互通式立交匝道起點瞬時縱坡計算分析

鐘澄平，黎 軍，何長明

（廣州市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，廣東 廣州 510060）

0 引言

隨著我國交通事業(yè)的快速發(fā)展，高速公路、城市快速路及高等級道路越來越多，互通式立交成為解決高等級道路交通轉(zhuǎn)換的必然選擇?；ネㄊ搅⒔辉O(shè)計過程中，常常需要計算鼻端處匝道縱坡，以確保鼻端處行車安全與順暢。由于目前相關(guān)規(guī)范并無明確的匝道起點縱坡計算方法，故匝道起點縱坡計算所選用的方法和結(jié)果因人而異。一般匝道縱斷面設(shè)計起點位于鼻端處，匝道起點縱坡根據(jù)主線縱坡推算得出。通過資料整合分析，常用的匝道起點縱坡計算方法有平均縱坡法、合成坡法、縱坡推算法、瞬時縱坡法共4種[1]。本文以宜黃公路立交A匝道為例，闡述采用瞬時縱坡法計算匝道起點縱坡的過程，探討匝道起點縱坡的計算與取值。

1 立交概況

宜昌市港窯路主線終點與宜黃公路相接，采用Y型立體交叉方案，港窯路分兩側(cè)接入宜黃公路，完成交通轉(zhuǎn)換。如圖1所示。

宜黃公路等級為雙向六車道一級公路，設(shè)計速度60 km/h，采用瀝青混凝土路面；宜黃公路立交A匝道設(shè)計速度為60 km/h，單向兩車道。立交范圍中的宜黃公路由南往北，平曲線組合為左偏Ls=150 m，R=600 m，Ls=120 m 和右偏 Ls=120 m，R=520 m，Ls=150 m（其中的Ls為緩和曲線長度，m，R為半徑，m），GQ點樁號為K5+936.942。宜黃公路在GQ點之前按城市道路標(biāo)準(zhǔn)[2]設(shè)計，故R=600 m段不設(shè)超高；GQ點之后按公路標(biāo)準(zhǔn)[3]設(shè)計，R=520 m段最大超高3.5%。

宜黃公路立交A匝道由北往南，分流鼻端位于宜黃公路主線左側(cè)，通過緯地道路（Hint CAD）軟件搜索端部，分流鼻端對應(yīng)主線宜黃公路樁號為K5+938.745，位于GQ點K5+936.942后1.803 m，前后縱坡為3.350%，橫坡0.061%；對應(yīng)A匝道樁號為AK0+174.207，該位置A匝道的平曲線組合為右偏A=160 m，R=410 m，A=150 m（其中的A為回旋線參數(shù)，m）。小鼻端半徑為0.6 m，鼻端兩側(cè)設(shè)置偏置加寬與偏置過渡段[4]。

采用瞬時縱坡法計算A匝道起點縱坡。針對本立交A匝道與主線宜黃公路的線形相對關(guān)系，需分兩種情形進(jìn)行分析與計算，分別為鼻端前不設(shè)路拱線和設(shè)置路拱線。

2 不設(shè)路拱線時匝道起點縱坡的計算

當(dāng)主線無超高變化且匝道橫坡與主線相同時，采用不設(shè)路拱直接計算。本文分析的鼻端，主線存在橫坡漸變，按匝道橫坡與主線相同的情形計算。按主線間距1 m、5 m推算匝道鼻端瞬時縱坡，如圖2所示。匝道鼻端處對應(yīng)點橫坡與主線相同，利用主線橫坡推算，則相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

圖1 宜黃公路立交平面示意圖

圖2 鼻端樁號示意圖

表1 不設(shè)路拱線對應(yīng)數(shù)據(jù)表

由表1數(shù)據(jù)可得，1 m間距計算對應(yīng)的起點瞬時縱坡 i1=（149.871 56-149.831 61）÷（174.714-173.710）=3.979%；5 m間距計算同一位置對應(yīng)的起點瞬時縱坡 i5=（150.032 77-149.831 61）÷（174.714-169.690）=4.004%。

鼻端前不設(shè)路拱線時匝道起點縱坡直接由主線橫坡推算，主線間距取1 m、5 m，得出瞬時縱坡計算值為3.979%和4.004%，與主線縱坡3.350%相比差值較小，差值比為18.78%和19.52%。以此方式計算，起點間距取值越大，匝道起點瞬時縱坡與主線縱坡差距越大。

3 設(shè)置路拱線時匝道起點縱坡的計算

當(dāng)主線橫坡產(chǎn)生漸變，且匝道橫坡與主線不一致的情況下，需在小鼻端前設(shè)置路拱。由于立交范圍中的宜黃公路為現(xiàn)狀路，考慮匝道鼻端路面施工可操作性，鼻端處設(shè)置路拱線有兩種方式，見圖3。一是路拱線設(shè)置于現(xiàn)狀道路路面邊緣，鼻端前三角區(qū)新建路面橫坡與匝道橫坡相同；二是路拱線設(shè)置于鼻端中心處，路拱線沿標(biāo)線三角區(qū)劃分路面橫坡，靠主線側(cè)橫坡與現(xiàn)狀道路路面橫坡相同，靠匝道側(cè)橫坡與匝道橫坡一致。

圖3 鼻端路拱線與橫坡關(guān)系示意圖

3.1 設(shè)置路拱線1

如圖3所示，結(jié)合A匝道的平曲線，確定鼻端處A匝道橫坡為2%，鼻端前需結(jié)合立交連接部設(shè)計做好橫坡過渡。按路拱線1計算匝道起點瞬時縱坡，相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 設(shè)置路拱線1對應(yīng)數(shù)據(jù)表

由表2數(shù)據(jù)可得，1 m間距計算對應(yīng)的起點瞬時縱坡 i1=（149.687 12-149.648 40）÷（173.932-172.960）=3.983%；5 m間距計算同一位置對應(yīng)的起點瞬時縱坡 i5=（149.843 72-149.648 40）÷（173.932-169.012）=3.970%。

鼻端前設(shè)置路拱線1時匝道起點縱坡由主線橫坡結(jié)合路拱線位置推算，主線間距取1 m、5 m，得出瞬時縱坡計算值為3.983%和3.970%，與主線縱坡3.350%相比差值較小，差值比為18.90%和18.51%，計算的結(jié)果接近主線縱坡。

3.2 設(shè)置路拱線2

如圖3所示，鼻端處A匝道橫坡為2%，按路拱線2計算匝道起點瞬時縱坡，相關(guān)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 設(shè)置路拱線2對應(yīng)數(shù)據(jù)表

由表3數(shù)據(jù)可得，1 m間距計算對應(yīng)的起點瞬時縱坡 i1=（149.750 71-149.712 06）÷（174.207-173.211）=3.881%；5 m間距計算同一位置對應(yīng)的起點瞬時縱坡i5=（149.906 71-149.712 06）÷（174.207-169.231）=3.912%。

鼻端前設(shè)置路拱線2時匝道起點縱坡由主線橫坡結(jié)合路拱線位置推算，主線間距取1 m、5 m，得出瞬時縱坡計算值為3.881%和3.912%，與主線縱坡3.350%相比差值最小，差值比為15.85%和16.78%，計算的結(jié)果更接近主線縱坡。

4 結(jié) 語

（1）當(dāng)主線存在超高漸變時，采用不設(shè)置路拱線的方式計算，則鼻端處匝道縱坡設(shè)置起點位置的橫坡與主線相同，為0.061%，與A匝道平曲線向右拐彎不協(xié)調(diào)，不利于安全行車，一般情況下不建議采納。

（2）設(shè)置路拱線方式的計算結(jié)果比不設(shè)置路拱線方式的計算結(jié)果更為準(zhǔn)確、可靠。且采用1 m間距計算得來的瞬時縱坡值比5 m間距的計算結(jié)果更接近主線縱坡。設(shè)置路拱線2的情形最符合實際行車條件，無特殊情況下應(yīng)優(yōu)先選用。

（3）瞬時縱坡法邏輯清晰，計算簡單，易于掌握，是匝道起點縱坡計算的常用方法之一。本文通過對宜黃公路立交A匝道起點縱坡的計算，得出主線存在超高漸變的情況下匝道起點縱坡的取值分析，可為同類項目匝道起點縱坡設(shè)計提供參考。