道路平面交叉口边线竖向设计新探

杨 洋 文登国 秦 阳 江智勇

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610081）

1 总体概述

城市市政道路的交叉口作为道路的重要组成部分，是车辆、行人汇集、转向和疏散的必经之地，为交通的咽喉。车辆、非机动车通过交叉口时，因驶向不同，相互交叉形成冲突点，因此道路交叉口的设计在整个道路设计中显得尤其重要。道路交叉口设计一般包括三大部分，即交叉口平面设计、竖向设计以及横断面设计。本文主要探讨道路交叉口竖向设计。

2 常用道路竖向设计方法边线竖向设计的缺点

市政道路交叉口竖向设计主要有三种设计方法：方格网格法、设计等高线法、方格网设计等高线法。

在三种方法中，首先都需要先计算出交叉口转弯缘石起点、中点、终点(即E、D、F)的标高（如图一），然后根据交叉口竖向设计方法计算出施工标高。E、F点在缘石半确定以后根据中线纵坡、道路宽度及道路横坡即可计算出标高。对于D点标高应取决于交叉口的交角和相交道路宽度是否相等（或是否同一个等级）。在有关的设计手册里关于计算D点的标高仅对道路正交和相交道路同宽的情况进行了介绍，即：如图一：

（图一）

hc＝[（he＋T×i1）＋（hf＋T×i2）]/2 （ 1）式

hd＝ha－（ha－hc）×AD/AC （ 2）式

通过几何计算，当道路宽度相等时，AD＝AC＋E。当道路宽度不等时，AD≠AC＋E，A、C、D三点不在同条直线上，再用（2）式计算D点的标高就有可以。 对于（1）式，C标高取值也是不够合理的。将（1）式改写如下：

hc＝（he＋hf）/2＋T×i1/2＋T×i2/2（令：△h1＝T×i1/2，△h1＝T×i2/2）△h1和△h2两个增量随着i1与i2递增（减）方向相同而大小相差较大时，这时计算出的hd在EDF边线上，D点将会有一个较大的凸变。比较合理的取法是按i1、i2递增（减）的大小去计算hd。

即：h1＝he＋T×i1hf＋T×i2h＝∣h1-h2∣则：

hd＝he＋h×i1/（∣i1∣＋∣i2∣）或hd＝hf＋h×i2/（∣i1∣＋∣i2∣） （3）式

不难得出用（3）式计算的标高比（2）式趋于合理，但就整个边线的线型来讲，不是一条顺适的线，而是一条折线，虽然可以通过调整等高线来加以改良，但增加了诸多人为因素，也就是全取决设计者的经验和水平。

3 平面交叉口边线竖向设计

笔者根据多年的工程经验，总结出市政道路交叉口竖向设计的修正量化方案，现详细叙述如下：

首先，分析交叉口边线的类型。交叉口基本类型主要有如下四种：

其中斜坡形的边线类型根据i1、i2的相交情况亦可归纳为“凹形”和“凸形”边线两种类型。

第二，选择边线的设计线型。根据道路总体线形设计，交叉口边线为一般为一条顺适直线和圆滑曲线的组合，因此所组合的面应该是一个顺适的面。

第三，为了施工放样的方便，在满足规范、标准的前提下，尽量将竖向曲线的起、终点选在特殊点位上，比如交叉口范围点、路脊线与交叉口范围线交点等。

第四，设计步骤。以“凸形”线型交叉口为例进行说明（“凹形”线型同）。 首先计算出竖曲线两侧的设计标高（即he、hf）；然后将两侧坡度点连接起来（如图二，连接E、F点），并计算相邻坡度i1和i2与ief的代数和，如果两个或者其中一个坡度代数和小于±0.5%，则进行第四步，否则进行第三步。 确定两坡度相交落点的位置HO（如图三）。

LO＝[i2×L＋（hf－he）]/（i1＋i2）；

LO——为i1与i2两坡度交点距E点的曲线长；

L——为连接段曲线长；

i1、i2——相邻两坡度的坡度值，高于交叉口取正值、低于交叉口取负值。

（图二）

（图三）

为了方便计算，将两坡度相交落点位置HO进行简化：

（1）当两坡度交点距E点的曲线长小于等于L/8时，取落点位置为E点，HO＝he；

（2）当两坡度交点距E点的曲线长在L/8与3L/8之间时，取落点位置为L/4点，HO＝he＋LO×i1；

（3）当两坡度交点距E点的曲线长在3L/8与5L/8之间时，取落点位置为L/2点，HO＝he＋LO×i1或HO＝hf＋（LLO）/i2；

（4）当两坡度交点距E点的曲线长在5L/8与7L/8之间时，取落点位置为3L/4点，HO＝hf＋（L－LO）/i2；

（5）当两坡度交点距E点的曲线长大于L/8时，取落点位置为F点，HO＝hf。

道路交叉口边线竖向设计步骤如下：

（1）计算两相邻坡度的代数和。即计算图中坡度i1与i3、i3与i4、i4与i2之间的代数和，若其两坡度的代数和≦±0.5%，那么直接计算各点设计标高。对于其两坡度的代数和＞±0.5%，两坡度相交落点取在L/4或3L/4点时，竖向曲线一般以20米进行控制，或L/4进行控制；

（2）绘制交叉口边界线，确定交叉口的设计范围；

（3）定义路脊线；

（4）定义交叉口的各项基本参数；

（5）绘制等高线；

（6）调整等高线；

（7）根据等高线计算施工标高。

总结：在市政道路交叉口竖向设计中，根据交叉口的类型，分析交叉口相邻坡度的代数值，合理选取两坡度相交点位置，以实现在道路交叉口范围内良好的排水功能，并且优化解决道路在交叉口范围内的竖曲线问题，满足机动车在交叉口处行驶的舒适性。

[1]徐家钰，城市道路设计[M]，中国水利水电出版社，2005.

[2]黄新安，公路和城市道路设计手册[M],中国建筑工业出版社，2005.

[3]孙家驷，等，道路设计资料集6-交叉设计[M],人民交通出版社，2003.

[4]陈洪仁，道路交叉设计[M],人民交通出版社，1991.