交叉口平面设计.docx
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交叉口平面设计.docx
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交叉口平面设计
中山大学
道路工程课程设计
2010年07月21日
题目:
某市主干道中山路与106国道的交叉口拟采用环形交叉口设计。
1)原始设计资料
交叉点里程为K0+000.00,高程为60.35m,交叉点(环岛中心)及各相交中线上,已知点坐标如下表3-1:
路段名称
X坐标
Y坐标
中山路东段
2648347.993
520043.735
中山路西段
2648330.698
519914.891
106国道北段
2648366.618
520182.491
106国道南段
2648467.966
520046.713
表3-1
2)各相交道路的路幅数据
中山路路面宽度26.00m,机动车行车道宽2X7.5=15.00m,非机动车车道宽2X3.00=6.00m,人行道宽2X2.500=5.00m。
106国道路基宽度22.00m,行车道宽18.00m,土路肩宽2.000m。
各相交道路均没有中央分隔带和侧分带。
3)各相交道路的纵坡、横坡数据
各相交道路的路拱横坡2%,土路肩横坡3%,各相交道路的纵坡值如表3-2所示。
路段名称
纵坡
中山路东段
-0.01
中山路西段
-0.0085
106国道北段
-0.004
106国道南段
0.0045
表3-2
4)完成此环形交叉口的平面设计(包括环岛半径、环岛外缘线形、环道宽度和车道设置、进出口半径及方向岛等)和立面设计(路脊线、各断面设计标高及各相交道路的进出口设计标高),并用cad绘出该环形交叉口的平面设计图和高程设计图。
一.中心岛的形状和尺寸的确定
环形交叉是在交叉口中央设置一个中心岛,用环道组织渠化交通。
中心岛的形状有圆形、椭圆形、卵形等。
它主要取决于相交道路的等级和角度。
本设计已知参数中,根据两条相交道路的坐标可知:
中山路在交叉口路段在所取坐标系中的斜率为:
K1=(520043.735—519914.891)/(2648347.993—2648330.698)=7.44978
106国道在交叉口路段在所取坐标系中的斜率为:
K2=(520182.491—520046.713)/(2648366.618—2648467.966)=-34.43
计算两条道路在交叉口的夹角:
tanθ==(k1-k2)/(1+k1*k2)=-0.163913
选用圆形为中心岛的形状,现确定其相关参数:
1.计算计算中心岛半径:
(1)根据行车速度要求计算中心岛半径,其公示为:
式中:
为中心岛半径;
为环道设计车速;
为横向力系数;
为环道横坡;
为紧靠中心岛的车道宽度;
选用数据参数:
①106国道为高速公路,取其设计车速为100km/h,广州内环路限速标准最高60km/h,我们假设此市主干道中山路的设计速度为60km/h。
所以假设交叉口路段的设计速度为60km/h。
V一般采用路段设计速度的0.5倍,所以V=0.5×60km/h=30km/h。
②根据下表:
汽车转弯的横向力系数值
观测车型
观测
值
综合
值
附注
各种公共汽车
0.08~0.11
0.10
很少超过0.15
各种小汽车
0.15
0.15
很少超过0.2
因为是两类不同的道路,在两条道路上行驶着不同类型的车辆,所以假设其
值为0.15。
③
为环道横坡,取1%。
④
为紧靠中心岛的车道宽度。
城市主干道为双向8车道,106国道为双向6车道。
以此取b设计标准设为3.5
。
根据以上所取参数,确定中心到半径
=302/[127×(0.15±0.01)]-3.5/2=48.86(m)
(2)按交织长度要求计算中心岛半径:
近似地按交织段长度所围成的圆周大小来计算,即
为相交道路的条数;
为两个路口之间的交织段长度
;
为交汇路口之间的平均路宽;
选用数据参数:
1根据题中所给数据,知n为4;
2根据下表:
环道上不同车速所需的最小交织段长度
环道设计车速(km/h)
20
25
30
35
40
50
70
最小交织段长度(m)
25
30
35
40
45
60
80
因为已经取环道设计车速为30km,所以取
为40m。
③根据题中所给数据,即
则
=[4×(40+24)]/(2×∏)-3.5/2=32.64m
结合上两种情况,中心岛半径取较大值,即R=48.86m
2.环道的宽度的确定
环道上不宜设计太多的车道,一般设计三条车道,如果交织段长度较长,一般大于60m时,可考虑布置两条交织车道,环道上共4条车道。
所以此处采用三车道环形交叉口,即绕岛车道、交织车道和右转弯车道环道上,同时还应设置一条专用的非机动车道。
环道上的车道必须按照弯道加宽值予以加宽。
根据机动车车长(按平均车长为10m计算),每条车道的弯道加宽值按下表确定。
每条车道的弯道加宽值
弯道半径(m)
20
25
30
40
50
加宽值(m)
2.2
2.0
1.7
1.5
1.2
根据设计标准,设计车速为60
的机动车道宽度为3.5
;非机动车道宽度设为3
。
根据已经确定的中心岛半径48.86m,选取弯道加宽值为1.2m。
则
所以环道总宽度为:
D=(3.5+1.2)×2+3.5+3.0=15.9m
3.环道外缘线形及环道进出口的曲线半径的确定
从满足交通需要和工程节约考虑,环道外缘平面线形不宜设计成反向曲线形状,据观测,这种形状在环道的外侧约有20%的路面无车行驶,这既不合理也不经济。
实践证明,环道外缘平面线形宜采用直线圆角形或三心复曲线形状。
因此我们选取直线圆角形。
环道进、出口的曲线半径取决于环道的计算行车速度。
为使进环车辆的车速与环道车速相适应,应对进环车辆的车速加以限制。
一般,环道进口曲线半径采用接近或小于中心岛的半径,而且各相交道路的进口曲线半径不要相差大大。
所以设计进口曲线半径为46
。
环道出口的曲线半径可较进口曲线半径大一些,以便车辆加速驶出环道。
设计出口处半径为:
R=V2/127(
±i)=602/127(0.15±0.01)=202.47m
4.环道的外缘石
环道外缘石平面形式各地多做成反向曲线,这只是为了适应美观而已,从交通的观点来看是不可理的。
实际观测证明,这种形状的环道外侧有20%的路面时从来无车行驶的。
因此,环道的外缘石宜采用直线圆角形式。
二、环形交叉口的立面设计
(1)确定路缘各控制点位置
在已设计好的平面图,用CAD的查询功能确定各控制点的位置。
在106国道上,F3、F4两点分别是出、入口的曲线端点:
LAF3=122.86mLAF4=85.12m
在中山路上,F5、F6两点也分别是出、入口的曲线端点:
LAF5=121.60mLAF6=90.84m
根据对称,可知其他控制点如下图所示:
(2)画路段上的设计等高线
图中:
i1为中山路西段纵坡-0.0085;
i2为中山路东段纵坡-0.01;
i3为106国道北段-0.004;
i4为106国道南段0.0045;
it为路拱横坡2%;
is土路肩横坡3%;
B1为106国道车行道宽度;
B2为中山路车行道宽度;
h为相邻等高线的高差,取为0.085m;
①对于中山路西段有:
设车行道中心线上相邻等高线的水平距离l1;
等高线在街沟线上的位置向纵坡的上方偏移的水平距离为l2;
l1=h/i1=0.085/0.0085=10m;
对于l2:
l2×i1=21×it+5×is
l2×0.0085=21×2%+5×3%
l2=67m
②同理可以计算出中山路东段相应的l1、l2数据分别为:
8.5m,57m;
106国道北段相应数据为:
21.25m,105m;
106国道南段相应数据为:
18.89m,93.33m;
③根据各路段相应的l1可定出车行道中心线上等高线位置,根据l2可定出车行道街沟线上等高线的位置。
(3)画交叉口上的设计等高线
①计算控制点高程
hF1=hA-AF1×i1-13×it=60.35+121.6×0.0085-13×0.02=61.124
hF2=hA-AF2×i1-13×it=60.35+90.84×0.0085-13×0.02=60.862
hF5=hA-AF5×i2-13×it=60.35+121.6×0.01-13×0.02=61.306
hF6=hA-AF6×i2-13×it=60.35+90.84×0.01-13×0.02=60.998
hF7=hA-AF7×i3-9×it-2×is=60.35+122.86×0.01-9×0.02-2×0.03=61.338
hF8=hA-AF8×i3-9×it-2×is=60.35+85.12×0.01-9×0.02-2×0.03=60.961
hF4=hA-AF4×i4-9×it-2×is=60.35-85.12×0.0045-9×0.02-2×0.03=59.727
hF3=hA-AF3×i4-9×it-2×is=60.35-122.86×0.0045-9×0.02-2×0.03=59.557
②计算路脊上个点的高程;
假设E1为F1的等高程点,E2为F3的等高程点,E3为F5的等高程点,E4为F7的等高程点。
LAE1=(61.124-60.35)/-0.0085=91m;
LAE2=(59.557-60.35)/0.0045=-176m;
LAE3=(61.306-60.35)/-0.01=-95.6m;
LAE4=(61.338-60.35)/-0.004=-247m;
③把路缘控制点内的曲线段和路脊线按高程间距0.085
等分,得到一系列的高程点;
④把相同高程的控制点相连,并用样条曲线光滑性处理;
⑤在等高线较疏松的部分加半间距的等高线,用虚线区分;
⑥调整个别不合理高程点,使图形协调统一;
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