城市互通立交的设计选型与要点分析

李成

摘 要：互通式立交桥作为市政交通运输体系中的交通枢纽，发挥着城市主干路或次干路与城市快速路或高速公路相交的主线车流分层通行，并供转弯车辆行驶的重要作用，同时，也是保证交通流高效接入集散的关键。由于互通式立交桥多分布在城市高等级道路相交节点位置，周边建设环境与交通组织情况复杂，因此对互通立交桥设计质量有较高要求。基于此，文章对城市互通立交的设计选型与要点进行分析。

关键词：城市互通立交;设计选型;设计要点

1 城市互通立交的设计选型与特征

1.1 喇叭形立交

喇叭形立交是采用一个环形左转匝道和一个半直连式左转匝道组成的完全互通式立体交叉，是三路立体交叉的代表形式，以左转弯出口匝道构造形式为依据，将其分为A型与B型。同时，也可采取四岔喇叭形互通立交形式，将互通立交主线与主匝道保持连接状态，与被交叉城市道路上分别设有三岔交叉结构。喇叭形立交具有层次简单，除环形匝道适应车速较低外，其他匝道都能为转弯车辆提供较高速度的直连或半直连运行。只需一座跨线桥，投资较省。无冲突点和交织，通行能力大，行车安全。造型美观，行车方向容易辨别。多用于主次交通流明显或是无辅道三路交叉口处。此外，在城市互通立交工程中，布设时应将环形匝道设在交通量较小的方向上，主线左转弯交通量大时宜采用A型，主线左转弯交通量小时或受地形地物条件限制时可采取B型，但主线车流容易受到匝道影响，存在交通安全隐患。

1.2 苜蓿叶形立交

（1）全苜蓿叶形立体交叉：用四个对称的环形左转匝道实现各方向左转车辆运行的全互通式立体交叉，是四路交叉常用的互通式立体交叉之一。这种立体交叉各匝道相互独立，无冲突点，交通运行连续而自然，仅需一座跨线构造物，可分期修建。为消除正线上的交织，避免双重出口并使交通标志简化，提高通行能力和行车安全，常在主线的外侧增设集散车道，使出入口及交织段布置在集散车道上，成为带集散车道的苜蓿叶形立体交叉。多用于城市外围环路上的不收费立体交叉。

（2）部分苜蓿叶形立体交叉：部分左转弯方向不设环形左转匝道，而呈不完全苜蓿叶形的立体交叉。可根据转弯交通量的大小或场地限制，采用任一形式或其他变形形式。这种立体交叉可保证主线直行车流快速畅通，单一的驶出方式便于车辆运行并简化了主线上的交通标志，仅需一座跨线构造物，用地和工程费用较小，便于分期修建，远期可扩建为全苜蓿叶形立体交叉。适用于主要道路与次要道路相交。布设时应使转弯车辆的出入尽量少妨碍主线交通，平面交叉应设在次要道路上，必要时可在次要道路上组织渠化交通或设置信号控制。

1.3 Y形立交

Y形立交是采用直连匝道或半直连匝道实现车辆左转的全互通式立体交叉，具有能为转弯车辆提供高速的定向或半定向运行，通行能力大，无交织，无冲突点，行车安全，行车方向明确，路径短捷，运行流畅，正线外侧占地宽度较小。但跨线构造物多，造价较高。适用于各方向交通量都很大的三路互通式立体交叉。布设时直连Y形立体交叉的正线在交叉范围内，应为双向分离式断面，或拉开适当的距离，以满足左转匝道纵坡和桥下净空要求，在正线设计时应充分考虑立体交叉布设的要求。半直连Y形立体交叉适用于正线双向行车道之间不必拉开或难以拉开距离的情况。

1.4 菱形立交

菱形立交是一种由两条道路保持十字交叉状态，车流自城市主要道路两侧设有四条单向匝道通向被交道路，在次要道路的连接部存在平面交叉的互通式立体交叉形式。主要道路应视地形和排水条件确定上跨或下穿形式，一般以下穿为宜，次要道路上可通过渠化或设置交通信号等措施组织交通。与其他类型相比，菱形城市互通立交能保证主线直行车流快速畅通、左转车辆绕行距离较短、主线上有高标准的单一进出口、交通标志简单、主线下穿时，匝道纵坡便于驶出车辆减速和驶入车辆加速;形式简单，仅需一座跨线构造物，用地和工程费用小。适用于城市主要道路与次要道路相交且用地困难的情况。

2 城市互通立交的设计要点

2.1 总体设计与布局设计

在城市互通立交总体设计与布局设计环节，首先，设计人员需详细了解工程相关资料，以城市总体规划与道路网络体系结构为主要依据，合理选择互通立交形式。例如，所修建城市互通立交工程处于个别方向交通量较小或相交道路车流轨迹线中存在平面冲突点交叉情况时，可采取菱形立交或部分苜蓿叶形立交形式。其次，将线路布置、交叉处车流轨迹线及交叉方式、交叉口型式、平纵面线形等要素纳入设计范围，在其基础上制定城市互通立交的整体布局方案以及线路走势方案，在方案中明确相交道路控制高程点、道路纵坡度、平曲面最小半径要求、转向需求与匝道车道数等设计内容。最后，在已知工程信息与立交布局方案的基础上，开展交通仿真进行模拟，模拟不同工况条件下的交通运行情况，如模拟车辆行驶期间的离心力来判断设定的平曲线最小半径是否合理，模拟车辆行驶速度来调整道路坡度或采取限速措施。

2.2 交通量预测与分析

在城市互通式立交桥工程中，交通量是确定互通立交桥建设规模与选择立交桥构造类型的主要依据，所选择立交桥类型与平面布局方案不准确，不仅会增加工程造价成本，造成互通立交桥部分使用功能受限。甚至会出现交通拥堵，引发车辆追尾、主线车流受匝道影响、车辆侧向失稳等交通事故。因此，设计人员需深入调查互通式立交桥所处区域实际的交通路况，明确互通式立交桥在城市道路网络体系中的功能定位与扮演角色，结合城市总体发展规划与经济环境发展趋势，对未来一段时间的交通量进行准确预测，绘制交通流量变化趋势图，选择合理的互通式立交桥类型。例如，在主线直行车流量远超过转弯车流量时，可采取定向Y型互通立交桥。而在左转流量较小四路交叉口或一侧转向交通量较小时，可采取完全苜蓿叶形立交桥与部分苜蓿叶形立交桥。

2.3 互通立交与周边环境的协调设计

在部分城市互通立交方案中，设计人员并未考虑外部环境对互通式立交桥交通的影响，导致工程方案可操作性不足，互通立交桥在使用期间存在交通安全隐患。针对于此，必须开展互通立交与周边环境的协调设计工作。首先，由于城市交通具有混合流特征，同时考虑到机动车辆与慢性交通对城市互通式立交桥造成的影响，为保障交通安全，采取人车分流方式。其次，互通式立交桥工程现场往往分布大量的地下构筑物，需要对桥梁跨径组合结构与柱墩等构件的组合方案进行优化设计，在对地铁线路等重要地下构筑物保护的同时，将所需移除的地下构筑物数量控制在合理范围内，尽量释放桥下空间，以此来提高空间利用率，控制造价成本与工程量。最后，考虑到城市互通式立交桥多分布于城市交通路网的繁忙路段，起到交通枢纽作用，面临桥梁交叉设计难题，设计人员应对工程所处区域的整体交通加以系统性设计，重点考虑桥梁交叉问题，将满足交通通行需求与保障交通安全作为首要设计目标。

3 结语

综上所述，为进一步提高城市道路交通服务水平与道路通行效率，充分发挥互通式立交桥的交通枢纽作用，实现城市空间资源与道路设施最大化利用目标。因此，需要尽早构建较完善的城市互通立交工程的设计体系，明確不同立交桥构造类型的适用条件，详细了解互通立交设计要点，积累丰富的设计经验，以缓解城市交通拥堵问题。

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