城市道路课程设计.docx
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城市道路课程设计
城市道路课程设计
姓名:
李杰
专业:
土木工程
指导老师:
杨广军
目录
1.前言2
2.立交桥的简介4
2.1.地形与地质简况4
2.2.水文与气象简况4
2.3.交通、动力、通讯及其他条件4
2.4.交通流量流向分析5
2.5.折算交通量7
2.6.交通流量调查8
2.7.交通问题分析10
3.立交方案设计10
3.1.城市道路的功能的认定10
3.2.交通功能11
3.3.城市构造功能11
3.4.城市空间功能12
3.5.量观环境美化功能12
3.6.城市道路规划中的噪声控制13
3.7.立交选型原则13
3.8.主要设计标准14
3.8.1.1道路设计标准14
3.8.2.主要工程数量15
4.立交方案设计15
4.1.空间利用与匝道设计17
4.2.结构设计18
4.2.1.基桩施工18
4.2.2.立柱施工19
4.2.3.盖板涵的施工19
4.2.4.预应力空心板的预制、运输和安装19
4.2.5.基层的施工19
4.2.6.沥青砼面层的施工20
4.2.7.盖板涵的施工20
4.2.8.模板设计20
4.3.工程规模与投资估算21
4.4.方案特点21
4.5.施工后的图样23
5.结束语23
郑州市东绕城公路立交桥设计
摘要:
简要介绍了郑州东绕城公路——金水东路立交设计方案及特点,以及方案设计时解决城市公交与轨道交通等城市综合交通问题上的一些做法,希望能为今后类似工程设计提供参考。
关键词立交方案设计特点
1.前言
近年来,我国城市化处于高速发展时期,大城市、特大城市继续改造与扩张,中小城市正迅猛发展。
城市的规模与结构都处在大变化之中,城市道路规划设计工作显得更加重要。
另一方面随着社会经济发展、人民生活水平的提高,市民对城市生态环境、生活质量、居住条件、出行要求及城市空间景观等均产生了新的要求,使城市功能更加复杂多样,以致对城市道路的功能需求、城市路网规划布局与设计等也提出了更多、更高的要求,特别是要体现以人为本的思想。
因此,我们不得不对交通环境、道路功能、网络结构等作进一步认真的
思考。
金水东路立交位于郑州市郑东新区,东绕城公路与金水东路交叉处。
南北向东绕城公路位于郑东新区起步区与东区大学园区之间的规划为郑州市快速三环的重要组成部分,近期作为107国道的辅道,建成后将分流国道大量的交通。
东西向金水东路规划为城市主要放射路,城市快速路,向东与京珠高速公路连接,承担着郑东新区乃至整个城市大量的对外交通,为城市主要出入口之一。
可见,该立交在城市路网系统中具有非常重要的交通地位。
东绕城公路——金水东路立交方案设计为三层迂回定向式风车形全互通式立交,造型新颖美观,交通功能完善。
2.立交桥的简介
2.1.地形与地质简况
桥址位于嵩山隆起构造剥蚀区,属黄河冲积平原,地面平坦开阔,局部低洼,地势自南向北略有倾斜降低,海拔在90M左右。
沿线土质以粉质低液限粘土为主,地质情况良好。
2.2.水文与气象简况
桥址区地表有熊耳河流过,河水由市内生活和生产用水组成,径流量不大,水质较差。
地下水位埋深4—6米,无良好含水层,第四系仅在沟谷地带有砂砾石含水层,厚度不大,基岩裂隙水量小。
地下水受季节影响,夏丰冬缺。
桥址区属温暖大陆性半干燥季风气候,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥。
年平均气温14.5℃,两极值-17.9℃—+43℃,年平均最低气温-0.3℃。
多年降水量在400-909.2mm,平均641mm。
本区风向季节性变化较强,春夏季多东南风和南风,秋冬季多西风、西北风和北风,风速为2.9m/s,最大风速达20m/s,风力为1-5级,阵风5级以上。
2.3.交通、动力、通讯及其他条件
本项目位于107国道上,并且与310国道相距不远,市内道路与县乡道路四通八达,交通便利。
就施工而言,沿线供电设施比较完善,对本工程的实施可提供有利条件。
项目所在地有便利的供水设施,可满足工程用水需要。
所需建筑材料可就近购买或从其他地市运输。
2.4.交通流量流向分析
根据郑州市城市规划局提供的路口交通量预测结果(见表1),该立交2010年交通量为7237pcu/h,2020年交通量为9573pcu/h。
根据两个预测年限的预测成果,该立交的各个方向的交通流量变化趋势一致,直行流量所占比重最大,占73.9%,各方向的左右转流量占26.1%,其中:
东绕城公路的直行流量(双向)4649pcu/h,占48.5%;金水东路的直行流量(双向)2429pcu/h,占25.4%;各方向的右转流量为243~447pcu/h,占13.6%,差别不大;各方向的左转流量为210~381pcu/h,占12.5%,相对均衡。
交通流向
2010
2011
流量(pcu/h)
流量(pcu/h)
所占比例(%)
直行北南
1970
2329
24.4
直行南北
1869
2320
24.1
直行西东
920
1290
13.5
直行东西
891
1134
11.8
右转北西
316
447
4.8
右转西南
222
333
3.5
右转南东
139
245
2.5
右转东北
161
276
2.9
左转北东
141
210
2.2
左转西北
281
381
4.0
左转南西
194
367
3.8
左转东南
139
234
2.5
合计
7243
9566
100
从我们调查的数据上看,右转车道的车流量基本保持在一定区间范围内,比较平缓,波动不大车头时距比较长。
就我们调查的时段来分析,右转车道通过的车辆不是很多。
从而,我们得出以下结论,虽然右转车道不会出现拥堵现象,通行能力很好,但右转车道利用率较直行车道过低,道路的通行能力绰绰有余,留下了很大的空间未有被利用。
不过在观测期间,我们发现右转车道主要为公交车使用,在对交通量调查分析之后,在为折合标准车型的情况下,公交车数量所占总数25%;而折合之后,其数量占46%,对饱和流率调查分析之后,我们发现在未折合的标准车型的情况下,公交车数量占46%;而折合后,其数量占68%(见上表)。
而公交车是我国近年来大为发展的交通工具,保障它的顺利通过、准时到达目的地是和十分必要的;在加上我们调查的而时间不是交通流量最大的时间,每日的高峰时段流量会高于我们的调查结果;而鉴于立交路口没有红绿灯控制的情况的特殊性,本来就不应该有直行或者左转那么常见的排队现象,否则只能证明其通行能力差,设计不合理。
所以我们认为交叉口的设计是合理的。
2.5.折算交通量
将各种机动车和非机动车交通量按照一定折算系数换算成某种标准车型的当量交通量。
折算标准车方案:
总车数=小汽车*1+中型车*1.5+小公交*2+大公交*3
小时交通量182辆/小时
饱和流量调查表1
测量次数
时间间隔
小汽车
中性车
小公交
大公交
折合次数
1
6.34"
1
0
0
1
4
2
6.37"
3
0
0
0
3
3
3.53"
2
0
0
0
2
4
15.14"
1
0
1
1
6
5
7.54"
0
0
1
1
5
6
10.09"
4
0
0
0
4
7
11.46"
1
0
1
1
6
8
7.44"
1
0
1
0
3
9
28.5"
0
0
2
1
7
10
28.36"
1
1
0
3
10
11
7.16"
1
0
0
1
4
12
9.28"
0
0
0
1
4.5
13
28.49"
2
0
1
1
7
14
13.33"
1
0
0
2
7
15
6.48"
2
0
0
1
5
16
8.55"
2
0
1
0
4
17
6.06"
2
1
0
0
3.5
18
5.46"
1
0
1
0
3
总时间211.88(s)总车数88辆
2.6.交通流量调查
交通流量调查表2
日期
2012年5月13日
星期日
天气阴
地点
金水东路立交
方向
自西向东
时间
10:
20-12:
00
测量时间
小汽车
中型车
小公交
大公交
折合汇总
10:
30-10:
35
12
0
1
1
17
10:
35-10:
40
12
0
1
1
8
10:
40-10:
45
3
0
2
4
26
10:
45-10:
50
10
0
0
1
16.5
10:
50-10:
55
12
1
1
0
10
10:
55-11:
00
8
0
1
0
5
11:
00-11:
05
3
0
0
1
13.5
11:
05-11:
10
9
1
3
3
25
11:
10-11:
15
10
0
1
2
13
11:
15-11:
20
5
0
0
4
17
11:
20-11:
25
5
0
1
2
14
11:
25-11:
30
3
0
2
3
18
11:
30-11:
35
5
1
1
3
21.5
11:
35-11:
40
9
1
0
0
10.5
11:
40-11:
45
9
0
1
0
12
测量总时间75分钟通过车辆总和227
通过表格可以看出右转车道15分钟通过的交通量基本保持平衡,在(40——50)区间内。
可见,该车道的通行量在我们观测的时间段内变化幅度不大,由现场情况看来畅通状况;良好,基本无三辆车以上的排队现象。
因为右转车道的特殊性,我们所观测的车辆基本没有排队情况,所以我们每一周内观察的车辆数很少。
流率:
当时段不足1h时,所计算的平均交通量通常称为流率。
饱和流率:
整个小时是红绿灯信号时,车流不间断,且没有大的车头时距的条件下,每小时每车道通过交叉口的车辆数。
一般在绿灯开启10——14s后测量,该时间段对应着绿灯亮后4——6辆小客车前轴通过停车线。
平均车头时距:
2.26s
饱和流率=3600/平均车头时距=1595辆/小时
2.7.交通问题分析
1.道路容量严重不足2.汽车增长速度过快3.公共交通日趋萎缩4.交通管理技术水平低下5.缺乏整体的交通发展战略
以上五个问题,反映了我国当前大城市交通的基本特点,概括起来是车多路少,现状道路已无多大潜力;车速下降,交通阻塞的趋势在逐渐恶化;公共交通发展步履艰难,汽车和摩托车增长势头强盛,给城市交通带来新的更高的质量要求。
这些交通问题,又集中表现在大城市过度密集的市中心地区,而其深层原因,则是城市交通发展的目标和方向尚不明确,其相应的政策措施也不得力。
3.立交方案设计
3.1.城市道路的功能的认定
弄清城市道路应具有的功能,对于规划设计好城市道路有着十分重要的作用。
从现代化的社会生活要求,城市道路不单是供车辆运行与行人走路的通道,其功能是多方面的,其内涵是丰富的,其影响与作用是广泛而长远的,不宜仅计交通要求。
规划设计时必须综合分析全面考虑,归纳起来,
主要有四个方面:
3.2.交通功能
随着现代城市社会生产、生活、科技、教育与文体活动迅速发展和市民收入的增加,城市交通负荷日益加重,交通需求多元化的趋势也日益明显,因而现代城市道路的交通功能也在不断发展,简单的可分为两类,一为长途通过性交通功能;二为短途出入的服务性交通功能。
也有按其在城市道路网络中的功能性质分为四种:
一为供高速或快速运行的通过性交通服务如高速路、快速路,二为供中速行驶的以通过性为主,以短途服务性为辅,如主干路;三为主干路或快速路集
流与疏散交流服务的集散道路,即我国规范中的次干路;四为供相邻地区出入为主,偶有少量通过性交通使用的地方道路,即我国规范中的支路或部分较宽的胡同。
另外亦有就城市交通的运行特性将其分为五个层次,依次为高速、过渡、分流、集散与出入口等。
3.3.城市构造功能
城市主次干道具有框定城市土地使用性质,划分社区与居住区范围,构成城市平面空间骨架与支撑体系,为城市中心商务区、生活居住区、工业区等不同性质规划区域的形成起了分隔与支撑作用,同时由主干路、次干路、环路、放射路所组成的交通网络,构造了城市的骨架体系和筋脉网络,将城市各分区的大小单位组成功能各殊的有机整体。
3.4.城市空间功能
城市道路的网络系统构成城市公共空间与网络走廊,为城市提供良好的通风、采光与生活空间。
这是居民正常工作和健康生活所不可缺少的。
特别是由于土地的高度开发利用、居住区内空地的减少、房屋密度的增加、容积率的提高,城市道路所形成的公共空间就更为可贵了。
同时也为城市公共设施的配置提供了必要的空间,主要指人们在城市内部为维持现代社会生活和各种日常活动,需要在道路用地内安装或埋设、电力、通讯、热力、燃气、自来水、下水道等电缆及管道设施,并使这些设施的服务水平能够保证通过市内各个宅、机关、建筑物,为其提供良好的服务功能。
在特大城市与大城市,地面高架路系统、地下铁道等也大都建筑在道路用地范围之内,有时还要在地下建设综合管道、走廊、地下商场等。
3.5.量观环境美化功能
城市道路是城市交通运输的动脉也是组成与显示城市街道风光、景观的走廊,展现城市风貌和建筑特色的窗口。
因此城市道路的规划、设计、建设、管理均应从城市的环境整体出发,具体地对某一地段、街道或一区域街坊,就空间组合景观风貌、特色建筑、道路横断面组成等进行综合规划设计。
使各构成物组成的空间轮廓,尺度比例、色彩线条等相互协调,和谐美观,以达到提高城市环境的整体水平、改进市民生活质量,给人以安适、舒心和美的享受,同时也使城市道路展示景观风貌功能得到充分的发挥,为我们的城市,我们的生活创造美好的空间环境。
3.6.城市道路规划中的噪声控制
(1)架设跨路天桥,可使道路车辆行驶减少变速、刹车和鸣笛噪声,从而降低道路交通噪声。
在商业、商务及混合区可取得一定效果。
(2)增加路面宽度,有时也会有一定降噪效果.例如北京永定门西街路面由12m加宽至21m,车流量虽由408辆/h,增加至700辆/h,但等效声级却由74dB(A)降至7OdB(A),西安环南路道路扩宽后,文艺路至和平门段噪声下降了5dB(A),道路南边等效A声级为67dB(A)。
(3)路边设置快慢隔离,降噪效果更为明显。
它主要使快慢车和行人能各行其道,靠近道路中心线的快车更为畅通,也减少了车辆的变速、刹车以及变道的鸣笛等噪声。
3.7.立交选型原则
a.根据相交道路功能等级、立交的流量流向特点,合理选择立交的形式,立交的功能满足城市未来交通发展的要求;
b.全面考虑城市综合交通的要求,为城市轨道交通预留空间,保障立交周围区域的交通出行要求及公交换乘便利;
c.立交方案设计应强调和始终贯彻城市景观设计的理念,追求立交的造型优美,构筑景观桥,形成一个城市标志性建筑;
d.对立交沿线其他立交进行系统分析;
e.线形平顺、直捷,交通功能完善;
f.尽量降低立交的综合造价。
3.8.主要设计标准
1道路设计标准
a.道路等级
金水东路:
立交以西为城市主干路,立交以东为城市快速路
b.计算行车速度
金水东路:
60km/h
c.匝道最小平曲线半径R=65m
d.最大纵坡
机动车道:
4.0%
混行车道:
2.5%
e.最小净空
机动车道:
4.5m
机非混行车道:
4.0m
轻轨交通:
5.5m
f.加减速车道:
采用平行式,加速车道长200m,
减速车道长90m
g.桥梁设计荷载:
城A级
h.路面设计标准轴载:
BZZ100
主要工程数量
路基挖方:
53622m3;
借土填方:
204415m3;
10%水泥稳定土:
77165.05m3;
石灰水泥稳定土(9:
3:
88)底基层(20cm厚):
212302m2;
水泥稳定碎石(6:
94)基层(30cm厚):
105206m2;
4厘米厚AC-16Ⅰ型中粒式沥青砼:
194272m2;
5厘米厚AC-20Ⅰ型中粒式沥青砼:
194272m2;
7厘米厚AC-25Ⅰ型粗粒式沥青砼:
103592m2;
桥梁钻孔灌注桩:
14908m;
C30现浇钢筋混凝土连续箱梁:
15130.2m3;
C50现浇预应力混凝土连续箱梁:
3279.5m3;
C50预制预应力混凝土空心板:
1524.1m3;
4.立交方案设计
根据东绕城公路与金水东路的道路功能等级、立交的交通流量流向特征及城市景观要求,本立交设计为三层迂回定向式风车形全互通式立交(如图1)。
立交选型的空间构图立意为风车,预示着郑东新区乘风发展,风调雨顺。
立交直行流量较大,直行道为直线型,平顺、直接;左转流量相对均衡,统一为钩形迂回定向式匝道,直接、快速,从直行道外侧进出,对直行交通干扰小,易于司机识别;右转匝道交通统一为直接驶出;各方向的转向匝道均为对称布置,充分展示立交的韵律,增强了立交的空间构图立意,效果图见下图。
4.1.
空间利用与匝道设计
a.立交一层设计为下沉式机动车道与非机动车道共用的混行车道,采用环行交通,可降低立交的整体建筑高度,减少投资。
立交外侧边道宽10m,中央联络通道宽15m,环道宽16m,最大纵坡为2%,最小净空为40m。
既较好地满足立交周围区域的交通出行要求,同时可沿四个方向15m宽的中央通道两侧设置公交港湾停靠站,形成一个公交换乘枢纽。
b.二层为金水东路直行道,双向八车道,路面净宽2m—15m,最大纵坡为2.0%,最高点高程比路口原地面高程高3-8m,除保障桥下交通和视野空间外,结合下沉式广场加强放坡绿化。
c.三层为东绕城公路直行道,双向八车道,路面净宽2m-16m,最大纵坡为3.8%。
视野开阔,利于车辆快速行驶和城市景观的对外展示。
d.左转匝道:
四个方向的左转匝道设计为形式相同的迂回定向匝道,均为两车道,宽8.5m,最小半径为:
与东绕城公路连接处为65m,与金水东路连接处为75m,最大纵坡为4%,高度介于金水东路与东绕城公路之间。
e.右转匝道:
四个方向均为直接式匝道,两车道宽85m,最小半径为150m,最大纵坡为3%。
4.2.结构设计
基桩施工
全桥共有基桩283根,直径有:
1.5米、1.8米、2.2米三种,桩长介于32-83米之间
立柱施工
本项目有φ=1.2米圆形立柱83根,六棱形立柱200根。
施工中在保证内在质量的同时,必须注重外观质量,做到内实外美。
路面结构
本项目路面底基层设计为石灰水泥稳定土,厚度20cm,采用路拌法施工,一层施工完成。
盖板涵的施工
本项目共有钢筋砼盖板涵34米,结构尺寸为4.0×1.8米,设计为现浇砼结构。
预应力空心板的预制、运输和安装
全桥预应力空心板长度有20米和13米两种,均采用先张法的施工工艺,预应力张拉采用张拉力和伸长量双控(以张拉力控制为主)
基层的施工
本项目水泥稳定碎石基层有20cm和30cm两种厚度,前者一层施工完成,后者等分为两层施工顺序
沥青砼面层的施工
本项目沥青砼面层结构设计有二种:
一是4cmAC-16Ⅰ型中粒式沥青砼+5cmAC-20Ⅰ型中粒式沥青砼+7cmAC-25Ⅰ型粗粒式沥青砼,用于行车道;另一种是4cmAC-16Ⅰ型中粒式沥青砼+5cmAC-20Ⅰ型中粒式沥青砼,用于辅道。
盖板涵的施工
本项目共有钢筋砼盖板涵34米,结构尺寸为4.0×1.8米,设计为现浇砼结构。
模板设计
为保证立柱外观质量,立柱模板为新加工的钢模板。
全桥的六棱形立柱分为五种类型,根据不同类型的立柱数量和高度范围,按下表制作立柱模板。
4.3.工程规模与投资估算
郑州市东绕城公路(107国道辅道)-金水东路立交工程的详细信息
该项目位于河南省郑州市,由郑州市郑东新区基础设施建设项目部投资建设。
立交区东绕城公路和金水路均位于直线段,规划为城市快速路,规划红线宽80.0m,设计速度为80km/h。
立交范围内金水路属于改建道路,受石武、郑徐客运专线纵坡、桥梁跨径限制,为保持地面铺道的连续和顺畅,防止立交区内路面积水,立交范围内金水路设置为第二层,南北向107辅道设置为最上层。
本次主要工程包括道路工程(含交通工程)、桥梁工程、排水工程、照明、绿化、交通标志线等附属工程。
立交总占地面积480亩,桥梁建筑面积54320m2,道路面积140147m2,路基土石方330000m3,挡土墙总长3890m,估算投资1.99亿元。
4.4.方案特点
a.方案设计为三层全互通式立交,交通功能完善,桥形设计与立交的交通流量流向的特点一致,满足了立交的交通需求;
b.立交设计预留城市轨道交通走廊,将城市轻轨一号线布置在金水东路12m中央绿化带内,可根据未来发展要求,在立交中心设置轻轨车站,充分利用立交一层的空间组织换乘,大大降低了城市的综
合交通建设投资。
否则,势必增加将来轻轨一号线穿越立交的难度,增加约800m长高架桥或400m长的地下工程,增加投资约2000万元;
c.在立交右转匝道以内,形成一个下沉式交通、绿化广场,设雨水收集与强制排放系统,进行雨水收集与再利用,以有效利用雨水资源,在平时雨量不大时,可不启用雨水泵站排水,降低日常维护管理费用;
d.方案较好地解决了城市公交、行人、轨道交通及立交周围的交通出行等城市综合交通问题,充分体现了立交以人为本的设计理念;
e.立交造型新颖美观,充分考虑了城市景观需求,在景观照明和绿化美化的衬托下,将成为郑东新区的一个新景观、城市的又一个靓点和标志。
4.5.施工后的图样
5.结束语
随着城市综合交通工程的快速发展,地面和地下各类交通工程相互交叉、相互影响不可避免。
如何在有限的城市地面空间合理布置各类交通工程,较好地解决城市公交、行人及轨道交通等城市综合交通问题,降低城市综合交通建设投资,是今后城市交通规划设计应着重解决的课题。
在此方面,东绕城公路金水东路立交方案设计做了初步尝试,可为今后类似工程的设计提供参考。
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