平面交叉口竖向设计常用方法比较分析
平面交叉口竖向设计常用方法比较分析
摘要：竖向设计是道路平面交叉口设计的重要内容，目前常用的设计方法主要有方格网法、设计等高线法、Coons曲面法、圆心法、等分法，由于平交口的多样性及其设计的复杂性，以上几种方法都有各自的优势及局限性。本文对常用的几种设计方法的计算原理、设计结果进行分析比较，宜于针对不同的情况采用不同的设计方法，对于提高工程设计的效率和质量及行车的舒适性都极具意义。
关键词：平面交叉口；竖向设计；方格网法；设计等高线法；Coons曲面法；圆心法；等分法
0 引言
道路平面交叉口竖向设计的任务是确定与周边道路及建筑地坪标高相协调的平顺设计表面，并满足行车舒适、排水通畅、工程量小、美观等要求，其主要内容是计算竖向设计高程。由于平面交叉口竖向设计具有多种复杂的设计形式，加之计算机辅助设计技术的快速发展及广泛应用，也随之产生了多种设计方法，其中目前常用的设计方法主要有以下几种，方格网法、设计等高线法、Coons曲线法、圆心法、等分法。对各种设计方法进行比较分析，明确各种方法的计算原理及适用特点、优势及局限性，进而针对不同的工程项目情况选用适当的设计方法可以有效的提高道路交叉口设计表面平顺程度和行车舒适程度，并有效的减轻设计人员的劳动强度及提高设计工作效率。
1 方格网法与设计等高线法
1.1方格网法
如图1所示，已知交叉口中心点A及其设计高程HA，相交道路半幅宽w1、w2，道路中线(路脊线)的纵坡坡度iv1、iv2，横向路拱坡度it1、it2，路缘石曲线半径R、曲线起终点(切点)D、E；分别过点D、E作路脊线的垂线DB、EC，其中点B、C为垂足；延长BD及CE交于点O，当路缘石曲线为圆曲线时，该点为圆心；根据路脊线纵坡可计算出点B、C的设计高程HB、HC，再通过路拱横坡可得到点D、E的设计高程HD、HE。
方格网法以路脊线及与之垂直的横断面线为高程计算线(如图1所示)。计算网格点N的设计高程时，先过点N作与其距离最近的路脊线的垂线NQ(点Q为垂足)，根据路脊线坡度计算点Q的高程，再由路拱横坡即可得到点N的高程
[1,2]。路缘石曲线与网格线交点(图1中点F、G)的高程，可依据邻近格点插值计算得到。
由此可见，当网格点与两侧路脊线的距离相等时，采用方格网法将可能得到两个不同的高程值；由于高程计算线严格与道路中心线垂直，故不能考虑右转车道的行车舒适性，在交叉口中心附近区域直行车道及右转车道表面均不能平顺过渡，该方法只适合于普通的小型交叉口；但方格网法便于设计、计算和施工，其