互通立交匝道连接部几种纵坡接线方法的对比研究

DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2019.02.026

CHINA MUNICIPAL ENGINEERING

Ｎｏ．２　（Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．２０３）

Ａｐｒ．　２０１９

互通立交匝道连接部几种纵坡接线方法的对比研究

韩 广 魁

[济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司 分院， 乌鲁木齐 830000]

摘要：互通立交设计是一个综合性的系统工作，数据繁琐、计算量大，在满足国家规范标准的同时，还需综合考虑地形条件、征收状况、交通流量、立交选型、附属设施及细部衔接等问题。匝道连接部纵坡接线设计是互通立交中的重要环节，实际工作中，设计人员的接线方式较为多样。通过近几年的互通立交设计工作，结合具体实例，对这一环节多种接线方式进行归纳总结和对比研究，分析优缺点，供广大立交设计人员参考。关键词：互通立交；匝道；连接部；纵坡；接线；对比研究

中图分类号：U412.352.12 文献标识码：A 文章编号：1004-4655（2019）02-0097-03

细节设计是评判互通立交设计优劣的一个重要标准，“细节决定成败”，立交设计精细化程度的高低，直接影响路面平顺、行车舒适甚至是运营安全。在设计中，往往更多关注于平面线形指标的优劣，而忽略纵断面指标的精细程度。从精细化方面考虑，匝道连接部纵断面设计显得尤为重要。

在研究该问题时，主线、交叉道路的平、纵、横等指标均已确定；匝道的平、纵等指标，则需综合考虑平曲线、横断面、横坡、纵坡及超高等要素，进行反复试算得出最优方案。本文拟定匝道平面要素已试算确定，但匝道连接部高程推算较简单，纵坡确定较复杂。本文结合工程实例，重点对匝道连接部的几种纵坡接线方法进行归纳总结和对比研究。这可供设计人员参考，对比各方法优劣，客观选用。1 工程实例

东二环路是乌鲁木齐市在建“二环线”的组成部分，终点接乌奎高速（G30连霍高速乌鲁木齐—奎屯段），设置互通立交（见图1）；立交设计为“对称环 + 定向匝道”形式（见图2）。对该立交BD（北向东）、ND匝道（南向东）合流连接

部进行纵坡接线方法研究；根据该立交“2040年转弯交通量预测”（见图3），可知该立交建成后BD交通量远远大于ND交通量。因此，选取BD匝道作为控制匝道，进行研究[1-2]。

至西绕至奎准河滩路东东线联络北乌奎高乌西奎内速河二高环速环公滩路路路屯城绕东线二城高速环路东二环路—乌奎立交

公至吐鲁番路图1 互通立交地理位置示意图

乌奎高速幸福三号水库西二环城南经贸合作区东二环主线BD东二环收稿日期：2019-01-02

作者简介：韩广魁（1985—），男，工程师，本科，主要从事道桥设计工作。

NDBD、ND合乌流点连接部奎高城南经贸合作区速图2 互通立交选型方案示意图

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韩广魁：互通立交匝道连接部几种纵坡接线方法的对比研究

2019年第2期

西

北

828033 550 2 7421 7126992 739 1 0 3 786

9381 0252 0762 706 1 077 3 932

3 2 8 26556779998南

东

图3 2040年转弯交通量预测示意图（pcu/h）

2 连接部标高确定

匝道连接部标高的计算是匝道纵坡接线设计首要解决的问题，计算也较简便。在控制匝道（或主线）、被控制匝道线位已确定的前提下，考虑横断面宽度、鼻端圆角、鼻端偏置值等设计要素后，确定总体平面设计。根据JTG/T D21—2014《公路立体交叉设计细则》，拟定连接部的横坡值，以鼻端圆角切点位置分别向主线、匝道中心线作垂线，即推算出匝道连接部端头中心线的设计高程。匝道连接部高程推算示意图见图4。

BD匝道中心线HBDK1+257.802

1=1 111.014m 5.6H1＇=1 110.819R0.6.m 0.h＇41=1 1107833NDK0+738.70线NND匝道中心图4 匝道连接部高程推算示意图（m）

如图4所示：两匝道为同向曲线，BD匝道半幅宽度6.5 m，ND匝道半幅宽度4.0 m，鼻端

R=0.6 m，不考虑鼻端偏置值；以鼻端圆角切点H1＇、h1＇分别向BD、ND匝道中心线作垂线,交BD于H1＇点（BDK1+257.802）、交ND于h1＇点；查BD匝道纵断面设计文件，读取高程H1=1 111.014，路拱横坡取3%，则ND匝道NDK0+738.73设计高程h1=1 110.663。

分、合流端连接部标高均可按此方法进行计98

算,但对于分流端，还应考虑鼻端偏置值的宽度关系。上述计算适用于主线为直线或曲线、匝道位于曲线内侧的情况，变速车道全长范围的横坡与主线相同。

对于主线为曲线超高段、匝道位于曲线外侧及横坡值不同，需在连接部鼻端设置过渡区，通过设置附加路拱进行标高传递，完成横坡过渡，其基本原理同上。限于篇幅，在此不作过多展开。3 接线方法

针对匝道连接部纵坡接线方法，较为简便的计

算方法是直接套取选用鼻端对应主线桩号位置的纵坡值，但该方法过于粗糙，精度较差，经验误差±1%，仅适用于立交线形总体方案或工可咨询阶段，不能精准有效地指导设计或施工。通过总结咨询、设计经验，归纳有单向垂线法、双向垂线法、极限坡度法等，下面分别进行论述。

1）单向垂线法。也可称为“平均坡度法”，是较为通用的匝道连接部纵坡接线方法。通过ND匝道、鼻端圆心，做BD匝道的辅助垂线，将该辅助垂线沿BD匝道平行偏移（一般不大于5 m），利用BD匝道纵坡、横坡、偏移等，通过纵坡计算公式推算鼻端ND匝道的接线纵坡值。

2）双向垂线法。其基本原理及计算过程与单向法基本相同，也是用辅助垂线取平均值；区别在于需要作出2条匝道的附加路拱线，通过鼻端圆心和附加路拱线上一点，分别作BD、ND匝道的辅助垂线。

3）极限坡度法。且单、双向垂线法的基本原理主要是通过n条（n≥2）辅助垂线的差值ΔL

以及高差，以期获得精确的纵坡值；由极限可知，ΔL趋于无穷小时所计算的纵坡值，为鼻端的极限接线纵坡值，据此提出“极限坡度法”；本方法利用空间几何关系，求取鼻端接线点的瞬时合成坡度。4 实例分析4.1 单、双向垂线法

以乌鲁木齐东二环路为例，采用单、双向垂线法分别进行加密辅助垂线处理，按前述计算方法，得到距鼻端±5 m范围内各距离所对应的计算纵坡值，见表1~表2。由表1~表2分析得出，单、双向垂线法计算纵坡值服从正态分布。运用数学分析——随机变量正态分布计算标准差；因无法取得

（NDK0 +738.73）韩广魁：互通立交匝道连接部几种纵坡接线方法的对比研究

2019年第2期

接线纵坡的真值，故采用改正数计算纵坡值的中误差，并进行精度分析评定。

单、双向加密垂线计算纵坡值及数学分析评定见表1~表3；由表3成果可知，单向垂线法精度高于双向垂线法。

表1 单向垂线法计算纵坡改正数一览表 %

距鼻端距离/m

计算纵坡值改正数-52.500 -0.005-42.507 +0.002-32.509 +0.004-22.512 +0.007-12.525 +0.0200（鼻端）

——12.569 +0.022.505 -0.00032.492 -0.01342.479 -0.02652.455 -0.050算数平均值

2.505

—

表2 双向垂线法计算纵坡值一览表 %

距鼻端距离/m

计算纵坡值改正数-52.588 -0.010-42.590 -0.008-32.594 -0.004-22.597 -0.001-12.602 +0.0040（鼻端）

——12.672 +0.07422.622 +0.02432.594 -0.00442.579 -0.01952.538 -0.060算数平均值

2.598

—

表3 单、双向垂线法计算误差分析评定表 %

接线方法计算值中误差算数平均值中误差

精度单向垂线法±0.029 6±0.009 41/267双向垂线法

±0.033 6

±0.010 6

1/245

4.2 极限坡度法

对项目中不同鼻端圆角半径下的极限坡度值进行分析。为便于对比，同样对鼻端±5 m范围内各距离所对应的圆角半径、流入流出角及纵坡值进行分析，见表4。

由表4可知，在鼻端圆角半径一定的条件下，瞬时合成坡度值唯一，平均值为2.468%。

表4 不同鼻端圆角半径的极限纵坡坡度值

距鼻端距离/

圆角半径R/

流入流出角/纵坡值/mm（°）%-5

1.213 14.708 2.522 -41.087 14.450 2.511 -30.962 14.194 2.500 -20.840 13.997 2.492 -10.718 13.686 2.478 0（鼻端）

0.600 13.458 2.468 10.484 13.190 2.457 20.370 12.940 2.446 30.258 12.690 2.434 40.149 12.450 2.424 50.041 12.210 2.413 算数平均值

—

—

2.468

4.3 综合对比

根据以上计算分析结果，得出3个不同的纵坡值，分别为2.505%、2.598%、2.468%。在无真值的条件下，采用改正数计算3个纵坡值的中误差，见表5。 由表5可知， 3种接线方案计算值趋于离散，极差为0.13%，中误差在0.07%以内。

表5 3种接线方法中误差计算表 %

接线方法计算纵坡值改正数中误差

单向垂线法2.505+0.019双向垂线法2.598-0.074±0.067极限坡度法2.468+0.056算术平均值

2.524

—

—因极限坡度法消除了人为设置辅助线的影响，减少误差源，其计算结果即为鼻端的瞬时合成坡度。因此，综合表1~表5，对于鼻端纵坡值，极限坡度法精准于单向垂线法和双向垂线法。

本案例乌奎立交作为乌鲁木齐市东二环路终点与国高网连接的重要节点工程，在最优总体方案的基础上，关注于精细化设计，细微之处铸精品；经综合分析，推荐采用极限坡度法进行该立交匝道的接线设计。5 结语

本文通过实例，提出3种匝道连接部纵坡接线设计方法，运用数学方法对其进行分析评价和精度评定，以期指导本项目的精细化设计，供广大设计人员参考交流。参考文献：

[1] 黄振英.互通立交匝道鼻端纵坡计算新方法[J].交通科技与经

济,2012,3(71):66-68,97.

[2] 刘子剑.互通式立体交叉设计原理与应用[M].北京:人民交通出

版社,2015.

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ABSTRACTS

problem in rail transit construction. 3D finite element method is used to simulate the actual construction conditions, and the influence of cutter head earth pressure balance and grouting pressure at shield tail during shield construction is analyzed. The surface settlement and horizontal displacement caused by shield tunnel construction are investigated, and the protective effect of foundation reinforcement on air defense passage is analyzed. Field tests are carried out during the construction process, and the measured ground settlement and horizontal inclination are within the allowable range, indicating the validity of construction parameters and control measures. By comparing the measured and simulated values, the rationality of the finite element analysis model and parameters is verified, which can provide reference for similar shield tunneling construction in the future.

Key words: numerical analysis; shield tunnel; crossing construction; ground settlement; horizontal displacement

Comparative Study on Several Longitudinal Slope Connection Methods of Interchange

Ramp ConnectionHAN Guang-kui

(Xinjiang Branch of Jinan Municipal Engineering Design & Research Institute [Group] Co., Ltd.,

Urumqi 830000, China]

Abstract: Interchange design is a comprehensive & systematic work, with cumbersome data and large amount of calculation. While meeting the national standards, it is necessary to take into account the topographic conditions, levy conditions, traffic flow, type selection of interchanges, ancillary facilities and detailed linkages. Longitudinal slope wiring design of ramp junction is an important link in interchange. In practical work, the wiring methods of designers are more diverse. Through the interchange design work in recent years, combined with specific

examples, this paper summarizes and compares various connection modes in this link, and analyses the advantages and disadvantages for the reference of interchange designers.

Key words: interchange; ramp; interconnecting piece; longitudinal slope; connection; comparative study

Application & Research of Intelligent Analysis System in Public Security Video Surveillance

WANG Hao-yu

(Shanghai Urban Construction Design & Research Institute [Group] Co., Ltd., Shanghai

200125, China)

Absrtact: Through the analysis of the current situation of the construction of public security video surveillance system in Pudong New Area, although a large number of video resources are stored, the utilization of video resources is relatively low. Intelligent application construction is mainly based on human flow monitoring and analysis, and the degree of data mining such as big data research and judgment is low. It is necessary to deepen the use of large video data resources to realize intelligent applications such as face analysis and behavior analysis, and further visualize the behavior trajectory through massive data association analysis, so as to provide reliable data support for the actual operation of public security. Intelligent analysis system is based on the current situation of video surveillance system of Pudong New Area Public Security Bureau. Relying on the network platform of the district-level public security bureau, the face recognition system is built. Based on the analysis of the features of face sub-regions, structured data is formed. Intelligent applications are developed from the aspects of face recognition, human body analysis and behavior analysis.

Key words: intelligent analysis system; intelligent application; face recognition; human body characteristics; behavior analysis; structural

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