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換的必然選擇。互通式立交設計過程中，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果因人而異。一般匝道縱斷面設計起點位于鼻端處，匝道起點縱坡根據主線縱坡推算得出。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，港窯路分兩側接入宜黃公路，完成交通轉換。如圖1所示。

宜黃公路等級為雙向六車道一級公路，設計速度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準[2]設計，故R=600 m段不設超高；GQ點之后按公路標準[3]設計，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，通過緯地道路（Hint CAD）軟件搜索端部，分流鼻端對應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，m）。小鼻端半徑為0.6 m，鼻端兩側設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系，需分兩種情形進行分析與計算，分別為鼻端前不設路拱線和設置路拱線。

2 不設路拱線時匝道起點縱坡的計算

當主線無超高變化且匝道橫坡與主線相同時，采用不設路拱直接計算。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。匝道鼻端處對應點橫坡與主線相同，利用主線橫坡推算，則相關數據如表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 不設路拱線對應數據表

由表1數據可得，1 m間距計算對應的起點瞬時縱坡 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 設置路拱線時匝道起點縱坡的計算

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

圖3 鼻端路拱線與橫坡關系示意圖

3.1 設置路拱線1

如圖3所示，結合A匝道的平曲線，確定鼻端處A匝道橫坡為2%，鼻端前需結合立交連接部設計做好橫坡過渡。按路拱線1計算匝道起點瞬時縱坡，相關數據如表2所示。

表2 設置路拱線1對應數據表

由表2數據可得，1 m間距計算對應的起點瞬時縱坡 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的起點瞬時縱坡 i5=（149.843 72-149.648 40）÷（173.932-169.012）=3.970%。

鼻端前設置路拱線1時匝道起點縱坡由主線橫坡結合路拱線位置推算，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%，計算的結果接近主線縱坡。

3.2 設置路拱線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，相關數據如表3所示。

表3 設置路拱線2對應數據表

由表3數據可得，1 m間距計算對應的起點瞬時縱坡 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的起點瞬時縱坡i5=（149.906 71-149.712 06）÷（174.207-169.231）=3.912%。

鼻端前設置路拱線2時匝道起點縱坡由主線橫坡結合路拱線位置推算，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%，計算的結果更接近主線縱坡。

4 結 語

（1）當主線存在超高漸變時，采用不設置路拱線的方式計算，則鼻端處匝道縱坡設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，不利于安全行車，一般情況下不建議采納。

（2）設置路拱線方式的計算結果比不設置路拱線方式的計算結果更為準確、可靠。且采用1 m間距計算得來的瞬時縱坡值比5 m間距的計算結果更接近主線縱坡。設置路拱線2的情形最符合實際行車條件，無特殊情況下應優(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計提供參考。