塔式旋转完全互通式立交桥
技术领域
本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体地说是一种塔式旋转完全互通式立交桥。
背景技术
我国大中城市主干道大多数是90年代以前规划建设的，路宽为60米左右，由于我国社会主义经济建设事业高速发展，机动车辆大量增加。近几年各地的交通道路都有不同程度拥挤现象，十字路口堵塞情况更为严重。
近几年来十字路口做了不少立交桥，由于现在的立交桥，东西向、南北向行驶，左、右向转弯都是圆盘外辐射型，所以占地面积大，由于受原有规划道路的限制，要新建完全互通式立交桥占地面积又不够，而拆路口商铺、住宅、房屋建筑又有一定难度，因此现在市中心所建立交桥大多数是不完全互通式立交桥，不能取消信号灯，在十字路口上班高峰时，仍有停车等候现象，乃至堵车现象时有发生。
发明内容
本发明的目的是设计一种改变现在立交桥左、右转向道路向外辐射占地面积大，建设成本高，而变成东西向、南北向，左、右转向道路都在塔式圆圈内完成的塔式旋转完全互通式立交桥。
本发明塔式旋转完全互通式立交桥包括：车辆的东西向、南北向行驶道路，左、右转向道路全部都在三层或三层以下的塔式的圆圈内。
塔式旋转完全互通式立交桥为了解决左转行路难，采取左转为空间变换，提前左转；或者左转可为空间方向变换，左转变为右转。
塔式旋转完全互通式立交桥计算公式：
1、S型拓扑空间
S = { φ , R 1 , T 1 , ( e , w ) 1 , ( s , n ) 2 , ( e L , w l ) 3 2 , ( s L , n L ) 2 3 } ]]>
R1＝(er，wr，sr，nr)1——右拐子空间安排在一层
T1＝(eT，wT，sT，nT)1——调头子空间在一层，桥下调头
(e，w)1——e东向西行，w西向东行，安排在一层
(sL，nL)23——南、北双向左拐要写成对偶元素，一定要将原交叉运行改为提前左拐，即在中心点前左拐，然后由二层升向三层。
当东西方向建地下通道时，S变为S-1
S - 1 = { φ , R 1 , ( e , w ) - 1 , ( s , n ) 1 , ( e L , w L ) 2 1 , ( s L , n L ) 1 2 } ]]>
2、F型高速贯穿拓扑空间
F = { φ , R 1 , T 1 , ( c , w ) 1 , ( s , n ) 2 , ( s L , n L ) 2 3 , R 1,2 T 1 Z ( c , w ) , ( e f , w f ) 3 } ]]>
F3·(e，w)＝(ef，wf)3——高速公路设在三层，可连接环城公路。东西方向左拐系统，由一层直行至对方桥下左向调头出桥后，右拐由一层升向二层即R1，2TLZ(e，w)
3、J型拓扑空间
J = { φ , ( s , n ) 1 , ( s r , e r ) 1 , ( e L ) 1 2 , R 1,2 · T l · Z ( n ) } ]]>
(eL)12——表示一道虹桥，由东左拐向南缓缓升向二层再下降。北线左拐，由R1，2·TL·Z(n)表示，即北线直行到对方桥下左向调头出桥后沿着虹桥并肩逆向由一层升向二层右拐。
J型拓扑空间如不建桥，可建南北向地下通道，J型变为J-1
J-1＝{φ，(sr，er)1，(eL)1，(s)-1，(n)1，R-1，1TrZ-1(n)}
![]()
——北线地下通道右向调头，
由(-1)层升向1层右拐，将北线左拐经调头变换后，成南线右拐系统
Tr——调头运算，地下通道右向
对交通汇聚点(十字路口，丁字路口，……)交通路线东、西、南、北，有关空间，子空间，元素及各种操作作如下表述：
东、西、南、北用{E(e)，W(w)，S(s)，N(n)}表示，
交通元素，子空间，空间及操作：
φ——表示空集，相当于该道路上没有车辆
P——表示一次操作，相当于亮一次绿灯，放行一次车辆
R，L，Z，T，F——操作算子，分别代表右拐，左拐，直行，调头，高速运行，……
“·”——算子操作，相当于乘法运算
R·(e，w，s，n)＝(er，wr，sr，nr)——右拐系统
，![]()
——算子操作，相当于代数运算
J＝R·(e，w，s，n)![]()
R(w，n)Z·(s，n)L·(e，n)
J＝{φ，(er，sr)，(s，n)，(eL)，(nL)}
P·(P·(P·J))＝φ P3J＝φ——丁字路口一般应变换三次信号灯，才能放行车辆一个全过程。
空间变换
L 1,2 · ( e ) = ( e L ) 1 2 ]]>——车线车辆左拐向南，由一层向二层运行
调头运算
TL(e，w)＝(eT，wT)＝(w，e)，TL——桥下左向调头运算
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——北线地下通道右向调头，由(-1)层升向1层右拐，将北线左拐经调头变换后，成南线右拐系统
对偶元素
(s，sL)——两线路可同时放行的一对元素
右拐系统R＝{er，wr，sr，nr} er——东线右拐向北行
左拐系统L＝{eL，wL，sL，nL} eL——东线左拐向南行
直行系统Z＝{e，w，s，n，} e——东线向西行
调头运行系统T＝{et，wt，st，nt，} et——东线调头返回向东行
高速运行系统F＝{ef，wf}，{sf，nf，} ef——东线高速向西直行
TL——调头运算，桥下左向；Tr——调头运算，地下通道右向；
本发明针对现有道路十字路口，提供一种占地面积与工程量小，免交通信号灯的塔式旋转完全互通式立交桥，包括中心盘非机动车道，右转弯，左转弯车道直行车道和调头车道。中心盘为三层，一层净高5.5M设非机动车道和机动车道右转弯车道，调头车道，以及东西方向直行车道；二层中心盘标高+6.5M设置南北方向直行车道，三层中心盘边标高为+12.5中间标高为+14.5M设置事故临时停车场，车辆发生事故，可迅速调停放在临时停车场，防止车道车辆堵塞。
三层设置空中花园，花园周边，及停车场，及车道边缘。设置牢固醒目的国家级边缘栏杆。
本方案坡度和中心盘梁板的结构，大多数用预制钢筋砼结构，局部用钢结构和预制整浇钢筋砼结构。建议采用现代混凝叠合结构可加快施工进度，缩短工期。
本发明塔式旋转完全互通式立交桥的优点是：
第一、完全互通式，所有通过十字路口的机动车辆，直行左拐右拐乃至调头，都各行其道，畅通无阻，不用交通信号灯指挥.
第二、占地面积小，在60米宽的道路上可造出塔式旋转完全互通式立交桥。利用空间换取了时间，采取了正确的规避系统。
第三、疏堵迅速，车辆发生故障时，双通道仍然能保证畅通，并立即组织吊车疏堵。
第四、高速贯穿式立交桥，具有两套功能。二层三层安排了四个直通道和四个左拐系统，且免交通信号灯，畅通无阻，直行可高速行驶。一层仍可使用信号灯，四通八达。一个十字路口具有两个十字路口的功能，无轨电车线路可安排在一层，不受干扰。这是本发明的最重要特征。
第五、中间建成塔尖，具有烟囱功能，塔面形成空中花园，大量车辆运动中的热气、废气由塔尖排出，自然通风，即可改善小气候，又可控制车辆噪音，还可美化环境。
第六：本立交桥结构简洁美观，造价低，只有同等桥梁的三分之一到三分之二。
附图说明
图1为S型全互通立交桥第一层平面图。
图2为S型全互通立交桥第二、第三层平面图。
图3为F型高速贯穿立交桥第一层平面图。
图4为F型高速贯穿立交桥第二层、第三层平面图。
图5为丁字路口立交桥第一层、第二层平面图。
具体实施方式
实施例一：
根据图1、图2所示，第一层表示机动车道，东E、西W、南S、北N、右转车道及调头车道，东(E↑)西(W↑)方向直行安排在一层，非机动车道东、西、南、北四个右拐车道。
二、三层平面南北直行车道S↑和N↑安排在二层。南北方向左拐SL、NL为S形车道，分别提前左拐由二层缓缓旋转升起驶向三层。中间空地建临时停车场，便于疏堵。东西方向左拐用EL和WL表示，由三层缓缓升起三米达到中心区再下降驶向二层的南方和北方。
实施例二：
根据图3、图4所示，第一层表示非机动车和机动车道东(ER)、西(WR)、南(SR)、北(NR)，机动车辆直行道，东(E)、西(W)直行道安排在一层。
东(EL)、西(WL)左拐道，安排在一层内如图，直行通过中心点至对方桥下左向调头，出桥后，变成对方右拐后，由一层升向二层。
二、三层平面南北直行道安排在二层(S，N)2
南北方向左拐(sL，nL)23为S形车道，分别提前左拐由二层缓缓旋转升起驶向三层。中间空地建临时停车场，便于疏堵。
三层安排东(Ef)、西(Wf)方向高速车道如图，由三层12.5M，缓缓向中心升起达到14.5M，然后均匀下降至12.5M，继续前行下降至一层平面。
实施例三：
根据图5所示，第一层车道安排有南(S)、北(N)直行车道，南向右拐(SR)和东向右拐(ER)以及三条非机动车道如图
东向左拐(EL)安排在东向左拐至南方一道虹桥，全长300M，中间100米标高为+6.5。
北向左拐(NL)安排为由北向南直行，通过中心点后进入南方桥下左向调头出桥后，变为南向右拐系统，沿虹桥缓缓升起，与东向左拐虹桥并肩逆向行驶如图。