互通式立交匝道起点瞬时纵坡计算分析

钟澄平，黎 军，何长明

（广州市市政工程设计研究总院有限公司，广东 广州 510060）

0 引言

随着我国交通事业的快速发展，高速公路、城市快速路及高等级道路越来越多，互通式立交成为解决高等级道路交通转换的必然选择。互通式立交设计过程中，常常需要计算鼻端处匝道纵坡，以确保鼻端处行车安全与顺畅。由于目前相关规范并无明确的匝道起点纵坡计算方法，故匝道起点纵坡计算所选用的方法和结果因人而异。一般匝道纵断面设计起点位于鼻端处，匝道起点纵坡根据主线纵坡推算得出。通过资料整合分析，常用的匝道起点纵坡计算方法有平均纵坡法、合成坡法、纵坡推算法、瞬时纵坡法共4种[1]。本文以宜黄公路立交A匝道为例，阐述采用瞬时纵坡法计算匝道起点纵坡的过程，探讨匝道起点纵坡的计算与取值。

1 立交概况

宜昌市港窑路主线终点与宜黄公路相接，采用Y型立体交叉方案，港窑路分两侧接入宜黄公路，完成交通转换。如图1所示。

宜黄公路等级为双向六车道一级公路，设计速度60 km/h，采用沥青混凝土路面；宜黄公路立交A匝道设计速度为60 km/h，单向两车道。立交范围中的宜黄公路由南往北，平曲线组合为左偏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为缓和曲线长度，m，R为半径，m），GQ点桩号为K5+936.942。宜黄公路在GQ点之前按城市道路标准[2]设计，故R=600 m段不设超高；GQ点之后按公路标准[3]设计，R=520 m段最大超高3.5%。

宜黄公路立交A匝道由北往南，分流鼻端位于宜黄公路主线左侧，通过纬地道路（Hint CAD）软件搜索端部，分流鼻端对应主线宜黄公路桩号为K5+938.745，位于GQ点K5+936.942后1.803 m，前后纵坡为3.350%，横坡0.061%；对应A匝道桩号为AK0+174.207，该位置A匝道的平曲线组合为右偏A=160 m，R=410 m，A=150 m（其中的A为回旋线参数，m）。小鼻端半径为0.6 m，鼻端两侧设置偏置加宽与偏置过渡段[4]。

采用瞬时纵坡法计算A匝道起点纵坡。针对本立交A匝道与主线宜黄公路的线形相对关系，需分两种情形进行分析与计算，分别为鼻端前不设路拱线和设置路拱线。

2 不设路拱线时匝道起点纵坡的计算

当主线无超高变化且匝道横坡与主线相同时，采用不设路拱直接计算。本文分析的鼻端，主线存在横坡渐变，按匝道横坡与主线相同的情形计算。按主线间距1 m、5 m推算匝道鼻端瞬时纵坡，如图2所示。匝道鼻端处对应点横坡与主线相同，利用主线横坡推算，则相关数据如表1所示。

图1 宜黄公路立交平面示意图

图2 鼻端桩号示意图

表1 不设路拱线对应数据表

由表1数据可得，1 m间距计算对应的起点瞬时纵坡 i1=（149.871 56-149.831 61）÷（174.714-173.710）=3.979%；5 m间距计算同一位置对应的起点瞬时纵坡 i5=（150.032 77-149.831 61）÷（174.714-169.690）=4.004%。

鼻端前不设路拱线时匝道起点纵坡直接由主线横坡推算，主线间距取1 m、5 m，得出瞬时纵坡计算值为3.979%和4.004%，与主线纵坡3.350%相比差值较小，差值比为18.78%和19.52%。以此方式计算，起点间距取值越大，匝道起点瞬时纵坡与主线纵坡差距越大。

3 设置路拱线时匝道起点纵坡的计算

当主线横坡产生渐变，且匝道横坡与主线不一致的情况下，需在小鼻端前设置路拱。由于立交范围中的宜黄公路为现状路，考虑匝道鼻端路面施工可操作性，鼻端处设置路拱线有两种方式，见图3。一是路拱线设置于现状道路路面边缘，鼻端前三角区新建路面横坡与匝道横坡相同；二是路拱线设置于鼻端中心处，路拱线沿标线三角区划分路面横坡，靠主线侧横坡与现状道路路面横坡相同，靠匝道侧横坡与匝道横坡一致。

图3 鼻端路拱线与横坡关系示意图

3.1 设置路拱线1

如图3所示，结合A匝道的平曲线，确定鼻端处A匝道横坡为2%，鼻端前需结合立交连接部设计做好横坡过渡。按路拱线1计算匝道起点瞬时纵坡，相关数据如表2所示。

表2 设置路拱线1对应数据表

由表2数据可得，1 m间距计算对应的起点瞬时纵坡 i1=（149.687 12-149.648 40）÷（173.932-172.960）=3.983%；5 m间距计算同一位置对应的起点瞬时纵坡 i5=（149.843 72-149.648 40）÷（173.932-169.012）=3.970%。

鼻端前设置路拱线1时匝道起点纵坡由主线横坡结合路拱线位置推算，主线间距取1 m、5 m，得出瞬时纵坡计算值为3.983%和3.970%，与主线纵坡3.350%相比差值较小，差值比为18.90%和18.51%，计算的结果接近主线纵坡。

3.2 设置路拱线2

如图3所示，鼻端处A匝道横坡为2%，按路拱线2计算匝道起点瞬时纵坡，相关数据如表3所示。

表3 设置路拱线2对应数据表

由表3数据可得，1 m间距计算对应的起点瞬时纵坡 i1=（149.750 71-149.712 06）÷（174.207-173.211）=3.881%；5 m间距计算同一位置对应的起点瞬时纵坡i5=（149.906 71-149.712 06）÷（174.207-169.231）=3.912%。

鼻端前设置路拱线2时匝道起点纵坡由主线横坡结合路拱线位置推算，主线间距取1 m、5 m，得出瞬时纵坡计算值为3.881%和3.912%，与主线纵坡3.350%相比差值最小，差值比为15.85%和16.78%，计算的结果更接近主线纵坡。

4 结 语

（1）当主线存在超高渐变时，采用不设置路拱线的方式计算，则鼻端处匝道纵坡设置起点位置的横坡与主线相同，为0.061%，与A匝道平曲线向右拐弯不协调，不利于安全行车，一般情况下不建议采纳。

（2）设置路拱线方式的计算结果比不设置路拱线方式的计算结果更为准确、可靠。且采用1 m间距计算得来的瞬时纵坡值比5 m间距的计算结果更接近主线纵坡。设置路拱线2的情形最符合实际行车条件，无特殊情况下应优先选用。

（3）瞬时纵坡法逻辑清晰，计算简单，易于掌握，是匝道起点纵坡计算的常用方法之一。本文通过对宜黄公路立交A匝道起点纵坡的计算，得出主线存在超高渐变的情况下匝道起点纵坡的取值分析，可为同类项目匝道起点纵坡设计提供参考。