度L交织两部分组成。

L队：

红灯期间的车辆排队长度,该距离的计算方法是根据交叉口进口车道的通行能力确定（图1-9-4）:

NS—一条直行车道的设计通行能力（pcu/h）

tc—信号周期（sh

tg—绿灯时间（sh

tl—-变为绿灯后第一辆车启动并通过停车线的时间（s）,可采用tl=2.3s;

tis—直行或右行车辆通过停车线的平均间隔时间（s/pcu）,该数值取决于车辆的到达分布,可取tis=2.8（s/pcu）;

ψs—直行车道通行能力折减系数,可取ψs=0.85。

如果信号周期采用tc=90s,绿灯时间tg=42s,则NS=516（pcu/h）。

每一个信号周期（90s）一条直行车道的通行能力为516×90/3600=12.9pcu/tc,当交叉口进口道每条直行车道的到达车辆大于12.9pcu/tc时,交叉口将出现阻塞。

可见在一个绿灯时间内,一条直行车道只能通过12.9辆当量小汽车。

考虑到车辆的到达是随机的,假定车辆在红灯时间内的最大到达数占整个周期的70%~100%,则在交叉口饱和前,车辆遇红灯受阻数最多为9.03~12.9辆当量小汽车;当量小汽车的车头距离以6m考虑,则车辆的排队长度最大为54.18~77.4m。

上述计算是相交道路均为主干道的情况,如横向道路是次干道,则主干道方向的绿灯时间还可稍长,因此,上述计算结果可以认为是交叉口未饱和时主干道方向的最大排队长度。

L交织为下匝道左（右）转和地面道路右（左）转车辆所需的交织长度。

可用下式计算:

L交=n×t×V/3.6

L交—交织长度（m）;

n—下匝道左（右）转或地面道路右（右）转所需交织转换的最大车道数;

t——交织转换一条车道的时间（s）,一般取t=4~6s;

V—设计车速（km/h）。

地面道路设计车速为40km/h,地面道路右转和匝道左转车辆最多需交织转换两条车也则交织转换两条车道的最小长度（取t=4s）为89m。

即在交叉口饱和前,对设计车速为40km/h和信号周期为90s,左、右转车辆最多需交织转换两条车道的下匝道坡脚至交叉口停车线距离为143~166m。

不同的设计车速和信号周期也可通过上述方法,计算下匝道坡脚至交叉口停车线的距离。

（二）上匝道坡脚与交叉口停车线的距离

上匝道坡脚至交叉口停车线的距离,只要保证横向道路和对向车流上匝道所需的交织长度即可。

交织长度仍可采用公式1-9-4计算。

考虑到交织车辆在交叉口内就可改变行驶轨迹,因此,交织转换一条条车道的时间可采用小值。

上匝道坡脚至交叉口停车线的距离采用50~89m

四、匝道最小间距

高架道路的驶入、驶出匝道的连接点往往是通行能力最小的控制路段。

当交通量达到饱和或超饱和时,将出现驶入匝道上车辆应无法在主干线车流中找到可穿插（合流）空档而排队阻塞,在驶出匝道上车辆因地面道路的原因导致匝道交通受阻而影响主干线车流驶出。

因此,在交通拥挤及堵塞情况下,合流、分流或交织区可能会形成车辆排队现象;它的范围变化很大,可长至几公里,考虑在稳定车流情况下,满足合流、分流或交织区的驶入、驶出匝道不同组合情况下的最小匝道间距。

高架道路由基本路段、交织区和匝道连接点三种不同类型的路段组成。

高架道路基本路段是指不受驶入、驶出匝道的合流、分流及交织流影响的路段。

交织区是指一条或多条车流沿着高架道路一定长度,穿过彼此车行路线的路段,交织路段一般由合流区和紧接着的分流区组成。

匝道连接点是指驶入及驶出匝道与高架道路的连接点。

由于汇集了合流或分流的车辆,因而形成的连接点是一个紊流区。

高架道路基本路段处于任何匝道或交织区的影响区域之外4匝道连接点或交织区的影响范围,美国《道路通行能力手册》建议采用如下标准:

1.驶入匝道:

从匝道连接点起,设计车速为80km/h时,向上游102m,向下游508m;设

计车速60km/h时,向上游77m,向下游381m。

.

2.驶出匝道:

从匝道连接点起,设计车速为80km/h时,向上游508m,向下游102mp设

计车速为60km/h,向上游381m,向下游77m。

3.交织区:

设计车速为80km/h时,合流点上游102m为交织区的起点,分流点向下游

102m为交织区的终点;设计车速为60km/h时,合流点上游77m为交织区的起点,分流点下游77m为交织区的终点。

根据上述标准,可得到驶入、驶出匝道不同组合情况下,保证匝道间互不干扰的最小间距见表1-9-1。

表1-91为在稳定车流状态下,保证匝道间互不干扰的最小间距。

为了使高架道路具有较好服务水平,应尽可能提高高架道路基本路段的比例。

在设计中,匝道间距应尽可能大于表1-9-1中数值。

在市区内,阻道的平均间距一般取1~2km为宜,过长则显得不方便,上海市内环线中有3处达到3km,后来由于效果不妥而增设匝道。

五、高架道路匝道变速车道的形式选择

车辆在离开高架干道进入匝道前需要减速;而从匝道进入高架干道需要加速。

因而高架桥上需要增辟加速车道或减速车道（统称"变速车道"）。

变速车道一般有两种设计形式,即平行式和直接式（图1-9-5）。

（一）平行式加速车道

1平行式即有一条附加的变速车道,与主线平行设置。

平行式变速车道与主线连接处设置渐变段。

2平行式车道将起点做成有适当出口角度的三角段（即渐变段）,直到模形端部间都采用相同宽度。

3平行式与直接式相比是明显强调了变速车道的起点,车道划分明确,行车容易辨认,但车辆通过整个变速车道时需沿S形曲线行驶,这对行车不利。

4对加速车道而言,交通量大时,就要在寻找驶入主线机会的同时而使用加速车道的全长。

一般由于加速车道要比减速车道长,若采用直接式则三角段就变得细长而难以布置了。

故加速车道原则上采用平行式。

（二）直接式变速车道

1直接式是以平缓的角度出入匝道,不设平行段,由出人口沿主线渐变加宽,形成一条附加的变速车道与匝道相连。

2直接式变速车道全长由三角段构成,起点不如平行式明确,但是不必走S形线路且与实际行车轨迹是相符合的。

3一般情况下的行驶者大多愿意走直接式进出口。

故原则上一般减速车道、双车道的变速车道采用直接式。

（三）变速车道形式选择举例

上海市内环线一期工程,无论加速车道还是减速车道均采用直接式变速车道。

二期工

程东北段采用直接式,西南段采用平行式加速车道和直接式减速车道（图1-9-5）。

（四）高架变速车道长度

高架变速车道长度包括车辆合流分流过程（变速过程和转换车道过程）中所需的加速或减速长度与过渡段长度。

其中,变速长度由高架主线平均速度,匝道平均速度和车辆加速度所决定,具体数值也可参照公式。

1-5-6）求得。

过渡段长度则应考虑变速车道与直行车道连接通畅的渐变率决定的长度以及车辆转换车道所需的距离。

我国的《城市道路设计规范》规定了不同的主线设计车速和匝道设计车速下的加减速长度和过渡段长度。

根据高架车速为60~80km/h,匝道的车速为40km/h,则所对应的加速车道长度为180~210m;减速车道长度为60~85m;过渡段长度为50~60m。

（我国《城市道路设计规范》和日本有关设计标准对匝道变速车道的规定列于表1-9-2）。

第三节高架道路横断面设计

一、主线高架道路宽度

（1）四车道双向主线横断面通常采用18m宽,其组成为:

0.5m防撞墙十0.5m路缘带十3.75m十3.5m十0.5m路缘带十0.5m中央分隔墙十0.5m路缘带+3.5m+3.75m+0.5m路缘带十0.5m防撞墙=18m,供双向4车道。

（2）六车道双向主线横断面常采用26m宽,其组成为:

0.5m防撞墙+0.5m路缘带+3.75×3+0.5m路缘带+0.5m中央分隔墙十0.5m防撞墙+3.75×3+0.5m路缘带+0.5m防撞墙=26m。

双向分离式高架道路可分为3车道与2车道的高架道路。

（3）三车道单向主线横断面常用12.75~13m宽,其组成为:

0.5m防撞墙+0.5m路缘带十3.75十3.5×2车道+0.5m路缘带+0.5m防撞墙=

12.75m

（4）二车道单向主线横断面常用9.5m宽,其组成为:

0.5m防撞墙十0.5m路缘带十3.75×2+0.5m路缘带+0.5m防撞墙二9.5m。

二、匝道宽度

（1）双车道匝道常采用8.5~9m宽