单层架空全互通立交桥 所属技术领域
本发明涉及一种立交桥，特别是适合于城市道路和高速公路的互通式立交桥。
背景技术
为了解决城市道路上交叉路口的交通畅通，国内外采用了多种类型的立交方案，但是要达到机动车和非机动车的分行，车辆各方向转移无冲突和无干扰，就需要相应建造三层以上的立交桥道。这样立交桥过高的桥梁、过长的坡道，给机动车行驶带来诸多不利，而且占地面积大，尤其是在城区修建面临拆迁多，补偿经费高昂的困难，操作实施难度大。而采用架空的转盘式立交桥，由于转弯车辆和环形车辆不断发生交织，车流量增多就易造成交通“锁结”。
【发明内容】
本发明所解决的技术问题是提供一种结构简单但功能完善，尤其是结构紧凑占地特别少，仅需要单层架空就能实现全互通的立交桥。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的单层架空全互通立交桥，包括主线道路和被交路，在主线道路上两端的水平高度上方分别设置有U形环道，上述U形环道的出口段设置有内半环道和外半环道，在上述内半环道和外半环道之间设置有共用匝道；共用匝道通过外半环道与被交路的出口车道相连；被交路的进口车道通过内半环道与主线道路地出口车道相连。
在上述技术方案中，单层架空全互通立交桥在主线道路上设置有曲拱分离桥；在曲拱分离桥两边的被交路上分别设置有半坡架空桥台，上述半坡架空桥台通过连接平台与曲拱分离桥相连；在曲拱分离桥的两端坡道水平高度的上方分别设置有U形环道，上述U形环道上连接外半环道和内半环道的圆弧端在曲拱分离桥坡道的上方，上述U形环道的外半环道和内半环道的另一端与连接平台相连；在主线道路上的曲拱分离桥进桥车道上设置有支线共用匝道，上述共用匝道的另一端连接到连接平台上；在上方和下方U形环道的进口段设置有右转匝道，上述右转匝道另一端与曲拱分离桥的出口车道连接。
本发明的技术方案中，单层架空全互通立交桥还可以是主线道路为平面的车道，被交路为高架桥；所述的U形环道包括内半环道和外半环道；共用匝道从高架桥下方穿过后与高架桥另一侧的U形环道的外半环道的进口段连接，内半环车道通过左转弯车道与主线道路的出口车道连接。
本发明的有益效果是：
(一)将传统的三层或四层立交桥，降为单层架空，巧妙实现各方向的车辆转移，包括机动车和非机动车分离，无干扰、无冲突。以人为本，行人无需下穿地道或上跨天桥，直接利用原有的路面就能四通八达。每减少一层构造物，将具有很大的经济意义。
(二)整座立交桥坡道缓，对机动车长期节能、降噪和减少废气排量有明显的改善。
(三)尤其是对于城市交通，其结构紧凑，充分提高了各匝道的利用率，占地特别少，构造物低，所以建造成本低，更适宜环保，而且美观。
【附图说明】
图1是本发明的实施例的平面及走向示意图；
图2是图1中的A-A剖视示意图；
图3是本发明的另一种实施例的平面及走向示意图；
图4是本发明的再一种实施例的平面及走向示意图。
图中编号：1-主线道路、2-曲拱分离桥、3-被交路、4-内半环道、5-外半环道、6-下穿隧道、7-共用匝道、8-半坡架空桥台、9-右转匝道、11-双向隔离带、12-非机动车道、13-辅道、14-左转弯匝道、17-汇流辅道、18-U形环道进口段、19-通风天窗、23-连接平台、24-U形环道、25-圆弧端、26-调头隔离带、27-直行过渡车道、28-调头车道、29-高架桥、30-左转弯支线、31-右转弯支线、32-右转弯匝道、33-外通道。
【具体实施方式】
现有的转盘式立交桥，当车辆在立交桥上行驶时，如遇转弯下桥，就可能发生转弯车辆与桥上环行车辆发生交织和相互干扰，造成堵塞或交通事故，降低立交桥的通行能力。为了解决立交桥上车辆之间的相互交织和干扰的问题，本发明的立交桥设置在主线道路1上方的环状的U形环道24的车道上增设了外半环道5和内半环道4，使转弯车辆与直行车辆分道行驶，避免相互交织。同时设置在外半环道5和内半环道4之间的共用匝道7使驶上立交桥的车辆与在U形环道24上行驶的车辆也不会发生交织和干扰。
下面结合附图对本发明进行详细说明，在以下实施例中所述的左边和右边，是以车辆的行驶方向为基准；所述的上方、下方、左方和右方是以图中立交桥的布置方向为基准。进口车道和出口车道以立交桥中心为基准，驶入立交桥的车道为进口车道，驶出立交桥的为出口车道。
实施例1：
如图1所示，立交桥设置在十字路口，十字路口分为上、下、左、右的四个干线路口，其中上下方向为车流量大的主线道路1，左右方向为被交路3，立交桥在四个路口与干线路面的水平高度一致并连接。立交桥直行的主线道路1为曲拱分离桥2，上述曲拱分离桥2在主线道路1与被交路3水平投影相交段的高度为最高，曲拱分离桥2从最高处向上、下两个方向采用坡道逐渐下行，直至与主线道路1方向的干线路面连接。在曲拱分离桥2两边左右方向的被交路3上分别有半坡架空桥台8，上述半坡架空桥台8的一端与曲拱分离桥2水平等高连接并形成连接平台23，另一端分别向左右两个方向采用坡度逐渐下行，直至与被交路3方向的干线路面连接。上述曲拱分离桥2和半坡架空桥台8采用具有进口车道和出口车道的双向车道。
在曲拱分离桥2的上方和下方的两端坡道的水平高度的上方分别设置有与连接平台23的水平高度相等的U形环道24。上述U形环道24包括分别与左方连接平台23和右方连接平台23连接的进口段18和出口段，以及连接进口段18和出口段的圆弧端25，其中出口端又包括靠近主线车道1内部的内半环道4和位于主线车道1外侧的外半环道5。上述U形环道24的圆弧端25在曲拱分离桥2坡道水平高度的上方，U形环道24的进口段18和出口端的另一端分别与左右的半坡架空桥台8的连接平台23相连。上、下两个U形环道24通过连接平台23连接后形成一个完整的环道，形状与体育跑道相似。在上述环道上采用逆时针的单向车道。
在上方和下方U形环道24的外半环道5的内侧即与曲拱分离桥2之间分别设置有内半环道4，上述内半环道4的一端与U形的环道的圆弧端25相连，另一端与曲拱分离桥2的连接平台23连接。
在主线道路1上的曲拱分离桥2进口车道上设置有支线共用匝道7，上述共用匝道7从主线道路1的干线路面或曲拱分离桥2坡道起，从U形环道24的圆弧端25的水平下方穿过后连接到连接平台23上，共用匝道7与连接平台23的连接处位于内半环道4和外半环道5与连接平台23连接位置的中间。共用匝道7的设置有效的保证了车辆在连接平台23和U形环道24上的行驶、转弯不会发生交织。
在上方和下方U形环道24的进口段18，即图1中上方U形环道24的右边和下方U形环道24的左边设置有右转匝道9，右转匝道9另一端与曲拱分离桥2的出口车道连接。
如图1所示，由于在立交桥的中部采用架空的曲拱分离桥2和半坡架空桥台8，桥下设置有辅道13供自行车和人行使用通行，在没有机动车干扰的情况下现行的十字路口宽阔的面积完全能满足行人与自行车混行转移的宽松条件，免除再建人行地道带来的不便。为了增加立交桥下的光线和通风，在立交桥的连接平台23处设置有贯通桥面的通风天窗19。
下面再结合图1中代表车辆行驶走向的箭头标识，介绍立交桥上车辆的行驶走向。(1)从下方至上方的直行：车辆通过沿下方主线道路1上设置的双向行驶车道中的右边进口车道，通过曲拱分离桥2直行并从U型环道24的圆弧段25的下面穿过到上方主线道路1的出口车道跨越立交桥。(2)从左方至右方的直行：车辆通过左方被交路3设置的双向车道的进口车道进入左方半坡架空桥台8后再驶入左方连接平台23，右转进入下方的U型环道24的进口段18，再沿下方U型环道24的圆弧段25从下方U型环道24的外半环道5进入右方的连接平台23，再右转弯从右方的半坡架空桥台8进入被交路3的右边的出口车道跨越立交桥，以迂回代直行实现被交路3的直行。(3)从下方主线道路1转入右方的被交路3：车辆通过沿下方主线道路1上设置的双向行驶车道中的进口车道，进入右边的共用匝道7，从共用匝道7驶入右方的连接平台23，再右转弯驶入右方的半坡架空桥台8进入右方被交路3的出口车道跨越立交桥。(4)从下方主线道路1转入左方的被交路3：车辆通过沿下方主线道路1上设置的双向行驶车道中的进口车道，进入右边的共用匝道7，从共用匝道7驶入右方的连接平台23，直行进入上方的U型环道24，沿上方的外半环道5绕行进入左方的连接平台23，再右转从左方的半坡架空桥台8进入左方被交路3的出口车道跨越立交桥。(5)从左方被交路3转入下方主线道路1：车辆通过左方被交路3设置的双向车道的进口车道进入半坡架空桥台8后再驶入连接平台23，右转弯进入下方的U型环道24，从下方的U型环道24连接的右转匝道9驶入下方主线道路1的出口车道跨越立交桥。(6)从左方被交路3转入上方主线道路1：车辆通过左方被交路3设置的双向车道的进口车道进入半坡架空桥台8后驶入连接平台23，右转弯进入下方的U型环道24，再沿下方U型环道24的圆弧段25从下方U型环道24的内半环道4驶入右方的连接平台23，并在右方的连接平台23上靠左边行驶进入上方曲拱分离桥2的出口车道，经汇流辅道17实现主车道无交织汇流从上方曲拱分离桥2的出口车道跨越立交桥。(7)从下方主线道路1调头回到下方主线道路1：车辆通过沿下方主线道路1上设置的双向行驶车道中的进口车道，进入右边的共用匝道7，从共用匝道7驶入右方的连接平台23，直行进入上方的U型环道24，沿上方U型环道24绕行进入上方U型环道24的内半环道4，再驶入左方连接平台23，并在左方的连接平台23上靠左边行驶进入下方曲拱分离桥2的出口车道，从下方曲拱分离桥2的出口车道调头回到下方主线道路1的出口车道。(8)从左方被交路3调头回到左方的被交路3：车辆通过左方被交路3设置的双向车道的进口车道进入半坡架空桥台8后驶入连接平台23，右转弯进入下方的U型环道24，沿下方U型环道24绕行进入下方U型环道24的内半环道4，再驶入右方连接平台23，并在右方的连接平台23上靠右边行驶进入上方的U型环道24，再沿上方U型环道24的圆弧段25从上方U型环道24的外半环道5进入左方的连接平台23，右转从左方的半坡架空桥台8进入左方被交路3的右边的出口车道实现调头。
从上可知，本发明的立交桥上相对于一般的多层立交桥，降低了立交桥的高度、减缓了坡度和减少了立交桥的占地面积，而又相对于传统苜蓿叶式立交桥，可实现主车道不发生交织，便于桥上车辆的左右方向转弯和调头。
由于本发明的立交桥不包括地面只有单层，所以距地面的高度只受U型环道高度的限制，一般只需要净空5米左右。
为了提高立交桥上行车的安全，在双向车道中间采用双实线或双向隔离带11将两个方向的车道分离。在从内半环道4通过连接平台23驶入曲拱分离桥2的出口车道时在曲拱分离桥2的出口车道右边设置一段汇流辅道17，避免车辆驶入时过急造成交通事故。
在本实施例中，行车的方向为靠右行驶，如按照其国家和地区的交通管理规定，行车的方向为靠左行驶，则可对立交桥的车道布置做出相应的改变，但也属于本发明的保护范围。
实施例2：
由于曲拱分离桥2的坡道长度应满足汽车道路关于坡度的规定，又要保证U型环道24的圆弧段25与曲拱分离桥2之间的空间高度距离，因此U型环道24的长度就需要比较长，为了缩短U型环道24的长度，在实施例1的结构上进行局部修改，如图2所示，即将U型环道24的圆弧段25修建的高度超过连接平台23的高度，使上下U型环道24组合后形成似骑在主线道路1上的马鞍形状。为此在从连接平台23驶入U型环道24时为上坡，从U型环道24驶入连接平台23为下坡，从而可以缩短U型环道24的长度。同时由于车辆驶入U型环道24的进口段18后是上坡，可以使车辆的速度降低，增加了车辆在圆弧端25转弯时的安全系数。
采用本实施例的立交桥，如不需要提供立交桥下非机动车和人行通道，还可以将曲拱分离桥2设置为平面的车道，相应的将连接平台23也设置在地面上，避免了车辆驶入连接平台23和曲拱分离桥2的坡度，只是将U型环道24的圆弧段25升高到一定的高度，满足主线道路1车辆从下方穿越U型环道24的圆弧段25即可。从而大幅度的降低了立交桥的整体高度。
实施例3：
如图3所示，在实施例1和实施例2的结构基础上，为了减少被交路3上车辆调头的路程，在左方和右方的连接平台23上分别设置有调头隔离带26。上述调头隔离带26将连接平台23分隔为上方U型环道24与下方U型环道24之间的直行过渡车道27和调头车道28，既满足上方U型环道24与下方U型环道24之间的直行，又使被交路3上需要调头的车辆从进口车道驶上连接平台23后，通过调头车道28调头驶入出口车道，减少了在U型环道24上的绕行。
如果地形条件许可或交通发展的需要，还可以如图3所示，在左方和右方的被交路3方向上增设下穿隧道6从人行路面下穿越主线道路1，使从左向右或从右向左直行的车辆不再需要从连接平台23和U型环道24绕行，可以更加快速和方便，满足更大的车流量。如不需要考虑桥下行人和非机动车的通行，如高速路和郊县使用，将下穿隧道6设置为半下沉式下穿隧道，穿越曲拱分离桥2，有利于降低施工成本和改善隧道的排水、通风条件。当然，也可以在左方和右方的被交路3之间采用架空高架桥从连接平台23和曲拱分离桥2上方跨越，满足被交路3上的车辆直行。这样可分期建设立交桥，增加一层单跨桥，形成另一干线。
实施例4：
如图4所示，本实施例的立交桥适合高速公路和快速通道使用。主线道路1的上方和下方之间采用平面的车道，同时在主线道路1的两侧设置有与主线道路1并行的辅道13，主线道路1与辅道13之间采用外通道33连通。左方和右方的被交路3之间采用高架桥29跨越主线道路1。
在主线道路1的上方和下方的两端的水平高度的上方分别设置有U形环道24。上述U形环道24包括内半环道4和外半环道5。在与主线道路1进口车道连通的辅道13上设置有支线共用匝道7。下方的共用匝道7从高架桥29下方穿过后上方的U形环道24的外半环道5的进口段连接，上方的共用匝道7从高架桥29下方穿过后下方的U形环道24的外半环道5的进口段连接。外半环道5通过跨越主线车道的圆弧端25后的出口车道与高架桥29的出口车道连接。从被交路3的高架桥29的进口车道设置有左转弯支线30与内半环道4的进口车道连接，内半环车道4通过跨越主线车道的圆弧端25后经左转弯车道14与辅道13的出口车道连接。
在高架桥29与主线道路出口车道连通的辅道13之间还设置有右转弯支线31，右转弯支线31通过下坡道与辅道13连接。在与主线道路1出口车道连通的辅道13上设置有右转弯匝道32，右转弯匝道32通过上坡与高架桥29的出口车道连接。在辅道13外侧还设置有人行道和非机动车道12。
下面再结合图4中代表车辆形式走向的箭头标识，介绍立交桥上车辆的行驶走向。(1)从下方至上方的直行：车辆通过沿下方主线道路1进口车道直行到上方的出口车道。(2)从左方至右方向的直行：车辆从被交路3的高架桥29的左方的进口车道直行到右方的出口车道。(3)从下方主线道路1转入右方的被交路3：车辆从主线道路1的进口车道通过外通道33进入辅道13，再从与辅道13连接的右转弯匝道32右转弯上坡驶入被交路3的高架桥29的出口车道。(4)从下方主线道路1转入左方的被交路3：车辆从主线道路1的进口车道通过外通道33进入辅道13，再从与辅道13连接的共用匝道7下穿高架桥29后上坡驶入U型环道24的进口车道，通过圆弧端25驶入外半环道5后再驶入高架桥29的出口车道。(5)从左方被交路3转入下方主线道路1：车辆从高架桥29的右转弯支线31通过下坡驶入主线道路1的出口车道。(6)从左方被交路3转入上方主线道路1：车辆从被交路3的高架桥29的进口车道通过左转弯支线30驶入内半环道4的进口车道，通过圆弧端25后下坡驶入左转弯匝道14后进入辅道13，再通过外通道33进入主线车道1的出口车道。
本实施例立交桥的高度为高架桥29和U型环道24的圆弧段25的高度，所以也属于单层架空立交桥。车辆在立交桥上转移，将不发生交织。
需要指出的是，上面所述只是用图解说明本发明的一些原理，由于对相同技术领域的普通技术人员来说是很容易在此基础上进行若干修改和改动的。因此，本说明书并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。