互通式立交匝道中线偏移及其距离的确定

llccqq · 发表于 2011-6-3 19:57

在立交匝道线型图中，看上去各条立交匝道中线在分、合的部位并不重合，而是相隔一定的距离（如下图中的阴影部位），这是由于各匝道中线的定位不一致所致，而各匝道的中线如何定位，又是如何分流或者汇合的，理解这一点无论是对于匝道中线的计算、还是实际的施工放样，都是非常重要
而确定其偏移的距离，是对这种理解的数值要求，在某种程度上，获得其偏移距离是为了确定匝道线元节点曲率半径的需要，但有时会反过来，确定了某节点及其相邻部位的曲率半径差，也可确定其偏移距离，所以有时候可将其作为设计参数的验证方法。

这里主要讲一下如何理解匝道中线的定义、匝道分/合的横断面布置的几何条件要求、以及根据这种几何条件确定匝道中线偏移距离。还是以宜章西互通式立交A匝道为案例说明。

如下图，A匝道在K0+939.358处由双向车流匝道分为两条单向车流匝道，其中右向偏移的单向匝道继续定义为A匝道，而左向偏移的单向匝道定位为B匝道，偏移后的那一点定义为B匝道的起点。A匝道在K1+219.223处以一个与高速公路主线转向相同的缓和曲线汇合到高速主线中，而且与主线有一个很明显距离较大的偏移距离。

确定这个偏移距离首先对线元节点的曲率半径的确定非常重要，因为在立交匝道线形设计时考虑到线形的连续型有个比较重要的原则，我称之为“同心圆”原则，怎么理解呢，我们假想在偏移的地方，偏移前后两点半径之差等于其偏移距离，也就是两点所在的圆弧有一个共同的圆心。

比如，根据图上标注，A匝道偏移前是一个半径为90米的圆曲线，而外侧偏移（A匝道左侧）后，即B匝道的第一个线元是一个半径为92.75米的圆曲线，这时可以认为偏移距离为2.75米，当然这个是否为真，需要进一步验证（经过验证后也确实如此）。

同样，A匝道内侧偏移（A匝道右侧）后，是一个缓曲参数为105米的缓和曲线，同样根据同心圆原则，可假设（这里只能先假设，因为图形上没有明确的标注）这个缓和曲线线元起点的半径为90米减去偏移距离。因此，只要确定了偏移距离，也对确定线元偏移处节点的曲率半径有重要参考作用。

下面先讲讲各种匝道中线的定义。匝道，包括道路主线，一般分为双向车流的匝道和单向车流的匝道，其中双向车流的匝道按双向车道的数量或尺寸又可分为对称型双向匝道和非对称型双向匝道。
1．双向对称型匝道，匝道中线就在路基中央，设中央分隔带的，为中央分隔带中心；
2．双向非对称型匝道，匝道中线一般定义为中央分隔带中心，或对向车道的分隔处；
3．单向匝道，不论是单车道还是双车道，匝道中线在行车道中心处。

比如下图中设计线所在位置即为匝道中心线，请特别注意右侧那个单车道匝道横断面。
再讲讲匝道分/合的横断面布置的几何条件。

先看双向匝道分/合为两条单向匝道的这种情况，其横断面布置的几何条件是路基两侧边缘对齐、连续，如下图所示，A匝道在偏移之前到偏移之后的路基横断面示意图，根据其匝道中心线的定义，我们很容易得出其偏移距离为：
100/2+50+350/2=275cm。
这个结果与前面那个“同心圆”原则的假设是一致的，也就是得到了数值上的验证。
这里还注意到，两种路基的尺寸，从路基边缘到最近的那个车道都是一样的。

再看单向匝道汇入高速公路主线的横断面布置的几何条件，如下图，横断面布置的几何条件就是路缘带对齐。单向匝道从高速公路分流，其几何条件也是如此。
按此几何条件，我们也可容易计算出偏移距离为：
60/2+50+375+375+50+350/2=1055cm。
我们注意到，A匝道汇入主线的最后一个线元是一条缓和曲线，转向与高速公路主线的转向相同，都是左偏，偏移处的高速公路主线是圆曲线段，半径是950米，匝道缓和曲线在主线圆曲线外侧，参照“同心圆”原则，我们可初步假设缓和曲线终点半径是主线半径加上偏移距离，即950+10.55=960.55m，不过这只是假设，还需要验证才行。